生活垃圾處理場滲濾液貯存池土壩應急加固工程方案比較

高樹天,朱宏飛

(沈陽市水利規劃院，遼寧 沈陽 110015)

1 工程概況

沈陽市大辛生活垃圾衛生填埋場坐落于沈北新區財落鎮大辛村，為大型垃圾填埋場，工程建設投資為1.2億元人民幣。填埋場始建于2003年3月，占地面積約54.05hm2，總庫容1357萬m3，設計使用年限為13.6年，日處理量為2000t。垃圾滲瀝液采取碟管式反滲透處理工藝(DTRO)，滲瀝液設計處理能力為230t/d。據統計，截至2016年，沈陽市大辛生活垃圾衛生填埋場，日處理生活垃圾達4000t，超過設計處理能力一倍，而且需求還在增大。長期的超負荷運行，使填埋場填埋區不斷增加容積的同時，垃圾滲瀝液也不斷增加，以凈析出量800t/日速度遞增，大大超出了原設計規模230t/日的處理能力。

根據測算，至新增處理設施改造運行時，滲濾液還將凈增加24萬m3。目前大辛垃圾場滲濾液貯存池的攔蓄面積為12萬m2，攔蓄容量為75萬m3，急需在短期內完成滲濾液貯存池擴容任務，同時不能間斷垃圾場的正常運行，不能增加現有貯存池的占地，方便施工。

2 工程現狀

大辛生活垃圾衛生填埋場是利用原磚廠取土坑改建而成的，地形南高北低，南側為生活垃圾填埋區，北側為滲濾液貯存池，東側為辦公生活區。填埋區、貯存池外側圍堰呈簸箕型，分期填筑而成。處理場的滲濾液主要儲存在填埋場北側滲濾液污水坑中，面積約12萬m2，滲濾液總量約75萬m3。

現有的滲濾液污水坑外圍采用粘土均質壩，壩軸線長1470m，壩頂高程72.23～72.83m。大壩下游高程58.00～69.50m，最大壩高15.37m，現狀滲瀝液池水面高程為71.13m。壩頂寬2.75～6.55m，土壩上游鋪設HDPE土工膜，膜下加長絲針刺無紡土工布。坡比為1∶1.5～1∶2.2，坡面無防護。壩體于2015—2016年進行過鋼管樁加固，方法是在壩頂、壩坡、壩根等部位打鋼管樁，壩體形成1—3排鋼管樁加固。目前，局部地段鋼管樁已經向壩體外側傾斜，傾角一般10°～20°，最大約40°。整個壩體部分高出地面十幾米，形成了一個陸上懸湖，潰壩風險極大。

3 方案設計

3.1 問題分析

根據現場檢測和查閱維修資料分析，滲濾液貯存池土壩存在以下問題：

(1)原有土壩在2015—2017年加固維修時，土壩加高土料均未按要求進行分層碾壓，土壩密實度較差，土體存在不均勻沉降，壩頂存在多處沉降縫，施工質量較差，壓實度達不到規范要求。

(2)大辛垃圾填埋場滲濾液貯存池土壩長為1470m，現狀滲濾液貯存池擋水側壩頂高程為72.23～72.83m，設計壩頂高程為74.15m，兩者相差為1.32～1.92m，故現有滲濾液貯存池土壩壩頂高程不滿足設計要求，需要進行加高加固處理，防止滲濾液外溢事故發生。

3.2 土石壩等級

根據SL 252—2017《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，工程等別應為Ⅴ等，主要建筑物級別為5級。但同時該規范4.1.3規定“失事后損失巨大或影響十分嚴重的水利水電工程的2～5級主要永久性水工建筑物，經過論證并報主管部門批準，可提高一級；”考慮到工程實際，對周邊環境影響極大，污染性極強，屬環保重點項目工程，經有關部門協商同意，將大辛垃圾填埋場土壩主要建筑物等級提高到4級，按照4級土石壩工程設計。

3.3 壩體加高計算

滲瀝液池現有溶液約75萬m3，水面面積約12萬m2。填埋區面積為6萬m2，填埋區與滲瀝液池連通，可容納部分滲濾液，現狀滲瀝液池水面高程為71.13m。增加24萬m3滲瀝液后，水面標高增值預計為1.35m，水面高程可達72.48m左右。

參照SL 189—2013《小型水利水電工程碾壓式土石壩設計規范》的相關規定，壩頂高程取正常蓄水位或設計洪水位加正常運行條件的壩頂超高之和、校核洪水位加非常運用條件的壩頂超高之和、正常蓄水位加非常運用條件的壩頂超高再加地震安全加高之和，三者之中的最大值。壩頂高程按照下式進行計算：

Y=R+A

(1)

式中，Y—壩頂超高，m；R—最大波浪在壩坡上的爬高，m；A—安全加高，正常運行條件取0.3m、非常運用條件0.5m。

土壩壩頂高程計算成果見表1。

表1 壩頂超高計算表

為保證土壩壩頂高程的安全，本次設計壩頂超高取大值1.67m，加水面高程72.48m，設計壩頂高程取74.15m。

3.4 加固方案比選

為方便施工和管理，將現狀壩頂整平，整平后高程為72.55m，與設計壩頂高程差為1.57m，需加高1.6m。

由于工程已連續加高兩次，加高方案均為下游培厚加高，目前下游壩腳基本到達圍墻邊界，無加高培厚的空間，因此結合本工程的實際情況，土壩加高加固提出了“防浪墻”和“混凝土板樁”兩個方案進行技術經濟比較。

3.4.1 防浪墻方案

土壩采取防浪墻擋水方式，如圖1所示。新建“L”型鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻底部設置0.1m厚C15素混凝土墊層。上游防浪墻高1.5m，墻厚0.3m，底板長3.5m，底板厚0.3m。在原有防滲膜頂鋪450g/m2長絲針刺無紡土工布進行保護，下游壩坡鋪設草皮進行坡面防護。

圖1 防浪墻方案斷面圖

3.4.2 混凝土板樁方案

土壩采取混凝土板樁擋水方式，如圖2所示。樁頂設計頂高程為74.15m，壩頂整平后高程為72.55m。板樁支撐高度1.6m，埋深4.4m。將原錨固溝沙袋清除，板樁距上游壩坡0.75m，布置在錨固溝的中部，錨固溝回灌C25素凝土，與板樁結合為整體。防滲膜焊接加長6.6m，采用厚度1.5mm的HDPE防滲膜，上下鋪450g/m2長絲針刺無紡土工布保護。

圖2 混凝土板樁方案斷面圖

兩種加固處理方案經濟技術比較結果見表2。

綜上比較，防浪墻方案投資小，施工工藝簡單，對壩體擾動較小，整體性好，且施工質量容易控制，因此本次加固設計推薦選擇防浪墻加固方案。

4 加固工程施工

4.1 壩頂基層處理

實測現狀壩頂高程為72.23～72.83m，取平均高程為72.55m，采用74kw推土機進行壩頂整平，整平深度0.30m。整平后采用碾壓機械進行壩頂壓實。岸坡附近和結構邊角處采用振動打夯機夯實，直到基面大致平整。

現狀壩頂寬2.75～6.55m，局部段壩頂需要填土加寬，填土面要進行清基處理，加寬培厚處按照1∶2坡比放坡。填土與碾壓必須同時進行，每次填土虛鋪厚度不應超過0.30m，用碾壓機械碾壓6—8遍，每遍之間應有10%的重疊寬度。為提高壩頂基面的強度，壩面鋪設20cm碎石進行擠密碾壓。

4.2 防滲膜工程

在壩頂整平時需將現狀防滲膜挖出，挖出的防滲膜采取臨時措施進行保護，待壩頂基層處理完畢后，將防滲膜鋪設到錨固溝內，上面鋪設450g/m2的長絲針刺土工布進行表層保護。

4.3 防浪墻工程

新建“L”型鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻底部設置0.1m厚C15素混凝土墊層。上游防浪墻高1.5m，墻厚0.3m，底板長3.5m，底板厚0.3m。下游設置路邊石，兼具擋水和安全的作用，每隔50m設置泄水檢查井和排水溝一處。壩體順直段每隔12m采用瀝青木板進行分縫，采用橡膠止水帶密封上游側墻體和防滲齒，分縫表層滿布雙組分聚硫密封膏。

表2 方案綜合比較

5 結語

經過兩個月的緊張施工，滲濾液貯存池土壩加固順利完工，險情基本排除，達到預想設計效果。實踐證明，因地制宜選擇切實可行的方案，就是最佳方案。本工程的順利實施可為類似工程提供參考。