垃圾填埋场工程的防渗技术设计和施工分析

垃圾填埋场工程的防渗技术设计和施工分析

王超

山东省枣庄市薛城区新城环卫中心山东枣庄277100

摘要：随着我国经济建设的飞速发展，人们的生活水平得到了提高，城市每天产生的垃圾量也在不断增加，给垃圾填埋场带来超负荷运行。同时，由于很多城市的垃圾填埋场老化、渗水严重，无法满足垃圾处理要求，极易造成环境污染。如何高效治理存量垃圾成为研究重点。基于此，文章针对垃圾填埋场工程的基本情况，结合实际案例，做了简单的论述，总结了防渗技术设计，共享给相关设计人员参考。

关键词：垃圾填埋场；防渗技术；设计

长期以来，国内许多垃圾填埋场采取的是简易堆放处理方式，这类垃圾填埋场在使用之初没有进行任何防渗系统和气体导排系统的建设，普遍存在超期服役、无序倾倒、未做覆盖、垃圾渗滤液及臭气已对周边环境造成污染等问题，对于这类垃圾填埋场最常用的经济可行的治理方案是就地封场。垃圾填埋场封场工程的内容包括：堆体整形、覆盖工程、气体导排工程、防渗工程及绿化工程等。覆盖工程的具体实施方案及要求在GB51220—2017《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》中已有详细的介绍，但堆体整形、气体导排工程、防渗工程的方案设计则需结合工程实际情况进行分析讨论，是工程中的设计要点。笔者结合工程实例，对垃圾填埋场中的设计及施工问题的解决方案进行分析和总结。

一、工程概况及存在的主要问题

该垃圾填埋场于2001年投入使用，至2017年基本停用，累计填埋垃圾约27.5万m3。该垃圾填埋场使用之初没有进行任何防渗系统和气体导排系统的建设，使用过程中也只进行了简单的摊铺、推平。经现场踏勘和分析，该垃圾填埋场存在的主要问题为：

1）垃圾堆体边坡太陡（约1∶0.5），存在塌方的可能；2）无防渗及垃圾渗滤液导排系统，垃圾渗滤液污染了西北侧的自然水体；3）垃圾堆体缺少气体导排设施，臭味较大，存在火灾安全隐患。针对上述问题，该封场工程的设计重点放在了堆体整形、防渗和气体导排方案的分析和讨论上。

二、工程设计要点

1.堆体整形

考虑到垃圾堆体边坡的短期及长期稳定性，堆体整形后的边坡坡度控制为不小于1∶3，每升高4～5m设置1个3m宽的边坡平台。由于现状垃圾堆体边坡较陡，多为50°～70°，经削坡后产生的“剩余垃圾”量约为8.1万m3。“剩余垃圾”的去向为待解决的难题。经与建设单位协商，“剩余垃圾”不能外运处置。设计考虑的方案为：1）放置在堆体顶部，考虑与周边环境的协调，顶部堆高可增加的高度约为5m，经计算，可增加容纳的垃圾量约为4.1万m3。2）场地南侧能新征地约为3749.7m2，可增加的垃圾堆放容量为2.0万m3。采用上述2个方案处理后，待处置的“剩余垃圾”量仍有2.0万m3。结合场地西北侧现状为宽约10m河渠的地形特点，设计考虑采用修建挡墙来增加库容。常用的挡墙结构形式有钢筋混凝土挡墙、浆砌石挡墙和土石坝挡墙3种，3种挡墙结构形式的综合比较见表1。从表1中的分析比较可知，3种挡墙结构形式各有优劣。钢筋混凝土挡墙和浆砌石挡墙的断面形式类似，由于内侧边坡可以做成直立式或者1∶0.1坡度等较为陡的形式，因此对库容影响较小，但工程造价较高。土石坝挡墙工程造价低，但由于内外侧的放坡要求（一般不小于1∶1），占地面积大，对库容影响大。结合垃圾填埋场场地地形特点，设计最终确定在场地靠近河渠段采用浆砌石挡墙、其余段采用土石坝挡墙的方案。

表1挡墙结构形式综合比较表

2.防渗及垃圾渗滤液导排设计

待封场的简易垃圾填埋场产生的垃圾渗滤液主要通过2方面污染地下水和地表水：1）堆体侧边出露，即垃圾渗滤液从堆体边坡渗出；2）堆体底部入渗，即垃圾渗滤液通过堆体底部土层的空隙进入土壤、地下水。由于水平防渗需在垃圾填埋场设计之初进行设计和敷设，对已经运行的垃圾填埋场无法实施，为减弱垃圾渗滤液对土壤、地下水的污染，封场设计中必须进行补救处理。结合地勘报告，决定在堆体周边施行垂直防渗方案，即在库区四周打1圈防渗幕墙，防渗幕墙底部深入相对不透水层，以此使填埋区内的地下水与填埋区外的地下水隔离开，避免场内地下水外流造成污染。常用的垃圾填埋场垂直防渗方式的结构施工及工艺比较见表2。

表2垂直防渗方式的结构施工及工艺比较

综合表2的分析，结合地勘报告，设计采用了施工简单、工艺成熟、造价低的水泥搅拌桩防渗幕墙。

三、气体导排设计

待封场的简易垃圾填埋场没有设置任何气体导排通道，由于垃圾中的有机物在分解过程中会产生（填埋）气体，气体的主要成分为甲烷，与空气混合后在一定比例下有爆炸的危险，因此在封场设计中必须设置导气井将其导出。导气井为竖向，与堆体高度方向垂直，按成孔方式，可以分为钻孔法成孔和打桩法成孔。打桩法即管桩施工法，属挤土施工，其打入过程比较简单，施工过程中空气不与填埋气体接触，由打桩机将桩管送入设计深度即可，安全性较高。因此，设计采用打桩法进行导气井施工，桩孔直径为500mm，中间放置1根dn160mm的HDPE穿孔管，四周填充粒径为20～80mm的级配碎石，最终HDPE管高出地面1m，井口设置三通，以便气体导出和防止雨水进入。导气井按间距不大于30m布置，导气井的总数量为54个，累计总桩长约为400m，解决了垃圾填埋场封场中气体导排的难题。

结束语

该简易垃圾填埋场封场工程现已竣工验收，有效控制了垃圾填埋场对周边环境的污染，消除了垃圾填埋场存在的安全隐患，垃圾堆体覆土绿化后极大地改善了垃圾填埋场的整体形象。在工程实施及运行管理中，发现了如下有待优化的问题：1）垃圾填埋场封场后的1年内垃圾渗滤液产量较大，所以垃圾渗滤液集水池的有效容积需考虑较大的安全系数。2）封场绿化后植被的养护用水量大，要考虑可行的供水水源及绿化给水管网系统。

参考文献：

[1]齐长青.简易垃圾填埋场封场治理方案的研究[J].环境卫生工程，2018，15（06）.