卫生填埋选址地质问题初探范文

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《矿产与地质杂志》2014年第三期

1广西城镇生活垃圾适宜处理方法分析

1.1垃圾成分垃圾成分（有机物、无机物、有毒有害物）、热值、含水率、颗粒大小等影响垃圾处理工艺的选择。据调查，广西桂林市的植物类、果皮类、残余食物等可堆肥有机物55％～60％，塑料、纸张、竹木、纤维、纺织物等可焚烧有机物15％～20％，金属、玻璃、橡胶等可回收利用物8％～10％，尘土、沙石、瓦砾等无机填埋物一般低于22％［2］。南宁市下辖的邕宁、横县、宾阳、隆安、马山、上林、武鸣各县，其植物类、果皮类、残余食物等可堆肥有机物47％～56％、塑料、纸张、竹木、纤维、纺织物等可焚烧有机物14％～21％，金属、玻璃、橡胶等可回收利用物1％～3％，尘土、沙石、瓦砾等无机填埋物25％～36％［1］。从上述垃圾组成看，县城垃圾中有机组分与城市垃圾较为接近，但可回收利用组分明显偏少，而无机填埋物明显偏多，热值一般低于4000kJ／kg，显示县城垃圾更适宜卫生填埋。

1.2自然条件广西以山地丘陵为主，海拔500m以上山地面积共127280．25km2，占总面积53．7％；丘陵面积51649．75km2，占总面积21．9％，以海拔250～500m的丘陵为多；平原面积34079km2，占总面积14．6％，分布零散，且规模都不大；台地和水面规模较小，分别占总面积的8．1％和1．5％［3］。广西山地或不宜耕种的土地较多，为垃圾填埋处理提供了较大空间，其地形地貌特点以及垃圾堆肥的技术经济性局限了垃圾堆肥的推广。此外，广西临近北部湾，为亚热带季风气候，区域空气湿度大，雨季时间相对偏长，气候气象以及地形地貌条件不利于空气扩散，垃圾焚烧在多数地域有一定局限。

1.3社会经济广西为我国西部欠发达地区，2012年全年生产总值为13031．04亿元，其中第一产业增加值2172．37亿元，第二产业增加值6333．09亿元，第三产业增加值4525．58亿元，“三产”比例分别为16．7％、48．6％和34．7％，人均地区生产总值27943元，城镇居民人均可支配收入21243元［3］，社会经济发展相对落后，多数城市及县城经济条件较差，制约了垃圾焚烧处理的推广。鉴于广西自然、社会经济、城镇垃圾成分以及垃圾处理环境问题、建设投资、运行成本等具体情况（表1），结合广西城镇化水平不高、大部分城镇财政收入较低、山地或不宜耕种的土地较多等实际，以及国内外垃圾处理进展，广西绝大部分中小城市、县城、建制镇在未来一段时间内适宜优先选择卫生填埋法处理城镇生活垃圾。

2广西城镇生活垃圾填埋场选址中可能存在的地质问题

广西城镇生活垃圾适宜卫生填埋，但填埋存在填埋场选址问题。广西在地貌上为桂西北高原至东南沿海丘陵过渡的斜坡地带，并在全境分别呈现中山、中低山、低山、丘陵、滨海平原梯级逐次降低的地带分布，以及峰林谷地、峰丛谷地、岩溶平原、山间盆地、红层盆地等多种多样的局域地貌特征，同时在局地形成了山地、平原、沟谷、河流、陡坡、缓坡、石山、土坡、洼地、岩溶漏斗、岩溶塌陷等微观地形，易诱发岩土崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用。

2.1岩溶岩溶山区是地质条件复杂的特殊地质区域。广西岩溶发育，柳州、桂林、贺州、玉林、南宁、崇左、宜州、河池以及百色等地岩溶大量存在［4］。岩溶石山易被溶蚀成峰丛、峰林、孤峰谷地和岩溶平原，形成千疮百孔的溶洞暗河、岩溶漏洞、岩溶塌陷、土洞、裂隙等，其土层薄，地下水丰富，在大量抽吸地下水和水位急剧下降时，易引发土洞的发展和地面塌陷的发生；在溶洞受到流体的快速流动或振动（如爆破时）、溶洞内急速形成负压而发生地面塌陷。在垃圾填埋过程中，因地基荷载增加、填埋体内部压力增大，可能诱发和导致岩溶地面塌陷、垃圾渗滤液向下和水平渗漏，出现场地稳定性和地下水环境污染问题。岩溶风化形成的土体类型有溶蚀残余堆积粘土、残坡积粘土和软土三类。溶蚀残余堆积粘土类土体－红粘土主要分布在谷地、平原区，硬塑－可塑为主，中偏低压缩，部分具有中－低胀缩性能；残坡积粘土夹碎石土体主要分布在低山丘陵斜坡和谷地，硬塑－可塑，中压缩；软土广泛分布在岩溶谷地，平原区基岩面上（多呈透镜状）和溶沟、溶槽中，软塑－流塑，高偏中压缩。其中谷地、平原区覆盖土层－红粘土有相当一部分具有中－低胀缩性，在特殊干旱的气候条件下易引发地裂，如来宾、武宣、柳州等地［4，5］。谷地、平原区下伏溶沟、溶槽发育，基岩面起伏大，致使土层厚薄严重不均，在重荷下易引发和遭受地基不均匀沉降灾害。可见，岩溶区选址存在岩溶地基与围岩的稳定性问题、岩溶渗漏与场地防渗问题、土层厚薄不均及其不均匀沉降灾害等工程地质问题。

2.2塌陷地面塌陷是地质灾害的主要灾种之一，在广西主要为岩溶塌陷。广西岩溶塌陷的区域分布以柳州为中心，北起桂林、阳朔，南到黎塘，东南到贵县、桂平、玉林、灵山等浅层岩溶与土洞发育地区［4，5］。在暴雨、洪水、地震、重力等因素作用下，地下水位变幅增大，水动力条件急剧变化，使上覆土层的天然状态受到破坏而导致塌陷发生。人工爆破和建筑打桩所引起土石及地下水的震动会对土层产生强烈的冲击力，能在很短的时间内可使土层失去平衡而产生塌陷，如桂林柘木塌陷为人工爆破诱发所致［6］。2012年，柳州市南郊发生的大规模岩溶塌陷系自然、人为二种因素叠加的结果。此外，矿坑排水、抽水、蓄水引水、地表水下渗、振动加载等人为因素也可大量诱发岩溶塌陷灾害。如广西玉林柴油机厂厂区大强度排水及过量抽汲地下水，导致场区周边塌坑大量发育［1］。岩溶塌陷对垃圾填埋场场址稳定性带来严重影响。

2.3滑坡滑坡是指场地由于地层结构、河流冲刷、地下水活动、人工切坡等因素影响，致使部分或全部土体或岩体在重力作用下，沿着地层软弱面或软弱带整体向下滑动的不良地质现象。广西湿热多雨，又经受过多期地质作用，山地岩石裂隙、节理发育，风化、破碎强烈，岩土孔隙多、渗透性强，孔隙水、裂隙水较为丰富，加之地貌隆起、很多高山岩层的产状倾斜，如广西西部、北部和东南部的许多山区，具备了滑坡形成的内在因素［5］，而近年来广西社会经济、工程建设等活动不断推进，致使广西区域环境地质灾害处于较活跃状态，引发滑坡的外部条件也逐步增多，致使山区沟谷型、斜坡型垃圾填埋场及其周边、进场道路易出现滑坡。

2.4泥石流泥石泥是产生在山地沟谷和斜坡地带常见的斜坡变形和物质运动现象，其形成需要同时具备三个条件：①丰富的松散固体物质，并能以滑坡、崩塌、山崩、垮落等方式转移至沟谷内（形成泥石流的物质基础）；②流域内沟谷陡峭、沟谷纵比降大，有利于水流的汇集和泥石的垮落，以及二者的相互掺和迅猛下泻（形成泥石流的地形条件）；③沟谷上游区段发生暴雨、冰雪融化或湖库溃坝等自然灾害，能够提供充沛的水源，并倚助俯冲地形提供的强大势能，冲刷掏空谷坡和河岸松散堆积物（形成泥石流的动力学条件）。三者相辅相成，缺一不可。广西西部和东北部地区地质构造作用强烈，褶皱、断裂发育，有大规模的岩浆侵入和构造变质作用发生，地形隆起，山势陡峻（坡度多在25℃以上），地势高差大，沟谷切割深，河流水力坡度大［4，5］。巨大的高差、陡坡、深谷地形地貌构成了大量的临空面，有利于山坡物质势能的释放与能量转换，为水、泥、石的相互掺和提供了地形地貌基础；在区域断裂、褶皱的强烈挤压下，以及自然风化、植物根辟作用下，这些山体岩层裂隙和节理普遍发育，岩石破碎、风化强烈，山体稳定性能差；加之这些区域碎屑岩、变质岩和岩浆岩广泛分布，山前堆积物、崩积物以及风化壳物质众多，为泥石流发生、发展提供了必要的物质基础；广西西部和东北部临近南岭南坡，为我国北方南下冷空气和南海北上暖湿气流相互对流的地带，从而成为广西主要的丰沛降水带，充沛的降水为山区滑坡、崩塌、泥石流灾害的形成提供了充足的水源条件。由于这些地区已经同时具备了泥石流形成的三个条件，当连续集中的降水使土壤含水量处于饱和状态后，后期短时间高强度降水或持续降水都能直接激发滑坡、崩塌、泥石流等灾害的产生。

2.5红层红层是一种外观以红色为主色调的陆相碎屑沉积地层，形成于侏罗纪－第三纪湿热环境，为内陆碎屑沉积建造，由一套砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩组成，其物质成分变化很大，以泥质胶结为主，也有钙质和铁质胶结，以红色、棕红色、砖红色为显著特征，主要分布于南宁、宁明、上思、百色、田阳、田东、容县、来宾等地［4，5］。岩体类型为坚硬－较坚硬中厚层状砂岩、砾岩夹薄层状软弱泥岩，坚硬、较坚硬中厚层状－薄层状砂岩、砾岩、泥岩夹石膏；红层盆地上未成岩的粘土岩、粉砂质粘土岩及它们的风化物，粘土岩及其风化物为强胀缩土，粉砂质粘土岩及其风化物为中等胀缩土。在区域构造作用下，上述区域岩层往往褶皱强烈，多中高倾角，结构面发育，其遇水后岩体及结构面抗剪强度大幅度降低，极易发生失稳。红层通常系泥岩、泥质粉砂岩等岩层组成，岩层多为软岩与硬岩相间，互层状产出，层间结合力弱，具有明显各向异性，在压剪应力作用时呈现明显的塑性变形特征；泥岩、页岩含有大量高岭石、伊利石、蒙脱石等粘土矿物，当地表水渗入岩石的孔隙中时，这些粘土矿物颗粒的吸附水膜便会增厚，引起岩石体积的不均匀性膨胀，产生不均匀应力，同时部分胶结物会被稀释、软化或溶解，致使岩石颗粒碎裂解体。红层失水后体积收缩，发生不均匀收缩，产生偏应力，形成新的裂隙，并使原有裂隙扩大，交错成裂隙网，而加速碎裂。鉴于红层岩土水稳定性差，易出现崩解软化、快速风化、膨胀变形等工程地质问题，导致垃圾填埋场库区场地稳定性、坝址稳定性以及道路边坡稳定性等变差，甚至出现地裂、崩塌、滑坡等，而对填埋场选址、施工带来影响。

2.6软土软土一般是指天然孔隙比大于或等于1．0，且天然含水量大于液限的细粒土，或指天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑状态的粘性土，一般分为软粘土、淤泥、泥炭、泥炭土等类型，广西北部湾的滨海平原（如北海、防城港等）、来宾、武宣、柳州、南宁等地的谷地、平原区，以及桂林的漓江阶地、孤峰平原、峰林平原、峰林谷地均匀一定范围分布［4、5］。软土含水量一般介于34％～72％，含水率高；天然孔隙比在1．0～1．9之间，孔隙比大；压缩系数0．005～0．02，具高压缩性；有触变性，一旦受到扰动，土的强度明显下降，甚至呈流动状态，易出现震陷；固结系数一般在4．0×10－3cm2／s左右，固结系数小，土体完成固结沉降所需的时间较长。因此，软土地基常会带来场地稳定性、不均匀沉降问题。

3对广西城镇生活垃圾处理卫生填埋

场选址的若干建议鉴于广西区域地质构造复杂、一些地区存在岩溶、崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用，为确保生活垃圾卫生填埋场选址，提出以下建议：（1）重视地理信息系统、区域地质和地形地貌特征的综合研究。充分做好地理信息系统和地质调查研究工作，确保垃圾填埋场待选场址符合当地城市总体规划、城市卫生专业规划要求；充分利用天然地形以增大填埋库容量；选择交通、供电、运距条件好，人口密度低、土地利用价值低、远离水源，有良好地工程地质条件，易防洪、泄洪的地带，并远离破坏性地震及活动构造区，易坍塌、滑坡、隆起地带，活动中的断裂带、岩溶发育区和溶洞区，涌浪影响区和湿地，各类自然保护区、风景名胜区、文物古迹区等敏感区域。（2）加强水文地质勘察、充分论证垃圾填埋场选址区的渗漏性。广西区域地质构造复杂，山谷凹地边坡陡峭，岩溶山区岩溶发育、地下水丰富，对地下裂隙、溶洞、断层发育的地段实施帷幕灌浆垂直防渗不仅效果不理想，而且会大大增加工程量和工程造价。因此，加强水文地质勘察，查清场底基部地层岩性及其渗透系数、地下水水位、地质构造的薄弱地带；查明场区地下水类型、地下水位埋深或标高、地下水流向，评价地下水对混凝土的腐蚀性；查明地下水的补给、迳流、排泄条件，划分地表分水岭和地下水分水岭的界限，估算地下迳流量；按环境地质要求划分含水层和隔水层，对地层的渗透性进行测试，评价填埋场运营后地层的渗漏性及渗漏对地下水污染的可能性，并提供防止渗漏方案的建议。（3）加强工程地质勘察，十分重视环境地质稳定性对工程的影响。广西区域地质构造发育区、岩溶发育区易发生滑坡、地面塌陷、泥石流等地质灾害，直接威胁填埋场及主坝、道路、建筑物的安全。做好选址区工程地质勘察，查明拟建场地地层结构、层序、岩土性质、厚度，以及土层中软土分布；查明基岩产状、起伏情况、基岩的节理裂隙发育情况和岩体基本质量分级；评价软土、松散砂层、含漂石、卵石地层、膨胀土地层、软硬不均地层及硬岩地层等对工程施工、建设、运营的影响。选择工程地质条件相对稳定的区段，确保填埋场建设及营运能够避开不良地质地段。

作者：覃许江成官文梁宁书单位：广西壮族自治区工程咨询中心桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心