四川省某生活垃圾卫生填埋场封场设计研究

田艳红，韩贵生，何俐臻，洪 程，贾 巧

(1.四川省冶金地质勘查局六0五大队，四川 眉山 620800；2.中国石油川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院，四川 成都 610000)

1 引言

近年，随着居民生活垃圾排放量的增长，我国城市生活垃圾的收集处理日益严峻[1，2]。同时，随着环保意识的加强及环保技术的提升，生活垃圾处理处置日趋完善。早期的简易卫生填埋场已不能满足现今垃圾处理处置的要求，亟需整治及封场[3～5]。本文以四川省某生活垃圾卫生填埋场为例，开展简易卫生垃圾填埋场的封场设计研究。

2 场地背景

2.1 填埋场概况

该生活垃圾填埋场已形成10年以上，2017年已停止倾倒垃圾，现今堆体上方基本上被杂草等覆盖，无明显异味，局部区域有少量生活垃圾暴露在地表。环境监测结果显示，堆放点周边土壤局部锌、铜超标，地下水符合《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)Ⅰ-Ⅲ类标准。

2.2 地质环境

填埋场处于四川盆地中部，属剥蚀残丘沟谷-斜坡地貌，亚热带季风气候，年平均降水量为976～1001.1 mm，平均风速为1.3 m/s，最大风向为北风和西北风，其次为东南风，西风最少。地下水类型划分为风化带裂隙水、溶蚀孔隙裂隙水及松散堆积层孔隙水三类，大气降雨是区内地下水的主要补给来源。

2.3 地层结构

2.3.2 侏罗系上统蓬莱镇组泥质粉砂岩(J3P)

泥质粉砂岩：红褐色，以长石、石英、云母等矿物为主，黏土矿物次之，具中厚-厚层状构造，泥质粉砂结构，泥钙质胶结，呈层状分布，产状近于水平，局部地段夹薄层粉砂质泥岩。风化程度为中等风化，风化裂隙不发育，锤击易碎。岩石坚硬程度为极软岩，岩体完整程度为完整，岩体基本质量等级为V级。该层分布于整个场地，最大揭示厚度7.20 m。

2.4 岩土工程特征

(1)杂填土、素填土：结构松散，成分混杂，强度低，不能直接作为基础持力层。

(2)中等风化泥质粉砂岩：在场地分布均匀，力学性质良好，厚度大，属极软岩，岩体完整，岩体基本质量等级为V类，是拟建物良好的基础持力层。场地各岩土层工程特性指标建议值见表1。

表1 场地各岩土层工程特性指标建议值

2.5 场地地震参数

堆体边坡工程安全等级为三级。场地抗震设防烈度6 度，设计基本地震加速度值为0.05 g，设计地震分组为第一组，设计特征周期0.35 s。

3 主体工程

依据生活垃圾卫生填埋场封场技术规范等相关标准规范[6]，同时结合堆体边坡工程安全等级和场地地震参数，对垃圾堆体进行封场设计研究，并给出主要设计参数。

3.1 封场覆盖

封场覆盖系统由下至上依次为排气层、防渗层、排水层与植被绿化层。排气层结构包括土工滤网与土工复合排气网；防渗层结构包括无纺土工布、GCL垫层、HDPE膜与无纺土工布；排水层结构为土工复合排水网；植被绿化层结构为耕植土(图1)。

图1 封场覆盖结构大样图

3.2 填埋气体导排

为有控制地疏导填埋气体，该场地设置导气井[7]。导气井钻入垃圾堆体1.8 m处，垂直度偏差不应大于1%，外层为直径0.6 m的钢丝网笼。导气井采用HDPE管，管径DN100，地表以下井管上部1/4不开孔，下部3/4开孔，穿孔宜用长条形孔，在保证多孔管强度的前提下，多孔管开孔率不宜小于2%；多孔管与钢丝网笼之间采用粒径25～50 mm的碎石装填；井口采用低渗透性材料膨润土密封，密封厚度为500 mm。导气井与封场覆盖层交叉处，采取防渗密封措施；排放口高于垃圾堆体表面2000 mm，顶部为弯管，以防止雨水的进入(图2)。

图2 导气井

3.3 渗沥液导排

设计填埋场新建调节池总容积为45 m3，要求每月渗沥液处理量不小于15 m3。渗沥液收集池尺寸为4.0 m×2.5 m×4.5 m。在渗沥液收集池与堆体之间设置排渗沟，断面为矩形。该渗沥液导排系统可以有效地阻止渗沥液污染地表水、地下水及土壤中[8，9]。

3.4 防洪与雨水导排

设计填埋场外围汇水面积约0.84 hm2，内部汇水面积约0.22 hm2。根据《防洪标准》(GB 50201-2014)设计暴雨强度q=356.93 L/s·hm2，雨水设计流量0.22 m3/s，单侧雨水设计流量0.11 m3/s。设计截洪沟过水断面0.06 m2，平均坡度约为2%，流速为2.12 m/s。截洪沟断面为矩形，设计尺寸为0.3 m×0.3 m，总长约126 m。设计过水能力为0.13 m3/s。设计过水能力大于雨水设计流量，满足排洪要求。

在边坡平台设置场内排水沟，断面为矩形，设计尺寸为0.3 m×0.3 m，总长约50 m，用于疏导场内地表水。

3.5 挡墙

挡墙设计在堆体东侧-南侧封场边界处，为重力式挡墙，基础采用C25混凝土浇筑，墙体采用M10水泥砂浆砌MU30条石，墙顶最低标高+420 m，最高标高+424 m，基础置于基岩上，对局部基岩较深段进行砂卵石换填，压实系数不小于0.93，地基承载力特征值不小于100 kPa。挡墙轴线长约67 m；在挡墙沿地面线方向每隔2 m埋设一个PVC排水管作泄水孔，管径DN100，泄水孔口应高出地表不小于200 mm，以保证水流通畅；挡墙内埋设排渗PVC管，管径DN100，挡墙外侧进入排渗沟不小于200 mm；挡墙内侧(靠垃圾堆体)地面平整应有一定坡度，排渗PVC管管口处为地势较低处，以便渗沥液排出；挡墙内侧(靠垃圾堆体)泄水孔与排渗PVC管处设置反滤包，防止水管堵塞、利于渗水；挡墙每间隔10.0～15.0 m设置一道变形缝，缝宽为20～30 mm，缝内沿挡墙的内、外、顶三边填塞沥青麻筋或涂沥青木板，塞入深度不宜小于200 mm。

3.6 场地绿化

设计场地绿化面积约2198 m2，绿化土层厚度边坡平台处为600 mm，其余厚度均为500 mm，遵循就近取土原则。场地为草本植物的混播草坪，需草籽约60.45 kg，封场后草坪覆盖率应不低于95%。除必要的截洪沟、排水沟、挡墙、渗沥液排渗沟、收集池、导气井、警示牌及道路等设施占用的部分外，其余表面均应加以绿化(图3)。

图3 场地绿化

3.7 堆体监测

封场后应对地下水、地表水、场区大气进行定期监测[10]，监测频次不宜小于1次/季度。场地施工期间的监测，除必要的地下水、地表水、场区大气等进行监测外，还应对噪声和甲烷气体进行监测。

4 结论及效益

该生活垃圾卫生填埋场为简易填埋场，已停止倾倒垃圾，现今整治与封场以垃圾堆体封场覆盖、填埋气体导排、渗沥液导排、防洪与雨水导排、挡墙及场地绿化等为主，并做好封场后的管理与维护工作。在一定程度上减少了周边居民身体健康风险及对环境的不利影响。同时，可为相关简易填埋场的封场提供一定的科学依据。