生活垃圾焚燒發電項目垃圾倉變形加固設計實例

譚豐，呂程

（中機第一設計研究院有限公司，合肥230601）

1 工程概況

某生活垃圾焚燒發電項目，建設規模為1×400 t/d機械爐排爐，配置1×9 MW凝汽式汽輪發電機組，年運行小時數≥8 000 h，年處理生活垃圾13.35×104t。綜合主廠房中垃圾倉采用現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，基礎采用樁筏式基礎。垃圾倉平面尺寸為26 m×24 m，垃圾倉底標高為-6.000 m，卸料平臺標高為7.000 m，垃圾倉側壁頂部標高22.500 m。垃圾倉基礎筏板厚度1 500 mm；垃圾倉側壁墻體厚度-6.000～7.000 m、標高為500 mm，垃圾倉側壁墻體厚度7.000～16.500 m、標高為400 mm，垃圾倉側壁墻體厚度16.500～22.500 m、標高為300 mm；垃圾倉側壁混凝土柱截面為1 200 mm×800 mm，柱間距最大為8 m。

此工程按照垃圾倉有效容積不少于7 d的額定垃圾焚燒量設計[1]，垃圾倉內垃圾堆積按照從卸料平臺門側7.000 m標高斜堆至垃圾進料斗側18.000 m標高設計。設計計算時，垃圾倉內垃圾堆積密度取值5 kN/m3[2]，考慮垃圾倉底部6 m高度范圍內有滲濾液聚集，此范圍垃圾平均堆積密度取值9 kN/m3。設計垃圾倉儲量約6 000 t，能達到約14 d額定垃圾焚燒量。該項目在正常投產運營11個月后，出現垃圾倉周邊地坪開裂，垃圾倉側壁局部變形的情況。

2 垃圾倉變形情況與原因分析

2.1 垃圾倉變形情況

經過對現場的勘測，對變形的垃圾倉部分墻、柱檢測和變形觀測及對垃圾倉周邊局部回填土檢測得出以下結果：

經鑒定該項目垃圾倉結構構件截面尺寸、混凝土強度等級、配筋均符合原設計要求。垃圾倉側壁結構構件最大變形量統計見表1。

表1 垃圾倉側壁結構構件最大變形量統計

垃圾倉沉降觀測共設置觀測點7個，經過間隔9 d的2次觀測結果比較，最大沉降量變化量為1.43 mm。垃圾倉正負零以下周邊回填土壓實度采用環刀法檢測結果為：垃圾倉爐前上料口側正負零以下周邊回填土壓實度為0.89，其余側回填土壓實度為0.94。

2.2 垃圾倉變形原因分析

首先，對原設計進行了復核計算，原設計滿足規范要求。其次，對現場運營情況進行了解，發生垃圾倉側壁變形前1個月左右，運營單位實際統計倉內垃圾儲量始終超過9 000 t，倉內垃圾堆積高度除卸料門側，其余側均達到了垃圾倉側壁頂22.5 m標高處，垃圾存儲量超出了設計要求的安全值。現場隨機抽檢倉內上部垃圾堆積密度為7 kN/m3，垃圾含灰土成分較高，實際垃圾堆積密度比設計取值大。垃圾倉底部滲濾液位高度達到10 m左右，且較長時間滯留在倉內。垃圾倉正負零以下周邊回填土部分區域施工質量不滿足設計要求。

以上情況分析得出結論：垃圾倉整體未出現不均勻沉降，垃圾倉側壁變形以豎向平面外變形為主，垃圾倉變形較大的地方出現在垃圾堆載較高的側壁0～8 m標高范圍內。其中，爐前垃圾倉側壁變形較大，已超出設計允許范圍。為了繼續滿足項目運營要求，經鑒定，須對垃圾倉結構進行加固處理。

3 垃圾倉變形加固方案

3.1 垃圾倉正負零以下周邊回填土及地坪加固

根據本工程情況，對垃圾倉正負零以下周邊回填土進行加固，加固方案采用地聚合物壓力注漿處理[3]，增加垃圾倉周邊地下土體對垃圾倉側壁的約束。具體參數：注漿孔孔徑90 mm，鉆孔深度6.5 m，間距1 m左右。注漿材料流動度（15 min）≤30s，終凝時間≤120 min，3 d抗壓強度≥35.0 MPa，注漿量按120 kg/m3，注漿壓力1.0 MPa。對局部開裂的地坪拆除，重新施工1層配筋剛性地坪，增加對垃圾倉側壁的側向約束剛度。

3.2 垃圾倉側壁結構構件加固

根據現場垃圾倉側壁變形情況，結合現場施工條件，采用外加預應力加固法[4，5]，在垃圾倉側壁四周外圍4 m標高處設置一道鋼結構撐桿預應力鋼絞線環箍加固。具體方案布置見圖1。

圖1 垃圾倉側壁結構加固具體方案布置圖

鋼結構撐桿對柱的支撐力為1 600 kN，共設置3組鋼絞線：鋼絞線A，3束共36根，張拉力共4 800 kN；鋼絞線B，2束共24根，張拉力共3 200 kN；鋼絞線C，1束共12根，張拉力共1 600 kN。鋼結構材質為Q345B；鋼絞線抗拉強度設計值為1 320 N/mm2。鋼絞線張拉施工時對垃圾倉扶壁柱水平位移進行觀測，施工按預應力鋼絞線張拉力及垃圾倉扶壁柱變形量進行雙控。

根據以上方案加固，按垃圾倉上部實際垃圾堆積密度7 kN/m3，考慮垃圾倉底部6 m高度范圍內有滲濾液聚集，此范圍垃圾堆積密度按照9 kN/m3進行復核計算，倉內垃圾堆放高度最大可以到20 m標高處，最大垃圾儲存量約9 000 t，可滿足20 d的額定垃圾焚燒量。

4 結語

本工程原設計滿足相關規范要求，但設計時考慮垃圾倉安全富余度偏低。目前，國內大部分地區垃圾未進行分類化管理，運送至焚燒發電廠的生活垃圾成分較復雜，垃圾實際堆積密度在設計階段不能十分準確的取值。部分企業運營階段管理不嚴格，導致垃圾倉內垃圾及滲濾液存儲量嚴重超出設計允許的范圍。所以，垃圾倉結構設計時應根據項目接收的生活垃圾成分專門研究確定垃圾堆積密度，垃圾倉內垃圾存儲量建議按照滿載最不利情況進行結構設計，并在經濟合理的情況下，適當考慮結構安全富余度，盡量避免出現垃圾倉變形的隱患。