劉玉文

（廈門市市政工程設(shè)計院有限公司，福建 廈門361000）

1 問題的提出

1.1 發(fā)展中的困境與機遇

據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計年鑒，2018年全國城市生活垃圾焚燒量為1.018 億t（較2017年增長20.34%），以飛灰為垃圾焚燒量3%保守估算飛灰產(chǎn)量已達306 萬t/a以上[1]。飛灰穩(wěn)定化固化物（以下簡稱飛灰固化物）填埋場作為末端處置最重要和目前最普遍采用的基礎(chǔ)設(shè)施，其需求同步迅速增長。經(jīng)螯合穩(wěn)定化處理生成的飛灰固化物，滿足《生活垃圾填埋場污染控制標準》（GB 16889—2008）中6.3 條要求可進入生活垃圾填埋場填埋，其填埋過程被現(xiàn)行《國家危險廢物名錄》列入豁免清單[2]，但不改其危廢屬性；其填埋揚塵、刺激性氣味（氨）、淋溶液組分復雜等特性，大幅增加了填埋場選址難度，特別在土地稀缺和環(huán)保壓力大地區(qū)成為制約行業(yè)發(fā)展的一大難題。

不斷提高和填埋比例的降低，生活垃圾填埋場原生垃圾零填埋在一些先進城市的推進（珠海、廈門、青島等城市將于2021年基本實現(xiàn)“原生生活垃圾零填埋”），飛灰固化物逐步取代生活垃圾成為填埋場主要處置物是發(fā)展趨勢。由此催生了利用原有生活垃圾填埋場改擴建飛灰固化物填埋專區(qū)（以下簡稱擴建專區(qū)）的重大技改思路。

如果這一思路在確保安全和環(huán)保前提下技術(shù)可行，不僅可以發(fā)揮老填埋場土地資源再利用價值，解決征地難題，還可以減少新增污染源，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟利用，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，因此推動業(yè)內(nèi)對此開展技術(shù)規(guī)范化探索意義重大。

1.2 認識誤區(qū)與分歧

對于在生活垃圾填埋廠上改擴建專區(qū)，實際工作中的認識誤區(qū)出現(xiàn)了兩個極端：一種是盲目大膽輕率，個別地方迫于征地難和焚燒廠投產(chǎn)工期，甚至直接在生活垃圾填埋堆體上“臨時堆填”飛灰固化物，留下安全隱患和環(huán)境隱患；另一種是不經(jīng)過客觀科學勘察論證而一味主觀認為根本不可能在生活垃圾填埋場上建設(shè)飛灰固化物填埋場（專區(qū)），輕易放棄了寶貴的可利用土地和環(huán)境資源。

目前飛灰固化物填埋場建設(shè)和運行尚無專門的技術(shù)規(guī)范，工作中參照《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范GB 50869—2013》、《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范CJJ 176—2012》等相關(guān)規(guī)范。對于在生活垃圾填埋廠上改擴建專區(qū)更是缺乏資料和經(jīng)驗，根據(jù)現(xiàn)行安全環(huán)保規(guī)范要求，從勘查設(shè)計和建設(shè)角度，對基礎(chǔ)層、防滲層、導排等關(guān)鍵技術(shù)進行分析和研討。

2 在生活垃圾填埋場上建飛灰固化物填埋場的難點

填埋場擴建包括在原生活垃圾填埋場址進行水平向、豎向或者兩者兼有的擴建。側(cè)重對認識分歧最大的豎向擴建專區(qū)關(guān)鍵技術(shù)加以探討。

首先對擴建常規(guī)生活垃圾填埋場與擴建專區(qū)的堆體對比，見表1。

表1 擴建生活垃圾填埋場與擴建專區(qū)的堆體對比

分析表1顯見，擴建專區(qū)技術(shù)重點、難點和必要的應對原則。

（1）由于飛灰固化物的危廢屬性，必須嚴格按規(guī)范單獨分區(qū)填埋，確保新老堆體長期分隔、互不混合，為將來管理、治理或再利用創(chuàng)造條件。

（2）由于飛灰固化物與生活垃圾二者生化特性和土工特性不同[3]、飛灰螯合技術(shù)的差異，在擴建勘察設(shè)計中，除應遵循生活垃圾填埋相關(guān)技術(shù)規(guī)范，還須重視飛灰固化物及淋溶液特性參數(shù)參與相應的驗算分析，如：飛灰固化物比重、密度（用于擴建庫容量評估），含水量、持水量（用于淋溶液產(chǎn)量計算），壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)（用于擴建堆體沉降計算），內(nèi)摩擦角、黏聚力等抗剪強度指標（用于擴建堆體填埋坡比、邊坡穩(wěn)定性的驗算分析），淋溶液COD，BOD5，NH3-H，Cl-，SS 以及重金屬離子等[4]（用于淋溶液處理工藝設(shè)計）。

（3）對比兩類擴建堆體的滲瀝液、淋溶液分析及應對原則。

建議業(yè)內(nèi)以“飛灰固化物淋溶液”（以下簡稱淋溶液）專指飛灰固化物填埋堆體的浸出液，以區(qū)別于生活垃圾降解析出的垃圾滲瀝液。

擴建專區(qū)新增堆體為飛灰固化物，根據(jù)規(guī)范入場條件為含水率≤30%，初期填埋堆體通常含水量小于持水量，自身無生化降解，不析出液體，只有當外界（雨水、地下水或垃圾滲瀝液等）水分加入且大于其持水量時，堆體被浸泡才滲出淋溶液[5]（以廈門為例，因堅持不在雨天填埋作業(yè)、認真及時覆蓋、嚴控外來水浸入等措施，多年來保持了淋溶液無滲出、零排放）。實踐表明，即便由地表水浸泡固化物堆體所產(chǎn)生的淋溶液也是Cl-和Ca2+含量較高的“鹽水”，且pH 值呈堿性時，滲濾液導排容易發(fā)生化學淤堵現(xiàn)象[7]，若混入原生活垃圾滲瀝液中，將造成淤堵等影響甚至破壞原系統(tǒng)正常運行。而飛灰固化物堆體漏入滲瀝液生成浸出液，其成分復雜性及濃度都將顯著超過滲瀝液與淋溶液的簡單混合。

因此，淋溶液與滲瀝液必須各自獨立，擴建專區(qū)其防滲、導排及處理系統(tǒng)必須獨立新建，不能像擴建生活垃圾填埋場那樣協(xié)同或合并新老滲瀝液收集和處理系統(tǒng)。

（4）對比兩類擴建中間襯墊系統(tǒng)和填埋氣體分析及應對原則。

在規(guī)范達標的生活垃圾填埋場上做常規(guī)擴建時，現(xiàn)有和擴建交界面處并不一定需要增設(shè)中間襯墊系統(tǒng)，原堆體填埋氣導排及收集設(shè)施（包括豎井、橫管、盲溝等）可與擴建系統(tǒng)結(jié)合成整體。而擴建專區(qū)為確保新老系統(tǒng)有效分隔，如何避免中間襯墊系統(tǒng)破壞，同時又要保證新老防滲導排系統(tǒng)各自獨立、導排順暢、有效控制堆體水位，關(guān)系到擴建專區(qū)穩(wěn)定性和安全性。

3 擴建專區(qū)的適宜性論證及關(guān)鍵技術(shù)探討

原生活垃圾堆體可否作為擴建專區(qū)的基底是最具爭議的關(guān)鍵問題。特別是擴建專區(qū)的部分或全部基底若為尚未穩(wěn)定的生活垃圾堆體，壓縮率大，并持續(xù)產(chǎn)生滲瀝液和填埋氣體，將直接影響擴建堆體的穩(wěn)定性、安全性?？陀^上，適宜性不僅取決于現(xiàn)狀生活垃圾堆體穩(wěn)定性、環(huán)保性，還取決于擴建后新堆體基礎(chǔ)層、防滲層、淋溶液等安全和環(huán)保性，以及擴建后填埋場整體的地基、基礎(chǔ)層、滲瀝液、填埋氣體、堆體等安全和環(huán)保性。

3.1 擴建專區(qū)適宜性及穩(wěn)定性影響分析

地基穩(wěn)定性及堆體沉降是造成填埋場堆體破壞的主要原因，而地基的穩(wěn)定性，取決于地基土體的壓縮性和堆體沉降。

對于原生活垃圾填埋場所堆填均為生活垃圾，該物料的物理特性及土工特性等均較一致，就整個堆體而言，其對底部防滲材料的影響較一致。在現(xiàn)有填埋堆體上擴建飛灰固化物填埋專區(qū)，擴建專區(qū)為容重較大的飛灰固化物，對下部生活垃圾老堆體的重壓作用，需考慮其地基穩(wěn)定性及其不均勻沉降性能，不利情況下可能出現(xiàn)地基失穩(wěn)及底部防滲系統(tǒng)破壞現(xiàn)象；另外也須充分考慮舊填埋場的填埋氣體、滲瀝液導排工作，其與擴建專區(qū)銜接部分的導排設(shè)置，確保導排通暢，避免因液位過高、氣體聚集，影響堆體的穩(wěn)定性。因此，結(jié)合填埋場影響穩(wěn)定性的因素，項目實施前除選擇降解較充分區(qū)域來實施外，還須進行受力分析及穩(wěn)定性驗算，直至滿足穩(wěn)定安全系數(shù)。

針對飛灰固化物填埋場建設(shè)及擴建目前無專門相關(guān)規(guī)范可循，結(jié)合當前情況，擴建專區(qū)在地基、基礎(chǔ)層穩(wěn)定性驗算等方面，可參照《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范CJJ 176—2012》，文中對擴建生活垃圾填埋場在穩(wěn)定性、基礎(chǔ)層處理、防滲層、導排等給出了較為全面的技術(shù)指導，特別是該規(guī)范條文說明中提供了生活垃圾、滲瀝液、堆體沉降等重要參數(shù)和經(jīng)驗值，為工程實施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（表2）。

表2 影響擴建專區(qū)適宜性主要因素的論證

根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范CJJ 176—2012》，擴建專區(qū)對安全等級要求方面，采用最高級為一級；正常運用條件邊坡及壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)建議采用1.35；另對穩(wěn)定性及受力計算時，還應參考飛灰固化穩(wěn)定化工藝，測試飛灰固化物化學組分、土工特性及其浸出液水質(zhì)特性指標等[4]。除地基承載力對堆體穩(wěn)定性的影響外，堆體的邊坡穩(wěn)定性也是重要一環(huán)，應嚴格核算、確定邊坡坡比，若堆體邊坡坡度過緩，將減少垃圾填埋場的庫容量，過陡易造成邊坡失穩(wěn)。

結(jié)合相關(guān)項目研究及實踐，嚴格參照穩(wěn)定性及受力分析計算，滿足其有關(guān)規(guī)定，在生活垃圾填埋場上建設(shè)飛灰擴建專區(qū)能達到安全、環(huán)保等性能要求，建設(shè)是適宜的。

3.2 擴建專區(qū)基層處理和防滲技術(shù)等措施探討

需要強調(diào)的是，在原生活垃圾填埋場上豎向擴建飛灰固化物填埋場工程設(shè)計前，必須按照相關(guān)規(guī)定對原垃圾堆體進行工程勘察和土工試驗；各項穩(wěn)定安全控制措施的有效性都應基于相應的沉降及穩(wěn)定驗算以及必要的測試和試驗。

3.2.1 防范措施探討

（1）優(yōu)選齡期較長、壓縮系數(shù)小且沉降均勻的同一齡期填埋分區(qū)作為擴建專區(qū)的基底。一是因為越早填埋的堆體壓縮率越低；二是盡量利用同齡期填埋堆體總體降解沉降較一致。

（2）坡形地上擴建專區(qū)時可設(shè)置中間平臺或調(diào)整其間隔及寬度，減少邊坡整體坡度，提高邊坡整體穩(wěn)定性。

（3）經(jīng)過沉降及穩(wěn)定性驗算，采取優(yōu)化基底形狀、垃圾堆體體型及中間襯墊系統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)等措施，達到設(shè)計穩(wěn)定安全系數(shù)要求。a.對原垃圾堆體整形以構(gòu)建合適的基層面地形，是防止中間襯墊防滲材料被不均勻沉降拉伸破壞的最有效方法之一；b.中間襯墊結(jié)構(gòu)從上至下應包括導排層、防滲層、保護層、加筋層、導氣層等（如圖1）；c.根據(jù)防滲系統(tǒng)受力值和土工格柵允許拉力值選配不同的加筋層形式，以有效抵抗下臥堆體局部沉陷。

（4）對照《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術(shù)規(guī)范GB 50869—2013》和《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范CJJ 176—2012》要求，完善治理原填埋場的防滲系統(tǒng)、滲瀝液及填埋氣體收集導排、地表水導排系統(tǒng)等，控制雨污分流,保證其在擴建后的長期服役性能。新老堆體之間設(shè)置中間襯墊系統(tǒng)，同時又要保證新老堆體防滲、導排系統(tǒng)各自獨立、導排順暢、有效控制氣體壓力、堆體水位，確保新老堆體安全穩(wěn)定運行。

（5）原堆體已按《生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范CJJ 176—2012》封場覆蓋完成的，原封場覆蓋層應減除其上植被層，改為壓實土緩沖層，作為擴建填埋專區(qū)基底與中間襯墊系統(tǒng)銜接（如圖2）。注意采取措施防止原堆體中的豎向剛性導排設(shè)施對中間襯墊的破壞。

（6）基底處理：如果原堆體內(nèi)有污泥庫將對上部堆體穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，必須采取固化處理或遷移等基底處理措施，對局部降解活躍的新鮮垃圾影響堆體穩(wěn)定性的，也可因地制宜考慮進行遷移處置、徹底清底處理后再擴建飛灰固化物填埋場。

（7）擴建專區(qū)內(nèi)飛灰固化物填埋作業(yè)區(qū)應設(shè)計分區(qū)并選擇合理的填埋次序，避免出現(xiàn)易失穩(wěn)的邊坡形式。填埋作業(yè)計劃應根據(jù)擴建設(shè)計制定分區(qū)、分單元填埋次序并制定好雨污分流及導排措施。

3.2.2 中間襯墊系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)說明

（1）原堆體沒有封場覆蓋系統(tǒng)的中間襯墊結(jié)構(gòu)，從上至下包括：淋溶液導排層、雙層防滲結(jié)構(gòu)的防滲層及其保護層、加筋層、填埋氣體排氣層（圖1）。

圖1 原堆體沒有封場覆蓋系統(tǒng)的中間襯墊結(jié)構(gòu)

（2）原堆體已有封場覆蓋系統(tǒng)的，擴建中間襯墊結(jié)構(gòu)從上至下包括：淋溶液導排層、防滲層及其保護層、加筋層，原封場覆蓋結(jié)構(gòu)擴建時鏟除植被層和排水層改為壓實土緩沖層，原防滲層和排氣層須保留完好（圖2）。

圖2 原堆體已有封場覆蓋系統(tǒng)的中間襯墊結(jié)構(gòu)

（3）上述兩種中間襯墊系統(tǒng)方案的防滲層，均建議采用雙層防滲結(jié)構(gòu)的防滲層設(shè)計并符合下列要求。

a.主防滲層和次防滲層防滲材料采用厚度≥2.0 mm的HDPE 膜，在主防滲層HDPE 膜上和膜下以及次防滲層的膜上，各自分別采用≥600 g/m2非織造土工布作為保護層。

b.為保證專區(qū)堆體的沉降一致，避免對底部防滲破壞，應考慮在防滲層下部設(shè)置加筋層，如增設(shè)雙向格柵單層或雙層布置；單向格柵雙層或多層雙向交錯布置等加筋材料，它能有效降低中間襯墊系統(tǒng)的翹曲變形和應變。

c.壓實土緩沖層的土壤滲透系數(shù)≤1×10-7cm/s，厚度≥750 mm。具有原封場覆蓋系統(tǒng)植被層改為壓實土緩沖層，與擴建新增壓實土緩沖層疊加，二者總厚度≥750 mm。

d.原生活垃圾堆體的填埋氣體排氣豎管在穿過擴建中間襯墊時，豎管與HDPE 土工膜穿孔相交的接口處，必須進行防滲漏處理。原堆體其他管線原則上不得穿過中間襯墊。

4 結(jié)論和建議

（1）利用有富余庫容老舊生活垃圾填埋場，經(jīng)詳細勘查和穩(wěn)定性驗算設(shè)計，采取適當?shù)亩洋w整形、邊坡修整、中間襯墊系統(tǒng)強化等措施，同時對原垃圾堆體防滲、導排系統(tǒng)治理達標使其長期有效，則在原生活垃圾堆體上豎向擴建飛灰固化物填埋專區(qū)是可行的。

（2）在新鮮生活垃圾堆體上豎向或部分豎向擴建飛灰固化物填埋專區(qū)，將承受擴建基礎(chǔ)層大幅度沉降甚至是不均勻沉降的風險，除在勘察設(shè)計時采取相應措施外，在有條件的大型填埋場內(nèi)建議考慮通過劃分不同的分區(qū)，充分論證優(yōu)選擴建分區(qū)的次序以及利用不同分區(qū)集中遷移降解活躍期垃圾，從而為所選擴建分區(qū)的基礎(chǔ)清基或清底處理創(chuàng)造條件。

（3）該“擴建專區(qū)”技改的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益重大，但因其豎向擴建工程的部分或全部基底為尚未穩(wěn)定的生活垃圾堆體，特別需要環(huán)衛(wèi)、巖土等多專業(yè)聯(lián)合共同研究，以便通過進一步的研究取得成果和經(jīng)驗積累，從而充實和填補現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范、標準的空白。