工程勘察中污染土工程特性評價及處理方案

田臣龍

(濟寧市勘測院 山東濟寧 272000)

《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001）[1]對于污染土的定義是“由于致污物質的侵入，使土的成分、結構和性質發生了顯著變異的土”。如果有致污物質的侵入，土的腐蝕性會發生變化。而土的結構和物理力學性質并沒有變化，也應該定義成污染土。建筑材料腐蝕性的改變是由于成分變化導致了腐蝕性的變化。就污染源而言，工業領域主要存在兩種形式的污染：一是生產過程中的原料泄漏；二是生產過程中產生的附帶廢棄物。這樣的污染主要由一些工廠所產生，如生產酸堿的工廠、造紙廠、冶煉廠等，而農業污染主要來自于化肥和農藥。從污染成分的角度來看，主要分為有機物和無機物。其中，有機物包括落地原油、農藥、垃圾淋濾液以及河流疏浚污泥。這些有機物在污染中起著重要的作用，它們的存在導致了環境的惡化和資源的浪費。相比之下，無機物的污染雖然也十分嚴重，但是在有機物的影響下往往被掩蓋。因此，在治理污染問題的過程中，必須充分認識到有機物的威脅，并采取相應措施來降低其對環境的損害。放射性物質、金屬離子、鹽、酸、堿等都屬于無機物的范疇。當有污染源滲透入土中時，污染物就侵蝕了土里的不同礦物，從而讓土體結構發生了毀滅性的變化。這種變化使土壤內出現一些類似蜂窩的空洞，顆粒分散無序，表面不平，甚至出現了局部空穴；土壤的性質會發生變化，硬度上會從剛性或一定的可塑性轉變成柔性塑性，甚至呈流動狀；土壤的顏色與污染前大為不同，呈多種顏色交織的外觀。建筑物本身可能土壤的變質而出現開裂甚至倒塌現象。污染物也會導致地下水顏色不正常，可能呈現黑色或其他奇怪的色彩，且帶有異味。

1 工程概況、污染土分布

擬建寧安大道快速路（原東外環）是濟寧市中心城區快速路網的重要組成部分，本次實施內容為寧安大道快速路第Ⅱ標段，位于濟寧市任城區（高新區），設計范圍起點位于如意路（規劃），終點位于新兗鐵路，樁號范圍NAK19+226～NAK23+500，長度約4 274 m。場地NAK17+480～NAK18+660 段局部區域有污染土，污染土分布不連續，污染土深度不一，該層局部被污染，系附近工廠將污水排至地下所致，呈黑灰色，具腐臭味。

2 污染土工程特性評價

目前，國內關于污染土的研究主要集中在環境保護、調查以及農業土壤等相關領域，在巖土工程中研究成果較少，且污染土的研究都是針對具體工程進行的。本次研究以寧安大道快速路具體工程為依托，對污染土工程特性進行分析對比，根據工程中土體物理力學指標統計結果，對污染土工程特性進行分析對比。

2.1 取樣及試驗方法

在場地NAK17+480～NAK18+660段進行布置鉆孔，由于污染土分布不連續，呈片狀分布，先通過淺層鉆探圈定污染范圍，選取6組鉆孔數據，其中，6個為污染鉆孔，另外6個為附近正常土鉆孔，在同一土層共取36件土樣，其中污染土和正常土各一半。嚴格依據《土工試驗方法標準》（GB/T 50123-2019）[2]相關規定開展室內土工試驗，其中剪切試驗方法采用直剪與固結快剪做法。

根據《巖土工程勘察規范》14.2節統計公式進行數據的篩選，采用華寧17.5軟件對數據進行統計，為方便計算與統計，本次研究中污染前后土的工程特性指標均采用平均值，統計對比數據見表1、表2。根據分析對比的需求，選取其中10 個物理指標（含水量、比重、重度、干重度、孔隙比、塑限、液限、塑限指數、液性指數和有機質含量）、6 個力學指標（黏聚力、內摩擦角、100～200 kPa 壓力段的壓縮系數、壓縮模量、垂直滲透系數以及水平滲透系數）為分析對比指標。

表2 污染土力學指標對比表

2.2 污染對土的工程特性的影響程度判定

污染對土的工程特性的影響程度的判定主要通過工程特性指標變化率來判定，公式如下：

式（1）中：D為工程特性指標變化率；I0為污染前工程特性指標；I1為污染后工程特性指標。

根據式（1）與表3，本次研究污染程度指標具體如表4所示。

表3 對土的工程特性的影響程度分級 （單位：%）

表4 污染對土的工程特性的影響程度 （單位：%）

通過表1、表4 發現：研究中從現場取得受污染的土的含水率、比重、重度、干重度、孔隙比、液限以及塑限指標變化不大，工程特性指標變化率在0～5.25%之間，影響程度輕微；塑性指數指標有所降低，但工程特性指標變化率為8.07%，影響程度還屬輕微級別；液性指數降低明顯，工程特性指標變化率大于30%，對土的工程特性的影響程度大；有機質含量指標變化最明顯，工程特性指標變化率接近50%,說明污染對土的成分進行了一定程度改變。從物理指標來看，兩種土有一定的差別，主要體現在有機質含量與液性指數方面，說明土體受到污染，但對土體物理質變的改變不明顯，這與本區污染土受侵蝕時間較短有關。

通過表2、表4 可以發現：該區從現場取得受污染的土的剪切指標未呈現出過往研究中大幅度降低的情況，除固結快剪試驗中黏聚力指標的工程特性指標變化率大于10%以外，其余變化率均小于10%，污染對土的剪切指標有一定影響，以輕微影響為主；壓縮指標與剪切指標情況類似變化率均小于10%，以輕微影響為主；兩種滲透系數中，對垂直滲透率影響較大，但總體還在輕微層次。

上述情況表明：本次研究中污染土的力學指標未受到較大影響，主要是污染時間較短、污染程度較輕，且污染土壤的化學試劑與土體融合后，土體中孔隙減少，力學指標略有升高，但隨著污染侵蝕時間、程度加深，污染對力學指標會影響程度逐漸增大[3-5]。

3 污染土處理措施

根據研究顯示，受污染土層與其對應的正常土層的物理力學性質相差不大。根據本次研究鉆孔揭露，污染土層埋深范圍3.2～14.1 m，如需處理，可采用隔離法、酸堿中和法、挖除換填法以及采用抗腐蝕的建筑材料等，具體可根據污染土類型和工程要求確定。

（1）針對該工程道路拓寬區段，可采用土性改良或隔離法鋪設一定厚度的設置防滲墊層，來消除污染土對路面的影響。采取換土措施，便是將受污染的土壤徹底清除，替換為正常優質土，或者選用能抵御酸堿的沙礫作為回填物質。

（2）針對擋土墻工程與排水管道工程，當基礎持力層位于污染土上時，厚度不大時可采取換填處理，厚度較大時可增加擋土墻基礎和排水管道管材的抗腐蝕措施，并在基底設置防滲墊層等隔離法，并應做好防、隔水處理。

（3）針對橋梁工程，樁基設計時，需注意污染土對鉆孔灌注樁的腐蝕性，以混凝土樁身插入污染土層，必須堅固樁基或使用水泥進行加固。同時不可忽視保護混凝土樁身的防腐措施，如可采用礦渣水泥、抗硫酸鹽水泥、瀝青或高分子樹脂膜涂覆等，以確保樁身的永久性和牢固性。

（4）要特別重視對已經挖出的污染土進行及時處理或專門儲存，以避免再次造成環境污染。在進行化學處理時，切記要杜絕二次污染的發生。這些污染無論是對環境還是人體健康都會帶來嚴重的影響。因此，務必采取必要的措施來避免化學品的濺灑、泄漏、混合等不正常情況的發生。只有保持高度的警惕性和安全意識，才能確保化學處理的效果和安全性。同時，也應當積極倡導綠色、環保、可持續的發展理念，為人類的未來和社會的發展貢獻自己的力量[6-8]。

4 結論

（1）研究中從現場取得受污染的土的含水率、比重、重度、干重度、孔隙比、液限以及塑限指標變化不大，工程特性指標變化率在0～5.25%之間，影響程度輕微；塑性指數指標有所降低，但工程特性指標變化率為8.07%，影響程度為輕微；液性指數指標變化率大于30%，有機質含量指標變化率接近50%，污染對這兩種工程特性指標影響較大；除固結快剪試驗中黏聚力指標的工程特性指標變化率大于10%以外，其余變化率均小于10%，污染對土的剪切指標有一定影響，以輕微影響為主；壓縮指標與剪切指標情況類似變化率均小于10%，以輕微影響為主；兩種滲透系數中，對垂直滲透率影響較大，但總體還在輕微層次。

（2）本次研究的污染土由于污染侵蝕時間較短、侵蝕程度較低，污染對土的工程特性指標影響程度以輕微為主，局部為中等到大。但隨著污染侵蝕時間、程度加深，污染對力學指標會影響程度逐漸增大，工程中應對污染土進行處理。

（3）根據污染土研究，道路拓寬區段，可采用土性改良或隔離法鋪設一定厚度的設置防滲墊層。擋土墻工程與排水管道工程，當基礎持力層位于污染土上時，厚度不大時可采取換填處理，厚度較大時可增加擋土墻基礎和排水管道管材的抗腐蝕措施，并在基底設置防滲墊層等隔離法，并應做好防、隔水處理。橋梁工程，樁基設計時，以混凝土樁身插入污染土層，必須堅固樁基或使用水泥進行加固，同時對樁身進行滲入及涂抹防腐材料。處理時，應避免二次污染。