陳嫩清

福安市城區(qū)生活垃圾填埋場的工程設(shè)計分析

陳嫩清

福安市環(huán)境衛(wèi)生管理處

該文介紹了福安市城區(qū)生活垃圾填埋場的工程設(shè)計依據(jù)和原則，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜，分析了污泥壩、場地土方、整治工程，地下水導(dǎo)排工程，防滲工程等工程主要內(nèi)容的設(shè)計。

工程設(shè)計 垃圾填埋場 地下水導(dǎo)排

福安市位于福建省東北部、臺灣海峽西岸，地處閩東地理中心。市境東鄰柘榮縣、霞浦縣，西連周寧縣，北界壽寧縣、浙江省泰順縣，南接蕉城區(qū)。東西相距37公里，南北相距8公里，總面積188平方公里。

福安市污水處理廠位于坂中鄉(xiāng)亭兜村澗里地塊。由福安市城投公司負(fù)責(zé)建設(shè)，由福建省汀江水利水電工程公司承擔(dān)施工，于2009年完工。工程所在地域?qū)僦衼啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，年均氣溫13.6℃～19.8℃，年降雨量1350～2050mm，無霜期平均為287天。境內(nèi)水力資源豐富，全省五大水系之一的交溪從南北貫穿全境，流域面積5638平方公里。

1 工程設(shè)計依據(jù)和原則

1.1 設(shè)計依據(jù)

以《福安市城區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場》竣工圖、擬選場址1:1000 地形圖、福安市垃圾處理場工程地質(zhì)勘察報告為依據(jù)進(jìn)行工程設(shè)計。

1.2 設(shè)計原則

執(zhí)行國家的環(huán)境保護(hù)政策及有關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，堅(jiān)持因地制宜，從實(shí)際出發(fā)，達(dá)到環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。結(jié)合國內(nèi)外的科學(xué)技術(shù)，采用先進(jìn)、成熟、可靠的工藝，使本填埋場整體水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先。

1.3 自然條件

1.3.1氣象

福安市屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，夏長冬短，光熱充足，城區(qū)主導(dǎo)風(fēng)及夏季主導(dǎo)風(fēng)均為東南風(fēng)。

1.3.2工程地質(zhì)、水文地質(zhì)特征和防滲措施

擬建場地位于低山丘陵地帶，地貌屬剝蝕侵蝕低山丘陵溝谷，兩側(cè)山勢較陡，谷內(nèi)山頂渾園。山體局部基巖裸露。谷底沉積第四紀(jì)坡洪積粘性土與砂礫層，地勢高差百米以上。庫區(qū)為一獨(dú)立匯水單元，四周高處地表水體由場區(qū)西南向沖溝排出。

1.3.3工程地質(zhì)條件

場區(qū)內(nèi)山體上部土層為第四紀(jì)坡沖積粉質(zhì)粘土和含泥礫粗砂層。下部主要為粗?；◢弾r和花崗閃長巖。局部有輝綠巖侵入。區(qū)域內(nèi)無大構(gòu)造通過。該區(qū)地震烈度處于VI 度區(qū)。

1.3.4水文地質(zhì)條件

場地位于鴨母洋的一條北東、南西向沖溝，為上游源頭地段，庫區(qū)地勢由東北向西南傾斜，地表大部分被第四系殘積坡積土覆蓋，雜草叢生，松木茶樹成林，源頭和西側(cè)山脊形成一個地表水與地下水分水嶺相一致的完整獨(dú)立匯水單元。溝底有相對稍厚的第四系松散含水層，含上層滯水或孔隙滲水，其下為基巖風(fēng)化裂隙，含少量裂隙水。地下水對砼無侵蝕作用。由于地處源頭，地下水蓄存時間不長，容易流失，微風(fēng)化花崗巖，無層面，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖體完整為不含水層，透水性差。庫區(qū)無滲漏通道或溶洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

1.4 主要設(shè)計內(nèi)容

本設(shè)計主要內(nèi)容：污泥壩，場地土方、整治工程，地下水導(dǎo)排工程，防滲工程等的設(shè)計。以下對這些內(nèi)容進(jìn)行分析。

2 污泥壩設(shè)計

2.1 設(shè)計依據(jù)

《砌石壩設(shè)計規(guī)范》SL25-2006；《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SL274-2001；《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》SL203-97；《堤防工程設(shè)計規(guī)范》GB50286-98。

2.2 壩型的比選與設(shè)計

2.2.1壩型的比選

污泥壩是填埋場內(nèi)的主要構(gòu)筑物之一，它不僅形成了一定的填埋庫容，而且對填埋場的安全運(yùn)行起著重要的作用，對工程的造價有著重要的影響。

填埋場內(nèi)壩的類型主要有砌石壩和碾壓式土石壩。選擇壩型需要考慮的主要因素為擬建場址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，筑壩材料及壩的運(yùn)行條件。兩種壩型比較見表1。由于石壩取材較困難且工程造價遠(yuǎn)高于土石壩，故仍推薦本設(shè)計采用碾壓式土石壩。

表1 壩型方案比較表

2.2.2壩型的設(shè)計

壩中心軸線長135m，壩頂標(biāo)高245m，最大壩高為15m，壩頂寬度為2m。同時在壩南側(cè)239m標(biāo)高設(shè)一2m寬的馬道，內(nèi)外放坡為1：2。

3 場地土方、整治工程設(shè)計

場地整平根據(jù)場區(qū)的防滲要求，需要進(jìn)行縱向整平和橫行整平，縱向整平是考慮到場區(qū)防滲處理需要建設(shè)錨固平臺，以有利于膜的錨固。橫向整平是為了便于地下水、滲濾液以及填埋區(qū)內(nèi)部雨水的收集導(dǎo)排。根據(jù)本填埋場的實(shí)際地形，對場區(qū)底部要進(jìn)行進(jìn)一步的整平，以滿足填埋工藝的需要。以污泥壩為控制點(diǎn)，考慮到滲濾液自流的問題，確定以壩底高層為控制高層縱向整平；另外，以導(dǎo)滲主盲溝為控制線，向兩側(cè)進(jìn)行整平，整平坡度為2.0%，形成填埋區(qū)場底后，在填埋區(qū)內(nèi)再設(shè)置各種導(dǎo)滲盲溝。

整個場地整平設(shè)計是以場地分區(qū)為基礎(chǔ)，結(jié)合防滲工程要求進(jìn)行的。主要包括三個部分：場地清理、場地開挖和場地土方回填。場地平整要求形成土建構(gòu)建面，以有利于防滲系統(tǒng)的鋪設(shè)。

4 地下水導(dǎo)排工程設(shè)計

根據(jù)地質(zhì)勘察情況，本場區(qū)地下水對本工程的影響很小，所以本工程的地下水導(dǎo)排工程的主要作用是在填埋場使用過程中和終場后，將通過邊坡和地下水滲透進(jìn)入填埋區(qū)的雨水安全排出場外，以保證填埋場防滲系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定。地下水導(dǎo)排系統(tǒng)位于防滲系統(tǒng)以下，由主盲溝和次盲溝組成。地下水導(dǎo)排主盲溝中埋設(shè)DN300HDPE 穿孔管，穿孔管周圍用圓礫石填充，并用無紡布包裹，盲溝斷面為梯形斷面，寬1.0m，高0.8m。次盲溝不設(shè)置收集花管，只用碎石填充，也采用200g/m2的土工布包裹。

5 防滲工程設(shè)計

5.1 防滲方式

防滲工程是衛(wèi)生填埋場的關(guān)鍵工程，填埋場防滲方式直接關(guān)系到填埋場無害化等級的高低。

填埋場的水平防滲是指防滲層水平方向布置，防止?jié)B濾液向下滲透污染地下水。水平防滲襯層主要有幾類：粘土襯層、人工合成襯層（又稱土工膜）、瀝青混凝土防滲層。

5.2 防滲方式的選擇

若采用粘土作為防滲層時，按規(guī)范要求填埋庫區(qū)底部及其四周均要鋪設(shè)2m 厚的滲透系數(shù)小于10-7cm/s 的粘土，并要求分層碾壓。由于該沖溝地形比較復(fù)雜，邊坡較陡，粘土鋪設(shè)施工難度較大，施工質(zhì)量難以控制。采用瀝青混凝土防滲層與HDPE 膜的復(fù)合防滲系統(tǒng)相比，雖然具有更多優(yōu)點(diǎn)，但由于瀝青混凝土防滲造價很高,并涉及到專利技術(shù)，因此在我國填埋場建設(shè)中還未被采用。通過比較可知，HDPE 膜的防滲系統(tǒng)具有較好的防滲性能，技術(shù)成熟，在各國應(yīng)用較廣泛，我國應(yīng)用也較多，價格基本能滿足我國的國情，而且也能達(dá)到很好的防滲效果。因此本填埋場防滲設(shè)計采用HDPE 膜防滲系統(tǒng)。

5.3 HDPE 膜防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與鋪設(shè)

本工程HDPE 膜防滲系統(tǒng)主要是由防滲層、導(dǎo)流層、基礎(chǔ)層構(gòu)成。整個場底結(jié)構(gòu)從下到上依次為：地下水收集盲溝，300mm厚16～32mm 的圓礫石，300g/m2土工布，300mm厚粘土，GCL，1.5mm厚HDPE 膜，600g/m2土工布，300mm厚16～32mm的卵石墊層，污泥層。邊坡防滲結(jié)構(gòu)從下至上依次為：邊坡平整，300g/m2土工布，GCL，1.5mm厚HDPPE 膜，600g/m2長絲土工布。

5.4 HDPE 膜防滲系統(tǒng)鋪設(shè)步驟

（1）在填埋區(qū)及調(diào)節(jié)池內(nèi)，去除植物根等表層土，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行場地整平工程，并且形成場底和邊坡。

（2）按設(shè)計要求整平找坡后，需要在邊坡上考慮設(shè)置錨固平臺，錨固平臺高差不宜大于10m。本填埋區(qū)根據(jù)實(shí)際地形，在標(biāo)高239m處設(shè)置一錨固平臺，詳細(xì)情況見工程圖紙。

（3）對場底地基土和邊坡進(jìn)行壓實(shí)，開成基礎(chǔ)墊。

（4）在場底挖設(shè)地下水收集盲溝，鋪設(shè)DN200 或DN300 的HDPE花管。

（5）基礎(chǔ)墊層上鋪設(shè)一層HDPE 膜，厚度為1.5mm，要求接縫粘實(shí)不漏。

（6）在HDPE 膜上鋪設(shè)600g/m2無紡長絲土工布。

5.5 導(dǎo)滲系統(tǒng)

滲濾液導(dǎo)滲盲溝有三種，分別為主盲溝、支盲溝和運(yùn)行過程中的次盲溝。

主盲溝負(fù)責(zé)滲濾液的最終排放，將滲濾液從場區(qū)內(nèi)排往滲濾液調(diào)節(jié)池。為了便于滲濾液收集和排放，在平整后的谷底分別設(shè)置1 條主盲溝，其中鋪設(shè)DN300HDPE 穿孔管，由導(dǎo)流層形成盲溝斷面，采用梯形斷面。

支盲溝也位于填埋區(qū)底部，其沿著場底分兩側(cè)坡向各主盲溝，同側(cè)支盲溝之間的距離一般為40m。支盲溝的斷面也由導(dǎo)流層形成，為梯形斷面，在支盲溝中鋪設(shè)DN200HDPE 穿孔管，其坡向主盲溝的坡度不小于2%。

5.6 場區(qū)排水

場區(qū)排水的設(shè)計非常關(guān)鍵，直接影響到滲濾液產(chǎn)生量的大小和填埋場運(yùn)行費(fèi)用的高低。因此，場區(qū)雨水和污水分流非常關(guān)鍵，特別是溝谷型填埋場，雨污分流更為重要。

由于本填埋區(qū)位于原來垃圾填埋場的二期位置，目前填埋區(qū)周圍已設(shè)有環(huán)庫截洪溝，且本工程場區(qū)外圍與截洪溝距離較近，故本次不再另設(shè)截洪溝。

5.7 導(dǎo)水石籠布置

沿著主盲溝的縱方向設(shè)置導(dǎo)水石籠垂直氣井，其位于支盲溝和主盲溝的交點(diǎn)上。在主盲溝垂直方向上的導(dǎo)氣石籠間隔40m，然后縱向以主盲溝為基準(zhǔn)線，橫向沿著支盲溝的方向，保證橫向和縱向相互間隔不大于40m在場底布置導(dǎo)氣石籠。隨著填埋高度的增加，場底的導(dǎo)水石籠隨之增高，整個填埋面的面積也隨之增加，但這時將會超過場底導(dǎo)水石籠的服務(wù)半徑，此時必須考慮在邊坡上設(shè)置導(dǎo)水石籠。

5.8 填埋方法

進(jìn)入填埋區(qū)的污泥含固率要求大于28%，為達(dá)到含固率，需將污泥與泥土混合填埋，泥土和污泥混合比為（0.25~1）:1，中間覆土可每3米為一單元，覆土厚度為0.6～0.9m，表面覆土層厚度為1.2~1.5m。

5.9 終期覆蓋層

填埋終場后要進(jìn)行最終覆蓋，其目的在于土地的綜合利用和減少雨水的滲入。終期覆土由下至上分五部分組成：下層覆土為排氣層（可用D25~50mm 的碎石）；第二層為粘土（滲透系數(shù)≤10-7cm/s）或防滲膜，粘土壓實(shí)厚度0.3m；第三層為排水層（可采用土工復(fù)合排水網(wǎng)）；第四層為中間覆蓋貧瘠土，壓實(shí)厚度0.5m，其主要功能為防止植物根穿透滲水；第五層為營養(yǎng)土，壓實(shí)厚度0.2m，以種植草皮或淺根植物，供市場銷售。封場后頂面坡度大于5%，以利于降雨的自然排除。

[1] 戴棟超.云南省新平縣生活垃圾衛(wèi)生填埋場工程設(shè)計[J].中國市政工程，2012（5）：42-45.