山區垃圾衛生填埋場中的土石壩的結構設計

楊寶春

摘 要：隨著生態文明建設的不斷推進，強化垃圾衛生處理成為環境保護工作的重要內容，也是新時期提高垃圾衛生處理能力的有力保障。山區垃圾衛生處理，多以填埋的方式進行，這就對填埋場的土壩結構設計有一定要求，以滿足垃圾衛生處理的實際需求。本文重點對碾壓式土石壩應用在山區垃圾衛生填埋場中的特點進行了總結，闡述了山區垃圾衛生填埋場的土石壩設計、計算、施工所需考慮的內容及若干注意事項。

關鍵詞：碾壓式土石壩 衛生填埋場 結構設計

中圖分類號：X705 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（a）-0063-02

隨著現代社會的不斷發展，垃圾處理技術的升級是構建良好環境保護的有力保障。當前，垃圾處理的方法多樣化，其中衛生填埋技術最為常見，適合于多山城市。選擇谷地填埋可以減少對環境的危害、充分利用有限的土地資源，并減少占用耕地，對節約土地成本有十分重要的意義。由于工程本身的需要，在垃圾衛生填埋處理中需設置壩體。基于不同的材料，壩體可以分為漿砌石壩、碾壓式土石壩、混凝土壩。

在以上幾種壩形中，碾壓式土石壩在山谷地填埋的垃圾衛生填埋場中得到了廣泛應用。主要有以下原因：（1）可以就地、就近取材，充分利用已有的清庫的土石方來進行筑壩，不僅來材方便，而且能節約大量的運輸成本。（2）由于山區多為巖層，土質條件較好，只需簡單清除壩底下的覆土層，就可見到巖層，這是很好的壩體持力層。（3）施工方便、簡單。在施工過程中，只需取土、轉運和碾壓，且施工質量能夠得到有效的保證。（4）費用較低。土石碾壓壩由于就地取材，材料運輸及人工成本大為降低，雖然體積較大，但實際成本遠比塊石壩和鋼筋混凝土壩低。

在實際施工過程中，土石壩設計施工有著嚴格的行業標準，應嚴格執行水工行業的標準規范。從實際而言，不同的壩體，在設計上存在較大差異。對于填埋場而言，其對防滲標準有著嚴格的標準，因此在施工的過程中，難以實現防滲系數≤10-7cm/s的實際要求。為此，在填埋場的設計當中，防滲標準采用水平防滲的方法執行。水平防滲層將垃圾滲濾液與壩體隔開，而且填埋場中往往設有良好的地下水導排系統，壩體在計算中可不考慮滲流的作用。

1 設計

在設計的過程中，涉及的內容較多，一般包括壩體結構、建筑材料及壩基選擇等。具體而言，設計中應切實做好以下幾點工作。

1.1 材料選擇

在材料的選擇中，一是要嚴格依照技術及工藝標準要求，選擇符合標準及質量要求的建材；二是在材料確定之前，要進行前期的土工試驗，并進行石料的調查工作。

由于壩體的特殊性，這就要求材料夯實之后，應具有抗風化能力，并且強度大，能夠在長時間內保持良好的穩定性。理論上，幾乎所有的土石料都可以作為壩體材料。但是，仍有一些土石料不適宜作為壩體材料：（1）在我國南方，紅土狀土分布廣泛，氮氣天然含水量過高、粘粒較大，進而土體的壓實性較大，不適宜作為壩體材料。（2）在我國西南地區，濕陷性黃土有所分布，但該類土體在受力浸濕之后，極易發生土體結構變化，進而出現軟化等現象，難以實現有效壓實，故不適宜作為壩體材料。

土石料填筑標準一般由壓實度控制。最大干容重和最佳含水量由實驗室得出。填埋場中的土石壩基本上屬于低壩，壓實度控制在0.93～0.96。

1.2 壩體結構

1.2.1 壩體高度

壩體高度的確定，需要依據填埋場的填埋庫容所定。當然，在實際當中，不是庫容越大，壩體越高越好。而是需要依據實際情況，做到壩體高度科學合理。需要說明的是，在某些特定情況之下，壩體高度對應著一定的庫容。最大庫容確定壩高之后，若壩體增高，則填埋場的庫容反而會出現一定下降。因此，就實際而言，低壩的高度一般是在30m之下。

1.2.2 壩坡

壩坡的確定，一是要依據實踐經驗；二是要基于初步情況，擬定坡度，進而在穩定計算之后，科學確定壩坡。從實際而言，土石壩的壩坡一般在1∶2。上下游可采用同樣的壩坡。對于填埋場內的其他臨時性土壩，其坡度可以適當增加，陡一些。

壩坡隔7～10m高需設置一條馬道，寬度不小于2m。填埋場內邊坡每隔一定高度根據需要設置土工膜錨固平臺，可與壩上馬道協調設置。

在壩面防護方式的構建中，應基于土石壩的壩面情況、實際用途進行確定。在填埋垃圾的一側，壩面覆蓋有防滲層，因此防護僅可采取壓實的方式進行土層防護；對于填埋場內的一些長期暴露的壩面，所采用的防護措施則以植被防護及塊石防護為主，主要是為了防止暴露壩體出現土料流失的情況，進而影響壩體結構的穩定性。

1.2.3 壩頂構造

通常情況，填埋場土石壩需要用作運輸等用途。因此，壩頂結構的設計需要考慮其用途，并且能夠滿足機械作業施工等的要求。壩頂在結構設計中，其寬度應適宜，應在4m以上。

在壩頂結構的防護中，其防護面的材料選擇比較講究，應選擇柔性材料為宜。這是因為，在壩體施工中，只能進行部分施工作業，若采用剛性材料，則會導致路面難以與壩體變形形成一致，而造成路面開裂等情況的發生，影響路面的使用壽命。因此，采用柔性材料，如瀝青碎石等，可以有效適應壩體的變形，并且能夠防止雨水沖蝕，具有良好的應用效果。

1.3 壩基選擇

壩基的選擇可以基于實際情況而定，可以選擇在土基之上，也可以在巖基之上。相比于其他土石壩，填埋場的土石壩的一些指標要求較低，在基地的變形要求、強度等方面，標準要求相對會降低。但是，在實際施工設計中，沖擊土層或填土層一般不能作為地基持力層。從實踐而言，土石壩在竣工之后，其壩體的下降程度應符合一定標準。一般情況下，壩體下降幅度應≤壩體高度的1%，方可視為正常程度下沉。

1.4 土石壩與岸坡的連接

岸坡開挖要去掉表土、浮石，并將表層土壓實。對于失水很快分化變質的軟巖石，開挖時預留保護層，填筑時，邊開挖，邊回填，也可開挖后噴漿防護。若與岸坡的連接處處理不好，地面徑流會滲下，影響壩體穩定。同時，土石壩面與岸坡形成自然溝渠，為防止此處沖刷，應設置排水溝。endprint

2 計算

大部分垃圾衛生填埋場均設有通暢的地下水導排系統，故壩的計算中不必考慮滲流的計算和滲透穩定計算，可僅進行壩的穩定和變形計算。但壩基中的穩定地下水位對其穩定與變形的影響則應予以考慮。

2.1 穩定計算須注意的問題

在進行穩定性計算中，主要包括4個方面的穩定計算。如壩體穩定計算、施工前期穩定計算等，都是穩定計算的主要內容，強調穩定計算科學合理，確保設計的有效性。

2.1.1 施工期的穩定計算、壩體穩定計算、堆體穩定計算

在對上述3種穩定的計算過程中，基于計算所需，一般采用條分法，且滑動面應為圓弧滑動面。常規的計算步驟已知坡高、土的工程性質和抗剪參數，由于通常采用工程措施將整個場區位于地下水位以上，因此可采用總應力法分析。剪切指標采用不排水剪和固結不排水剪總強度指標。

垃圾堆體內部發生圓弧滑動，其抗剪強度參數的選擇要十分小心，垃圾廢棄物的內部的內摩擦角通常很高，但變化幅度極大。土工膜在穩定驗算中的作用可不考慮。

2.1.2 壩面防滲材料的穩定

壩面防滲材料一般選用HDPE膜。為了增加防滲膜的抗滑穩定，可選用單糙面的，而且毛面貼著壩體。在很多情況之下，基于土工膜的保護需求，需要在其上面覆蓋粘土，進而起到良好的保護效果。當然，在特殊天氣季節，如春季、雨季時期，由于粘土處于松動，易于滑動，這時的土工膜可能遭到破壞，影響結構的穩定性。為此，在實際當中，可以基于垃圾屯放高度的升高，及時對粘土采取防護措施，確保壩面的穩定性。

2.2 變形計算須注意的問題

變形計算可根據側限壓縮儀測得e-p曲線，采用分層總和法進行計算。地基土試樣采用原狀土，壩體試樣采用筑壩土料，在設計含水量下擊實至設計壓實系數。

壩基變形、壩體變形是土石壩變形的主要表現形式。一般情況下，若土石壩以頁巖作為壩基，壩基出現的變形可以忽略不計；若土石壩以粘土作為壩基，則在施工后期，所發生的沉降程度會隨之增加。當然，土石壩的高度一般適中，且壓實有著嚴格的標準規范，對于壩體自身的沉降可以忽略不計。

3 結語

綜上所述，在土石壩的結構設計中，由于該結構施工可以實現就地取材，并且具有良好的適應性，在經濟、技術等的綜合評價之下，土石壩在山區垃圾處理中得到了較為廣泛的應用。在實際的設計施工過程中，為了確保質量及安全，需要嚴格依照水工行業的規范及標準。而垃圾處理廠的土石壩與水工存在較大的差異性，這就在標準的實際執行中，標準規范會進行適當的放寬，以確保填埋場土石壩的設計施工。

參考文獻

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