高边坡的垃圾填埋场扩容设计与施工技术

颜清壤

（厦门百澎环保科技有限公司，福建 厦门 361000）

随着生活垃圾的不断增多，一旦处置不当，不但会对生态环境造成不良的后果，而且对人体也会造成一定的危害。生活垃圾填埋是目前国内较为流行的一种处置固体废弃物的途径。本设计提出高边坡的垃圾填埋场设计方案，其设计内容有：填埋场地规划（选址、填埋工艺、总图布置等）、垃圾收集和转运、渗漏、渗滤液收集和排水、埋气、封闭、绿化、道路等附属项目。

1 垃圾处理现状以及填埋场扩容设计的必要性

1.1 现状

据调查，垃圾处理设施主要集中在郊外，由于实行垃圾分类较晚、居民环境保护意识低，导致垃圾处置工作相对落后，需要进一步改善与提高。

目前垃圾的处置，提倡分类、资源化、减量化、无害化等。垃圾分类回收是为了提高垃圾的回收效率。在推进城市垃圾分类过程中，存在的问题有：居民环保意识不强，随意丢弃、随意分类；垃圾分类收集设施不完善，垃圾分类指导不到位；分类运输设备不完善，已经分类收集的废物再次混装；缺少分类处理的基本机构；缺少废旧物品的优惠政策等[1-2]。垃圾填埋场是我国目前最主要的无害化处置方法，但由于填埋场技术指标与发达国家相比，尚有一定的差距，因此，填埋场的设计存在许多缺陷。

1.2 必要性

随着城市化进程的加快，城市人口的增多，城区的规模也在不断扩张，同时，由于居民消费结构的变化，城市生活垃圾的数量也在以10%以上的速度逐年增长。垃圾组成发生了巨大的变化，其中包括大量的刚性固体废物，有机废物，塑料制品，还有对环境有害的重金属。最近几年，农村的垃圾处置也逐渐成为群众关注的焦点，并将其纳入到城市的垃圾填埋体系中，以解决我国农村环境污染日益严重的问题。因此，做好填埋场的设计工作非常必要。

2 原有垃圾场的处理措施

目前，由于近几年我国城镇外来人员增多，造成了城市生活废弃物大量产生，环境问题日趋严重。

2.1 做好堆体的整治 减少不安全因素

垃圾填埋场治理的首要目的，是消除旧场地存在的不稳定因素与安全隐患。在实际设计中，首先要确定堆体的稳定性极限，找出潜在危险点。在设计前，必须先进行现场勘察，确定填筑物的粘聚力、内摩擦角等力学参数，并将其与周围的环境因素结合起来，然后进行数值模拟，得到其在此环境下的稳定性，进而对其压实度、坡度等各项指标提出相应的治理要求，实施相应的处理对策[3]。在进行堆体整形工程时，还应同时兼顾挖掘和填埋，这样不仅增加了施工的难度，而且沼气的外溢会增加项目的风险，所以整个填埋场的堆体整修工作尽可能保证堆体的稳定性。

2.2 做好现场的封盖 防止出现封场后的污染

封场覆盖工程是整个封场项目的核心，按建标2010 [146]的施工规范，“从生活垃圾填埋场封场项目中的规定，以围护结构，按照排气层、防渗层、排水层、植被层的顺序排列。”在4层覆盖中，封闭式防渗层是在堆积物的顶端，它与底部防渗层的最大区别是物料的可塑性要求不同。封场后垃圾堆体逐渐趋于稳定时，可能会产生非均匀沉降。因此，在选择封场防渗材料时，通常将LLDPE薄膜作为新场库底板普遍采用，以替代HDPE薄膜。对2.0 mm粗糙表面的两种薄膜作比较，LLDPE薄膜的断裂伸长率为250%，多轴拉伸断裂应变率为30%；而HDPE薄膜的上述两项指标分别为100%和15%。在CJJ112-2007 《生活垃圾填埋场封闭技术规范》中，对封场封闭工程中的排水导气层作出了具体规定。本标准中有两种可供选用的物料，一种为粗颗粒多孔物料，另一种为土工布。在项目实践中，卵石、砂砾石等粗颗粒多孔物料的应用范围较广，除了成本低、施工难度小等优点外，也有其自身的选择基础[4]。

2.3 做好气水倒排 减少不安全因素

在封场施工中，“气”的导排通常可以用加高的导风管（石笼）来实现。对于某些未安装导气装置的填埋场，可以在封闭区的排气层增加导气管道。导流管的布置原则可参考相关规范。

3 高边坡的垃圾填埋场扩容设计和施工技术

3.1 扩容设计概述

在扩容建设期间，原有的填埋场可保持使用状态，以降低环境污染，便于扩建施工。比如，对旧填埋场进行扩容时，应当从原来的垃圾坝开始，向上游100米处，用泥土覆盖，形成一个下坡，方便施工和对环境的清洁，而在另一头，则不覆盖，继续进行生活垃圾的填埋处理。

3.2 做好原有边坡的处理

首先，在针对原有未扩容的边坡进行处理时，应针对旧边坡进行加宽加高的设计，保持原有垃圾填埋场拦截坝下游6 m左右表层达到易扩容状态，可选择采用良好的粘土筑坝，将新旧坝体共同加高3 m，以分层筑到原有坝体高度[5]。其次，在渗沥液封堵中，对旧填埋场的渗沥液进行临时封闭；采用渗滤液导流，在旧填埋场坝体内挖一个集水池，将地表水和污水引入集水池，并安装导流管，将其引入污水处理厂。

3.3 锚固平台的设计分析

一般确定大坝坡度在1：2左右，下游也可以采用相同的坡度。在填埋场的边坡上，按要求设置一层土工膜锚固平台。在填埋场的一边，由于有防渗层，可以起到压实保护的作用；长期裸露的坝面要进行防渗处理，视其重要性可选用植草、干砌石、预制板等，以防止坝体物料流失。比如可以沿着设计轮廓线，用挖掘机挖出地表土，用分层爆破法进行岩石开挖。必须保证边坡处不存在松散体，清除直径大于30毫米的小石块和其它杂质。在有棱角的岩石裸露区域，将岩石区用喷射混凝土进行基本平整，然后用M5水泥砂浆进行表面处理，其最薄处不得少于30毫米。

3.4 沟床基层的施工分析

根据设计标高放线，在清表后，将剩余的土方全部开挖并运出，并将淤泥等劣质的基土清理干净，确保基础土承载力特性值超过150 kPa，再分层回填，压实，其压实密实度不低于90%。

3.5 新垃圾站的拦截坝施工分析

按照设计要求，新垃圾站拦截坝的坝体外侧采用片石浆料，内斜坡采用防渗体系。在坝顶设一排帷幕，钻孔机械钻孔，钻孔进入基岩表面，钻孔时对岩层、岩性、孔隙等进行详细记录[6]。在检查孔状态良好后，将1.0米深的0.5∶1的纯水泥浆注入孔中，完成养护后，用小孔钻孔并将套管拔出，后续可采用分段压注和加注稠浆封孔的方式进行注浆。

3.6 防渗系统的衔接施工分析

为了达到以上目标，需要对生活垃圾进行科学、合理的防渗系统设计，而防渗工程是垃圾填埋场能否达到目标的关键。根据有关技术规程和多个方案的比较，确定填埋场为水平防渗、复合衬砌的防渗体系。为此，在防渗系统的衔接施工中，可采用HDPE膜和GCL的复合防渗结构；GCL作为一种土工合成材料，施工较压实土壤容易，且节省填埋库容，由于具有遇水膨胀的特性和一定的防水性能，并且在HDPE膜破损后，也能起到辅助的防渗作用。但GCL属于片状材料，其下应有压实的土壤作为保护层。

3.7 渗滤液导排施工分析

根据有关技术规范，应在填埋场的底端设渗沥液导流装置，将渗沥液排出，并在基坑的横向渗滤层上方布设导流层，由导流层、支排渗槽、渗沥液收集槽和自动排液泵群等。该工程的渗滤液收集导排系统由横向收集导排系统、垂直收集导排系统和渗滤液收集系统组成。其一，在渗滤液导排施工中，可在库底部的水平防渗层上方设置横向集流和引导排水体系。为了避免防渗层中的粘土块对上部砂岩进行阻隔，首先可在基坑底部的防渗粘性土层上加一块300g/m2的纤土工布。在填埋场防渗层的上端，采用2%斜坡，在中间的渗滤池预留支干和主干渗滤池，在沟槽中间铺直径Φ350、Φ300的 HDPE花管中，沟槽中央用清洁干净的Φ40～50毫米、Φ15～30毫米、Φ10～20毫米的级配卵石进行分层充填。再在其上铺一种厚度为300毫米、粒径为Ф5～50毫米的鹅卵石作为渗透液的导流层。通过渗透液体的导排层及其支干、主干导排水槽内Φ350和Φ300的HDPE花管导排，将渗滤液体引至库中部的渗滤液收集井内[7-8]。渗透液体导管（非花导管）通过防水涂层时，必须保证接头是密封的。采用一条直径为300 mm的HDPE实壁管道，以2%的斜率将其排放到渗滤液收集井中。

其二，在垂直收集导排系统中，其竖向集流和导流装置是一种垂直引导式排水装置，它不仅可以排放垃圾所排放的废气，而且还可以将雨水和渗沥液垂直地导入到导流管道或主干管道中，最后将其排出的渗滤液送入废水处理装置，进行再加工。

3.8 填埋气体导排施工分析

填埋气体引导和排放由通过设置在库区内周围的石笼井组成，它可直接设置在库区周围外，在施工中可根据设计图确定石笼中心位置，以石笼中央为中心，1.5米为半径距离，并在直径1.5米的范围内，铺设直径为50厘米的准10毫米至50毫米的沙石，随后在中央垂直埋设一根准直200 HDPE塑料花管，并将其与防渗体系的上部表面10厘米处垂直埋设。然后将φ6钢筋编织的石笼网套上，石笼井HDPE花管周围填筑直径为90厘米的块石，在块石与石笼网之间填筑厚度为30厘米的河卵石（河卵石直径为5～10厘米）。第一阶段导排石笼井的施工高程为2.0米，完成导气石笼的施工后，应随着堆场的升高而进行后续施工，每个阶段的施工高度都是2.0米。第二阶段可处理道路、井、渗沥液处理、边坡裂隙排水等工程设备和结构，在此不再赘述。该项目交付使用近两年，没有出现漏水和其它问题。

4 垃圾填埋场扩容后生态恢复规划

垃圾填埋场扩容基本实施后，为确保发挥其生态恢复效果。应持续进行生态修复。

4.1 填埋气体对环境的影响

填埋气体会加剧温室效应，造成空气污染：垃圾会产生臭味，并且带有一定的毒性，对周围群众造成身体伤害；填埋场周围的植物会因为根部周围的氧气被沼气取代，或被沼气中的微生物吞噬掉，从而导致根系死亡。此外，高浓度的二氧化碳和有害气体也会对植物生长造成一定的影响。并且，在填埋场附近的地下水中，会混入大量挥发性有机物。

4.2 垃圾渗滤液对环境的影响

由于垃圾渗滤液中含有大量的有害物质，长期影响着周围的地表水和地下水的安全。同时，垃圾渗滤液还会影响到周围的植被。

4.3 环境恶化的原因

首先，垃圾堆积如山，会消耗大量的土地，当垃圾分解时，渗滤液、有害气体等会渗入土壤，造成环境污染。其次，废弃物露天堆放，容易在风、水的作用下移动、流失，对土壤造成严重破坏。最后，填埋场的沉降或火灾，也会导致土壤的恶化。

4.4 恢复的意义

在进行生态修复时，对填埋地进行改造，使其具有新的作用。在进行恢复时，可以将废弃的垃圾场作为现有的环境资源，将废弃的垃圾重新利用，可以减少重建的成本，节约更多的资金，利用填埋地来修建人造的风景，促进当地的环境美化。

4.5 恢复的技术方案

4.5.1 工程恢复措施

最基本的方法是对荒地的地形、地貌、土壤等进行修复，以便于植被的恢复。方法：①表层土壤覆盖层；（2）人造物质覆盖结构。

4.5.2 化学恢复措施

配合工程措施，对土壤进行改良，达到适宜作物生长；提高植株的存活率和生长速率。方法：酸化，脱盐，脱毒，添加营养物质。

4.5.3 生物恢复措施

目的就是让土地的肥力和生物产量得到恢复，从而形成稳定的植被结构。方法：改良土壤微生物，种植适生植物，引种植物。

4.5.4 恢复的设计办法

为确保封场后的坡体稳定，在填埋封场之前，应按封场计划对其进行整形，以达到坡体稳定、封场覆盖层得铺设与封场后园林造景的要求。垃圾堆的开挖采取从上到下的倾斜式分层施工，避免沼气的聚集和半密闭的空间，避免出现如填埋气体突然膨胀的现象，并且解决陡峭的山坡上发生塌方的问题。通过对垃圾进行分层压缩，可以提高堆体的抗剪切能力，降低堆体的不均匀沉降，从而提高堆体的稳定性。

4.5.5 植被栽植计划

第一个阶段：以草坪，观赏地被，花卉和花灌木为主。利用地表植被，使基地的生态属性得以恢复。第二个阶段：对堆体稳定性进行观测，在垃圾稳定化后种植大量的乔木、灌木等不同层次的植物。

5 高边坡的垃圾填埋场扩容前景

从长期来看，即便最先进的填埋技术，也存在着一定的安全风险，所以在对高边坡的垃圾填埋场扩容时，应明确如下几点：其一，尽量减少填埋量，做好源头管理，按实际情况对垃圾进行分类，以达到无害化、减量化、资源化的目的。其二，城市生活垃圾的处置技术应该多样化、一体化。其三，目前阶段，我国应该建立符合国情的垃圾填埋场，逐步淘汰垃圾堆放，解决垃圾安全处理的问题。

6 结语

生活垃圾填埋工作是一项涉及范围很大、很广的综合性工程，该项目既能有效地改善生态状况，又能解决目前存在的生活垃圾处置问题，还可带来明显的经济效益，是一项值得推广的清洁工程。