四川省某生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場設(shè)計(jì)研究

田艷紅，韓貴生，何俐臻，洪 程，賈 巧

(1.四川省冶金地質(zhì)勘查局六0五大隊(duì)，四川 眉山 620800；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質(zhì)勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610000)

1 引言

近年，隨著居民生活垃圾排放量的增長，我國城市生活垃圾的收集處理日益嚴(yán)峻[1，2]。同時(shí)，隨著環(huán)保意識的加強(qiáng)及環(huán)保技術(shù)的提升，生活垃圾處理處置日趨完善。早期的簡易衛(wèi)生填埋場已不能滿足現(xiàn)今垃圾處理處置的要求，亟需整治及封場[3～5]。本文以四川省某生活垃圾衛(wèi)生填埋場為例，開展簡易衛(wèi)生垃圾填埋場的封場設(shè)計(jì)研究。

2 場地背景

2.1 填埋場概況

該生活垃圾填埋場已形成10年以上，2017年已停止傾倒垃圾，現(xiàn)今堆體上方基本上被雜草等覆蓋，無明顯異味，局部區(qū)域有少量生活垃圾暴露在地表。環(huán)境監(jiān)測結(jié)果顯示，堆放點(diǎn)周邊土壤局部鋅、銅超標(biāo)，地下水符合《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848-2017)Ⅰ-Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 地質(zhì)環(huán)境

填埋場處于四川盆地中部，屬剝蝕殘丘溝谷-斜坡地貌，亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降水量為976～1001.1 mm，平均風(fēng)速為1.3 m/s，最大風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)和西北風(fēng)，其次為東南風(fēng)，西風(fēng)最少。地下水類型劃分為風(fēng)化帶裂隙水、溶蝕孔隙裂隙水及松散堆積層孔隙水三類，大氣降雨是區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來源。

2.3 地層結(jié)構(gòu)

2.3.2 侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組泥質(zhì)粉砂巖(J3P)

泥質(zhì)粉砂巖：紅褐色，以長石、石英、云母等礦物為主，黏土礦物次之，具中厚-厚層狀構(gòu)造，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，呈層狀分布，產(chǎn)狀近于水平，局部地段夾薄層粉砂質(zhì)泥巖。風(fēng)化程度為中等風(fēng)化，風(fēng)化裂隙不發(fā)育，錘擊易碎。巖石堅(jiān)硬程度為極軟巖，巖體完整程度為完整，巖體基本質(zhì)量等級為V級。該層分布于整個(gè)場地，最大揭示厚度7.20 m。

2.4 巖土工程特征

(1)雜填土、素填土：結(jié)構(gòu)松散，成分混雜，強(qiáng)度低，不能直接作為基礎(chǔ)持力層。

(2)中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：在場地分布均勻，力學(xué)性質(zhì)良好，厚度大，屬極軟巖，巖體完整，巖體基本質(zhì)量等級為V類，是擬建物良好的基礎(chǔ)持力層。場地各巖土層工程特性指標(biāo)建議值見表1。

表1 場地各巖土層工程特性指標(biāo)建議值

2.5 場地地震參數(shù)

堆體邊坡工程安全等級為三級。場地抗震設(shè)防烈度6 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)特征周期0.35 s。

3 主體工程

依據(jù)生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術(shù)規(guī)范等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[6]，同時(shí)結(jié)合堆體邊坡工程安全等級和場地地震參數(shù)，對垃圾堆體進(jìn)行封場設(shè)計(jì)研究，并給出主要設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.1 封場覆蓋

封場覆蓋系統(tǒng)由下至上依次為排氣層、防滲層、排水層與植被綠化層。排氣層結(jié)構(gòu)包括土工濾網(wǎng)與土工復(fù)合排氣網(wǎng)；防滲層結(jié)構(gòu)包括無紡?fù)凉げ肌CL墊層、HDPE膜與無紡?fù)凉げ迹慌潘畬咏Y(jié)構(gòu)為土工復(fù)合排水網(wǎng)；植被綠化層結(jié)構(gòu)為耕植土(圖1)。

圖1 封場覆蓋結(jié)構(gòu)大樣圖

3.2 填埋氣體導(dǎo)排

為有控制地疏導(dǎo)填埋氣體，該場地設(shè)置導(dǎo)氣井[7]。導(dǎo)氣井鉆入垃圾堆體1.8 m處，垂直度偏差不應(yīng)大于1%，外層為直徑0.6 m的鋼絲網(wǎng)籠。導(dǎo)氣井采用HDPE管，管徑DN100，地表以下井管上部1/4不開孔，下部3/4開孔，穿孔宜用長條形孔，在保證多孔管強(qiáng)度的前提下，多孔管開孔率不宜小于2%；多孔管與鋼絲網(wǎng)籠之間采用粒徑25～50 mm的碎石裝填；井口采用低滲透性材料膨潤土密封，密封厚度為500 mm。導(dǎo)氣井與封場覆蓋層交叉處，采取防滲密封措施；排放口高于垃圾堆體表面2000 mm，頂部為彎管，以防止雨水的進(jìn)入(圖2)。

圖2 導(dǎo)氣井

3.3 滲瀝液導(dǎo)排

設(shè)計(jì)填埋場新建調(diào)節(jié)池總?cè)莘e為45 m3，要求每月滲瀝液處理量不小于15 m3。滲瀝液收集池尺寸為4.0 m×2.5 m×4.5 m。在滲瀝液收集池與堆體之間設(shè)置排滲溝，斷面為矩形。該滲瀝液導(dǎo)排系統(tǒng)可以有效地阻止?jié)B瀝液污染地表水、地下水及土壤中[8，9]。

3.4 防洪與雨水導(dǎo)排

設(shè)計(jì)填埋場外圍匯水面積約0.84 hm2，內(nèi)部匯水面積約0.22 hm2。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50201-2014)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度q=356.93 L/s·hm2，雨水設(shè)計(jì)流量0.22 m3/s，單側(cè)雨水設(shè)計(jì)流量0.11 m3/s。設(shè)計(jì)截洪溝過水?dāng)嗝?.06 m2，平均坡度約為2%，流速為2.12 m/s。截洪溝斷面為矩形，設(shè)計(jì)尺寸為0.3 m×0.3 m，總長約126 m。設(shè)計(jì)過水能力為0.13 m3/s。設(shè)計(jì)過水能力大于雨水設(shè)計(jì)流量，滿足排洪要求。

在邊坡平臺設(shè)置場內(nèi)排水溝，斷面為矩形，設(shè)計(jì)尺寸為0.3 m×0.3 m，總長約50 m，用于疏導(dǎo)場內(nèi)地表水。

3.5 擋墻

擋墻設(shè)計(jì)在堆體東側(cè)-南側(cè)封場邊界處，為重力式擋墻，基礎(chǔ)采用C25混凝土澆筑，墻體采用M10水泥砂漿砌MU30條石，墻頂最低標(biāo)高+420 m，最高標(biāo)高+424 m，基礎(chǔ)置于基巖上，對局部基巖較深段進(jìn)行砂卵石換填，壓實(shí)系數(shù)不小于0.93，地基承載力特征值不小于100 kPa。擋墻軸線長約67 m；在擋墻沿地面線方向每隔2 m埋設(shè)一個(gè)PVC排水管作泄水孔，管徑DN100，泄水孔口應(yīng)高出地表不小于200 mm，以保證水流通暢；擋墻內(nèi)埋設(shè)排滲PVC管，管徑DN100，擋墻外側(cè)進(jìn)入排滲溝不小于200 mm；擋墻內(nèi)側(cè)(靠垃圾堆體)地面平整應(yīng)有一定坡度，排滲PVC管管口處為地勢較低處，以便滲瀝液排出；擋墻內(nèi)側(cè)(靠垃圾堆體)泄水孔與排滲PVC管處設(shè)置反濾包，防止水管堵塞、利于滲水；擋墻每間隔10.0～15.0 m設(shè)置一道變形縫，縫寬為20～30 mm，縫內(nèi)沿?fù)鯄Φ膬?nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻筋或涂瀝青木板，塞入深度不宜小于200 mm。

3.6 場地綠化

設(shè)計(jì)場地綠化面積約2198 m2，綠化土層厚度邊坡平臺處為600 mm，其余厚度均為500 mm，遵循就近取土原則。場地為草本植物的混播草坪，需草籽約60.45 kg，封場后草坪覆蓋率應(yīng)不低于95%。除必要的截洪溝、排水溝、擋墻、滲瀝液排滲溝、收集池、導(dǎo)氣井、警示牌及道路等設(shè)施占用的部分外，其余表面均應(yīng)加以綠化(圖3)。

圖3 場地綠化

3.7 堆體監(jiān)測

封場后應(yīng)對地下水、地表水、場區(qū)大氣進(jìn)行定期監(jiān)測[10]，監(jiān)測頻次不宜小于1次/季度。場地施工期間的監(jiān)測，除必要的地下水、地表水、場區(qū)大氣等進(jìn)行監(jiān)測外，還應(yīng)對噪聲和甲烷氣體進(jìn)行監(jiān)測。

4 結(jié)論及效益

該生活垃圾衛(wèi)生填埋場為簡易填埋場，已停止傾倒垃圾，現(xiàn)今整治與封場以垃圾堆體封場覆蓋、填埋氣體導(dǎo)排、滲瀝液導(dǎo)排、防洪與雨水導(dǎo)排、擋墻及場地綠化等為主，并做好封場后的管理與維護(hù)工作。在一定程度上減少了周邊居民身體健康風(fēng)險(xiǎn)及對環(huán)境的不利影響。同時(shí)，可為相關(guān)簡易填埋場的封場提供一定的科學(xué)依據(jù)。