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| 发布时间：2023-01-06 15:35:05 | 来源：本站原创 | 作者：本站编辑 | 浏览次数： |
滩涂型生活垃圾填埋场存在地基承载力小，地下水位浅等问题。由于渗滤液导排管穿过垃圾坝时，大多采用管穿膜方式进行渗滤液导排，极易因管穿膜位置破损导致出现渗滤液外渗。为避免填埋场渗滤液外渗污染地下水，通常采用垂直防渗方式进行拦截。 本文通过某滩涂型生活垃圾填埋场垂直防渗项目，进行滩涂型填埋场垂直防渗方式的选择说明，并对垂直防渗开槽施工方式进行稳定性分析，以期为后续同类工程提供参考与借鉴。 来源：《CE碳科技》 作者：中城环境 董学光
董学光：现就职中城环境第二事业部，高级工程师，注册咨询工程师，参与国内多项固废填埋场规范标准编制与课题研究，目前主要从事生活垃圾、建筑垃圾、工业固废、危险废物等固废填埋场新建、综合治理及封场咨询设计与研究工作。 填埋是固体废物处理的主要手段，因此，固体废物中的危害组分会通过填埋场释放，污染环境、影响人体健康。由于防渗膜老化、导排层淤堵，填埋场垃圾坝管穿膜位置出现渗漏的问题屡见不鲜。垃圾填埋场渗滤液渗漏导致的地下环境污染问题越来越受到社会的关注与重视。垂直防渗技术可有效阻止垃圾填埋场与周边地层之间的水力联系，减少垃圾填埋场内垃圾土和渗滤液对周边地层的污染扩散，同时可为垃圾填埋场提供一个更加独立封闭的稳定化空间，加快填埋场的稳定化速度。完整均匀的防渗帷幕能有效防止污染物扩散，但若存在质量缺陷，不仅防渗效果大打折扣，甚至会导致更为严重的二次污染。 滩涂型填埋场是在海边滩涂地上填埋生活垃圾的填埋场，一般滩涂地地基承载力较小，为软土区域，场底往往需做加固处理，地下水位较浅，不利于防止地下水污染。如何在软土区域选择垂直防渗方式，同时避免垂直防渗开槽时对垃圾坝稳定性产生不利影响？本文将通过沿海某市生活垃圾填埋场垂直防渗设计案例进行分析。 1. 项目基本情况 沿海某市生活垃圾填埋场为滩涂型垃圾填埋场，下游设置有垃圾坝，垃圾坝内侧铺设有2mm厚HDPE土工膜，600g/m2土工布一层；外侧采用砌石护坡。坝顶宽度5.0m，坝底长223m，坝体内侧坡比1:2.0，外侧坡比1:2.5，目前填埋场已经达到使用年限，即将实施封场工程。 2017年以来，填埋场出现渗滤液渗漏现象，垃圾坝脚处点状出水，呈近似水平线状的连续渗出后沿坝坡形成漫流，使坝坡坡脚处全部成浸润状态。 根据勘探分析，渗滤液渗漏的主要原因为垃圾坝内管穿膜位置防渗材料破损，同时场底的导排系统堵塞，造成大量渗滤液储存在填埋库区内，当防渗系统失效后，渗滤液突破已经失效的防渗系统与地下水混合，产生大量的污水。 2. 拟建场地水文地质情况 经过勘察，地层结构主要由粉质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂土等组成。场地地基土类型为较弱场地土，设计地震分组为第三组，属抗震不利地段，本建筑场地类别为IV类。场地30m深度范围内分布粉土，并发育较厚的软土，施工时应注意振动液化及软土塌陷等工程问题。 根据水质分析试验结果，查证分析得出：场地环境类型为Ⅱ类，场地地下水对钢筋混凝土具微腐蚀性，钢筋混凝土结构中的钢筋在干湿交替环境条件下具微腐蚀性。浅层土的化学成分基本与地下水化学成分相同，浅层土腐蚀性可等同于地下水的腐蚀性。 3. 现状分析 由于垃圾坝处于渗滤液导排主方向上，因此需设置防渗性能好的垂直防渗帷幕设计方案，达到阻隔污染物外移扩散的目的。另需在垂直防渗内侧设置抽水井，抽排渗滤液及被污染的地下水。根据项目地质情况分析，垂直防渗系统需具备如下特点： 1）由于场地类型为较弱场地土且受软土存在影响，垂直防渗墙需有抗变形能力。 2）由于地下水及浅层土的腐蚀性，垂直防渗墙需有防腐蚀能力。 3）场地属抗震不利地段，垂直防渗系统需具备一定的抗震性能。 1. 垂直防渗方案比较 根据《生活垃圾填埋场污染控制标准》GB 16889—2008，用于生活垃圾填埋场渗滤液污染控制的垂直防渗屏障的渗透系数宜在10-7cm/s量级，其类型可选用水泥-膨润土墙、土-膨润土墙、塑性混凝土墙、HDPE土工膜-膨润土复合墙等。 上述四种垂直防渗技术总体来讲可分为柔性垂直防渗帷幕技术（HDPE土工膜-膨润土复合墙）和刚性垂直防渗技术（水泥-膨润土墙、土-膨润土墙、塑性混凝土墙）两大类技术，这四种方式的特点如下表所示。 根据以上比较，由于场地类型为较弱场地土且有软土存在，同时地下水及浅层土具有腐蚀性，因此，抗变形能力好、耐化学性能力强的柔性垂直防渗（HDPE膜—膨润土复合墙）更适用本场地。 HDPE膜－膨润土复合墙是目前最为安全有效的地下污染源阻隔技术，利用膨润土的高吸附性能和自愈合性能，形成一种很好的垂直屏障，从而对地下污染源实现有效封堵。柔性垂直防渗阻隔以HDPE土工膜为主材，膜间采用“E”型锁扣连接，底部灌注防绕密封材料，阻隔墙连续无漏点，防渗性能及抗腐蚀性能均符合现行环保规范要求。 另外根据《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》（CJJ176—2012）“在特殊地质和环境要求非常高的场地，宜采用HDPE土工膜—膨润土复合墙”。由于管穿膜位置为地下污水流经之处，应在此重点设防，因此采用柔性垂直防渗（HDPE膜—膨润土复合墙）将截污坝内侧区域的渗滤液拦截于库区内侧。 3. 渗滤液抽排 通过设置垂直防渗墙，坝体形成一个半封闭的防渗体，将库区内侧区域的渗滤液拦截于坝体内侧，能够避免渗滤液外渗污染地下水。但如果渗滤液如不及时抽排，渗滤液富集后涌出地面，仍然会污染周边环境，因此考虑设置抽排井的方式进行渗滤液抽排。 在垂直防渗墙内侧布置多口渗滤液抽排井，井间距约22m。抽水井井深入至‐11m高程，然后孔中下DN200HDPE管。HDPE底部4m段采用花管，外包200g/m2无纺土工布，HDPE管与井壁间填入直径1~2mm 粗砂。上部8.5m段采用粉质粘土止水，井内设置自动抽水泵抽排渗滤液导入调节池。 1. 垂直防渗施工工艺分段 柔性垂直防渗（HDPE膜—膨润土复合墙）施工主要包括以下内容：①槽段划分；②抓挖开槽；③泥浆护壁；④槽段清孔；⑤膜体安装；⑥槽段连接；⑦回填成墙。 其中②、③、④、⑤阶段需要在坝底开槽作业，而在成槽施工过程中，经常有槽壁坍塌的现象发生，槽壁坍塌现象在软弱疏松土层或含砂性夹层等非稳定土层尤为常见。 根据地勘资料，基槽挖深度较深，地层黏性土层力学性质较差，在开挖过程中若不采取有效措施，极易发生失稳破坏，从而影响防渗槽工程的施工，因此，为保证垃圾坝的安全性，需要进行稳定性分析。 2. 开槽稳定性计算公式 槽壁稳定性计算采用梅耶霍夫黏性土经验公式 式中 N——条形基础的承载力系数,对于矩形沟槽N=4(1+B/L)； B——沟槽宽度(m)； L——沟槽平面长度(m)； Cu——土壤的不排水抗剪强度(N/mm2)； P0m——沟槽开挖面侧的土压力和水压力(MPa) ； P1m——沟槽开挖面内侧的泥浆压力(MPa)； 3. 参数取值 针对本工程特征，采用间隔分序成槽的施工方法结合膨润土泥浆护壁以提高槽壁稳定性，由于为分段施工，故最不利的情况为坝底全部开槽施工完成，但整体回填泥浆未固结。 因此，槽长按坝底长度223m考虑，回填泥浆重度按未固结考虑，取低值16kn/m3。堆体按达到封场标高之后考虑。 1）N承载力系数计算 B=0.6m； 开槽回填后未固结前L=223m； 因此N=4×（1+0.6÷223）≈4 2）Cu取值 为偏安全计算，不考虑内摩擦角的影响，仅计取粘聚力值； 3）P0m计算公式 P0m采用郎金主动土压力公式进行计算 4）P1m计算公式 回填泥浆重度大于16kn/m3 ，按经验公式泥浆静止土压力系数取0.8，因此回填泥浆压力计算公式如下： 垂直防渗内侧为坝底，由于本工程堆体坡度缓，按实际封场堆体坡度1:5计算，且现场实际情况为填埋高度每升高2m，建造一个3.0m宽平台，填埋至封场标高约10.5m，然后进行堆体整理和封场（封场顶标高13.0m）。示意图见下图。 根据《荷载规范》覆土荷载扩散角为35度，因此13m外的覆土可忽略不计。但为安全考虑，考虑封场后堆体对其影响，根据地勘报告素填土容重为17kn/m3，固废堆填物的容重按12 kn/m3考虑，根据上图计算荷载应力=（28.125×17+457.18×12）÷73=81.7Kpa，考虑其他影响，因此均布荷载按85 Kpa计取。 根据梅耶霍夫黏性土经验公式，结合参数取值，各土层稳定性分析结果如下表： 表3稳定性计算表 计算分析结果，稳定性系数为负数，因泥浆压力大于槽体两侧土压力，考虑槽壁安全，因此负数为安全系数。因此除表层外，计算结果满足规范要求。 根据计算公式，护壁泥浆的液面高度、容重是控制泥浆护壁槽段稳定性的关键控制参数。槽段的整体稳定性主要受槽壁而非槽底的稳定性所支配，浅层失稳是泥浆护壁槽段的主要失稳形式。 表层受荷载影响较大，故表层1m深度内考虑设置支护措施，即设置导墙。导墙间加设支撑，支撑水平间距为1.5m，上下各一道，支撑可采用10×10cm方木，或用角钢代替。
影响槽壁稳定的因素可分为内因和外因两方面：内因主要包括地层条件、泥浆性能、地下水位及槽段划分尺寸、形状等；外因主要包括成槽开挖机械、开挖施工时间、槽段施工顺序以及槽段外场地施工荷载等。因此，实施时采用间隔分段成槽的施工作业方法，并加快成槽速度、合理工序布置，优化槽段划分、通过及时调整泥浆性能指标等方式进行控制。 另外，考虑泥浆护壁区域周边限载，需在正处施工过程中的槽段边铺设路基钢板加以保护，并严禁在槽段周边堆放钢筋等施工材料。 根据理论计算结果，并结合本工程实际施工情况，在施工建设及养护期，本工程槽段稳定安全，未发生坍塌、缩孔现象。但其他项目借鉴时应注意，影响开槽稳定的因素很多，包括已建坝体填筑情况、泥浆质量、槽段搁置时间及施工荷载等因素。 因此，建设施工时应先进行试验段施工，若出现裂缝或实际位移量大于理论计算位移量时，应根据实际施工情况进行判断，是否增加支护措施。
