垃圾填埋場城市道路地基處理方案研究

文/婁中波 張朝清

我國城市化進程加快，城市垃圾的增長速度也在加快。20世紀80年代—21世紀初，由于城市垃圾處理能力相對滯后于城市生活垃圾的增長速度，在城市近郊出現了很多小型的簡易垃圾處理場，統計資料顯示，僅北京近郊就有數百個簡易的生活垃圾處理場［1］。隨著城市面積的進一步擴張，以前的城市近郊，開始規劃建設，位于城市近郊的簡易垃圾處理場隨著城市規劃的更新，調整為城鎮建設用地的案例屢見不鮮。

垃圾土工程力學性能差、抗剪強度小、壓縮性高，腐化空洞后自身承載能力低。國內外關于垃圾填埋場的研究主要集中于填埋場地本身的穩定性和安全性方面，如何加固垃圾土地基，提高地基承載能力和后續穩定性，以利于市政工程建設，成為了擺在市政工程建設者面前的棘手問題。本文以實際工程為例，介紹垃圾填埋場地基處理方法。

1 工程概況

鄭州市某城市次干路采用單幅路形式，雙向四車道，標準橫斷面布置形式：5 m 人行道+20 m 車行道+5 m人行道。道路規劃標高接近原場地標高，填挖高為-0.5～0.2 m，瀝青混凝土路面結構，要求路床頂面的土基回彈模量≥30 MPa。

根據地質勘察報告，場地地層屬第四系全新統和上更新統，按其物理力學性質及工程地質特性，自上而下依次為雜填土、粉土粉土雜填土層厚度大多為1.2～1.5 m，但沿線存在多處簡易生活垃圾填埋場，涉及路線長度約600 m。

2 垃圾土埋藏情況

垃圾土大致可分為4 個獨立的區域：A 區長160 m，寬15～30 m，深度約15 m；B 區長37 m，深9.6 m，寬25～30 m；C 區長131 m，深5.3 m，寬15.5～36 m；D 區長259.6 m，深6.5～8.5 m，寬13.9～36。

以上區域內垃圾土的生活垃圾含量40%～70%。生活垃圾具有易腐化空洞、路基填埋環境下易產生惡臭氣體等特性，屬特殊土，不得直接用于路基填筑。C區垃圾埋深較淺，A、B、D 區，垃圾土較深且距離周邊在建建筑物較近。

3 垃圾土地基處理方案

3.1 常用方案

國內常用的垃圾土地基處理方案為換填法，即將垃圾土挖除后，換填符合路基要求的材料。C區垃圾土埋深較淺且距離周邊建筑物較遠，推薦采用換填法。A、B、D區域垃圾土較深且距離周邊地塊的建筑很近，采用全部挖除換填的方案不具備可行性，這是因為：

1）清運區域緊鄰已建高層建筑，垃圾清運時需要對基坑進行支護，工期長，建設成本高；

2）一次性挖出的垃圾方量將近10萬m3，附近無如此大容量處理能力的垃圾處理場，垃圾清理后無處消納；

3）垃圾土外運成本高昂，清運垃圾需要租用專用的垃圾運輸車，還需要遠運到周邊的垃圾處理場，清運加處理費用超過300元/m3。

3.2 深層地基處理方案

3.2.1 方案比選

對于深層地基處理方案，國內通常采用強夯法、加固土樁法、擠密樁法和預制樁法。見表1。

表1 地基處理工藝的適用性分析

由表1可知，擠密樁法和預制樁法適用于本工程，以下對這兩種方案進行比選。

3.2.2方案確定

擠密樁通常先通過振動、沖擊等方式在軟弱地基中成孔后，再將碎石擠壓入土孔中，形成大直徑的密實樁體。成孔過程中，樁管周圍地基土受水平擠壓作用，孔隙率減小，密實度增加，承載力提高［2］。預制管樁是剛性樁，可通過靜壓或錘擊法施工。施工過程中，對樁間土體也有明顯的擠密作用［3］。

1）施工難易程度：兩種方法均有成熟的施工工藝；但預制管樁具有打設速度快，成樁質量好的優點。

2）環境污染及工期：預制樁在工廠預制成型，現場打設，無需破土施工，無環境污染，可在冬季“封土令”期間施工，節省工期；擠密樁需進行露天施工，存在施工揚塵且“封土令”期間存在碎石外購困難等問題，影響工期。

3）抵抗垃圾土腐化變質：預制管樁為剛性樁，后期受垃圾土腐化影響較??；擠密樁為散體樁，主要是擠密樁間土體，通過樁土共同作用進行地基加固，本工程垃圾土雖已填埋多年，但后期發生腐化降解，仍對地基承載力影響較大。

4）經濟性：預制管樁單延米造價較擠密樁略貴。

本工程為周邊地塊的配套工程，目前，周邊項目已經部分建設完成，政府對工期要求很緊；因此綜合比較工期、成樁質量、工程造價等多方面因素，推薦采用預制樁的地基處理方式。

3.2.3 試樁

為進一步確定方案的可行性，對預制樁進行試樁，樁徑0.5 m，樁間距2.5 m。分別采用鉆探勘察和靜力觸探方式對垃圾土的加固效果進行檢測?？辈炜滓唤M位于打樁范圍內，另一組遠離打樁范圍。見圖1。

圖1 試樁及鉆孔布置

經鉆孔勘測，打樁處理后樁間土的摩阻力有明顯提高。經承載能力試驗，樁基復合地基承載力超160 MPa，滿足設計要求。

4 地基處理方案設計

4.1 地基處理

場地內的探坑先采用素土分層回填，施工前應對場地碾壓密實。預制樁三角形布置，采用錘擊法或靜壓法成樁，預制樁須穿透垃圾土層進入持力層1.5 m以上。樁基驗收合格后，鋪筑石灰土墊層，層間鋪設兩層鋼塑土工格柵。石灰土7 d 齡期無側限抗壓強度標準0.7 MPa。

4.2 生活垃圾封場處理

生活垃圾填埋場可看作是一個生物化學反應堆，無時無刻不在發生著生物化學反應。在這個反應堆中，各種垃圾是主要的輸入物質，填埋氣體、滲濾液是主要的輸出物質。隨著滲濾液的輸出，垃圾土體含水量不斷增大，使得垃圾土骨架軟化，工程力學強度降低，承載能力下降，導致沉降變形增大［4］；而減少滲濾液產生的直接手段，就是做好垃圾土體的防水和隔水設計。

經調研，本工程所在垃圾處理場已經過8 a以上的理化反應，接近穩定；但為了最大限度減小滲濾液的產生，在樁頂設置了灰土墊層：一是協調樁土共同作用；二是為了防止降雨、地表徑流等侵入垃圾土體，同時阻斷填埋氣體與外界環境的聯系。

5 結語

由于新鮮垃圾土在填埋初期，內部水解和生化反應比較劇烈，對地基土影響較大；因此，對于剛剛封場的垃圾土地基，應尤其重視垃圾土的腐化變質問題。垃圾填埋場作為路基基礎時，首先要保證路基強度和穩定性，其次還要考慮垃圾土的環境污染問題。實施過程需考慮雨水導排、封堵、防滲及后續滲濾液處理問題，在確保安全、環保、經濟的情況下，根據工程實際情況制定可實施性方案。