探索可持续填埋突破“垃圾围城”

文 王晓东

针对生活垃圾填埋场封场后土地再利用缺乏系统评估方法的现状，以老港1-3 期填埋场封场后监测为例，提出封场填埋场长期环境监测、安全稳定监测和生态监测的方法，为科学开展封场场地稳定性评估提供借鉴。

填埋是我国生活垃圾处理处置的主要方式之一。根据住建部《中国城市建设统计年鉴》，2018 年我国县城以上城市有生活垃圾填埋场2459 座，卫生填埋量为16696.52万吨。随着填埋场库容使用完毕，填埋场陆续开始封场，还有部分填埋场开始谋划封场后的土地再利用途径。对于土地资源宝贵的大城市以及填埋场位置位于城区范围的情况，封场土地再利用是一种很好的土地资源补给。另一方面，我国许多大中城市新建填埋场选址十分困难，填埋场封场后探索开发新的土地功能，或通过稳定沉降期后做到对填埋场进行复用，实现可持续填埋是一种很好的方式。

依据《生活垃圾填埋场稳定化场地利用技术要求（GB/T 25179-2010）》，填埋场可以在稳定化的基础上进行低、中、高三种不同程度的开发利用。填埋场封场后利用的方式需要通过环境监测、土力学监测、生态监测等综合评估后方可实施。当前对填埋场封场后的跟踪监测，多限于封场后环境影响监测。若要求封场后场地能够达到高度开发（建设厂房或仓库）甚至更高的建设要求，就必须进一步掌握封场场地安全性指标，为场地二次开发利用提供基础数据。由于我国尚未出台相关的填埋场稳定化监测标准，各地在实际开展封场后管理和土地利用时缺乏参考的依据。

本文结合在上海老港生活垃圾填埋场1—3 期开展的封场稳定化跟踪监测分析经验，提出开展封场后长期跟踪的技术方法。

封场稳定化和土地安全利用的限制

垃圾填埋场作为一种特殊的城市废弃地类型，其生态系统结构与功能已严重退化，但仍具有土地资源潜质，国外有非常多的填埋场综合利用的成功案例。一般封场后填埋场的利用途径有：（1）娱乐场所，如高尔夫球场等；（2）各种自然生态基地；（3）公园、植物园、苗圃、农场等。以生态恢复为出发点的综合城市规划、生态工程、环境保护、社会政策等各学科的拓展融合，逐渐被认为是能突破“垃圾围城”困境的利器。

填埋场场地再利用的限制条件主要有四个方面：（1）机械压缩导致基础沉降而难以建建筑物；（2）填埋气体影响建筑物建设、气体聚集的爆炸和健康风险、植物伤害；（3）渗滤液导致的植被利用受到影响；（4）堆体不稳定影响地基负载。这四个问题产生的原因都是有机垃圾的降解造成的。生活垃圾降解产生的中间产物会不断迁移至渗滤液中，使渗滤液的COD 和BOD5 等有机质指标浓度升高，同时有机物通过生物降解减量化也促进了填埋场地表的加速沉降。但随着有机物生物降解的进行，渗滤液中有机质浓度逐渐降低，地表沉降速度也逐渐减小。

国外封场后的填埋场主要是用于开发建成开放的空间，例如高尔夫球场、自然保护区和公园。在英国，封场后的不同利用方式的成功率是有显著差异的，用于建住宅、大型建筑和工厂的成功率是33%，用于天然资源的成功率是41%，用于建文化设施、体育设施和休闲设施的成功率是54%—55%，用于其他一些用途的成功率达到了75%—79%。

老港垃圾填埋场场地特征

老港垃圾填埋场一、二、三期场地地貌类型为潮坪地貌，地貌形态单一。该工程采用筑堤填坑法作业，原状地面标高约为4.0m，堤顶标高约为8.0 m，部分单元垃圾填埋体至堤顶标高后进行造坡，坡高约4.0m。地下水主要有浅部土层的潜水和深部粉性土、砂土层中的承压水，是我国平原型、软土地基填埋场的典型工程代表。

监测指标和方法

污染物排放监测

当填埋场内垃圾可降解有机组分达到矿化、可浸出的无机盐由渗滤液带走、渗滤液不经处理即可排放、垃圾层基本无气体产生，污染物主要监测指标为导排管出口的甲烷气体和渗滤液。

甲烷气体的采样依据《环境空气质量手工监测技术规范（HJ/T194 -2005）》中规定的“气态污染物采样”方法，采集后的甲烷气体样品的测定方法依据《固定污染源排气中非甲烷总烃的测定气象色谱法（HJ/T38-1999）》。

渗滤液需选择封场年限不同的填埋库区，渗滤液水质以COD、TOC 和NPOC为监测指标。其中化学需氧量的测定依据《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法（GB 11914—89）》。

安全性监测

安全性监测包括检测、监测两大部分。其中安全性监测包括：垃圾堆体表面沉降、垃圾堆体一定深度范围内分层沉降、垃圾堆体周边深层土体侧向位移、垃圾堆体封场完成后的孔隙水压力、桩基负摩阻力测试等；安全性检测包括：钻探取样进行物理力学性能参数检测、静力触探试验孔、十字板剪切试验、堆载体浅层平板载荷板试验、地基土腐蚀性试验等。

垃圾堆载体表面沉降观测

沉降板由底板和金属测杆垂直焊接而成。底板采用400×400mm 的钢板，厚度不小于6mm，底板埋入堆载体深度约50cm；测杆采用Φ30mm×5mm 镀锌铁管。测杆高出堆载体顶面的长度不小于0.4m，同时为加强对监测点的保护，测点外套PVC 套管。

图1 地面沉降监测点布置示意图

分层沉降观测

分层沉降磁环布设于垃圾堆体下各主要土层的分界线处，对照原勘察地层，每组观测点设置7 个磁环。

图2 分层沉降布设示意图

垃圾堆体周边深层土体侧向位移监测

深层土体水平位移监测是地基稳定与深层土体侧向变形最为直接的反映。由于垃圾堆体范围大，堆载高，通过监测垃圾堆体周边深层土体水平位移可以反映边坡水平受力与变形情况。监测中，在垃圾堆体区外侧布设深层土体水平位移监测孔，其位置设置在外侧坡角处及坡度变化大处。

图3 水平位移监测布设示意图

负摩阻力监测

桩周土的沉降大于桩体的沉降，桩—土的相对位移（或者相对位移趋势）是形成摩阻力的原因，桩基础中，如果土给桩体提供向上的摩擦力称为正摩阻力；反之，则为负摩阻力。通过测出的桩身轴力计算摩阻力，可以通过在试验桩内预埋桩身应力测试原件，监测不同阶段桩身不同位置的桩身轴力、桩侧摩阻力的分布情况，研究桩身负摩阻力的分布和中性点位置。

十字板剪切试验

十字板头插入钻孔底的深度不应小于钻孔或套管直径的3—5 倍； 十字板插入至试验深度后，至少应静止2—3min，方可开始试验。

浅层平板载荷试验

载荷试验采用圆形刚性承压板，根据土的软硬或岩体裂隙密度选用合适的尺寸。土的浅层平板载荷试验承压板面积不应小于0.25m2，对软土和粒径较大的填土不应小于0.5m2，土的深层平板载荷试验承压板面积宜选用0.5m2，岩石载荷试验承压板的面积不宜小于0.07m2。

土样腐蚀性分析

为评价不同深度地基土受垃圾渗滤液的影响，可能对建筑材料腐蚀性程度及深度，在场地内不同深度采取原状土样，在实验室内量取固定容积纯净水与干燥后土试样搅拌均匀，静置24 小时后，提取水样进行水质分析，并通过质量等代原理进行地基土中离子浓度换算。测试项目包括：pH、酸度、碱度、硬度、游离CO2、侵蚀性CO2、矿化度、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-、HCO3-、C O32-、OH-，评价对建筑材料腐蚀程度。

生态植被监测

将填埋场分块进行样方内植被情况调查，掌握植被群落高度、盖度、平均胸径等指标，评估乔灌草等不同类型植被的生长情况。

边坡稳定性分析

垃圾填埋体的边坡稳定性问题是垃圾填埋场开发建设的关键问题之一，失稳流滑将引发灾难性后果。2000 年菲律宾马尼拉Payatas 填埋场失稳掩埋居民区，造成至少600 人死亡。2009 年深圳下坪填埋场发生流滑泄漏渗滤液和污泥6 万m3，造成数十平方公里土地污染。垃圾体边坡稳定性也是需要重点关注的问题之一。可以采用有限元数值模拟对垃圾填埋体形成后的边坡稳定性进行验算。采用减小土的强度参数的方法来进行安全分析（phi/c 折减法），进行边坡稳定性分析。

结语

国内外学者对垃圾填埋场的稳定化进程进行了大量的研究，但目前还没有统一的填埋场垃圾稳定化评价体系。本文提出的监测方法，主要是在已有的监测指标的基础上开展综合的环境监测、安全性监测、生态监测等，以反映填埋场的稳定化进程，为进一步确定填埋场土地再利用方式提供科学依据。