近年來我國生活垃圾焚燒產業(yè)快速發(fā)展，焚燒處理量逐年增加，同時產生的飛灰為重金屬垃圾需要填埋處理，該填埋物中的重金屬對土壤環(huán)境有影響，因此對固化飛灰填埋場的設計提出了更高更嚴格的要求。整個設計和施工過程是動態(tài)的，以達到設計的合理經(jīng)濟性。

飛灰； 填埋場； 垃圾壩； 設計

X705A

［定稿日期］2023-04-18

［作者簡介］李俊君（1989—），女，碩士，工程師，一級注冊結構工程師，研究方向為輕工業(yè)建筑結構研究和設計。

0 引言

近年來我國生活垃圾焚燒產業(yè)快速發(fā)展，焚燒處理量逐年增加，同時產生了大量富集重金屬和二噁英類污染物的生活垃圾焚燒飛灰，飛灰是生活垃圾焚燒過程中必然的副產物，飛灰的安全處置是當前生活垃圾焚燒處理項目在運營過程中面臨的一大問題。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部HJ 1134—2020《生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規(guī)范（試行）》［1］，飛灰利用處置分為填埋和資源化兩種方式。在飛灰填埋或資源化利用處置前，均需對飛灰進行適當?shù)念A處理，飛灰填埋是最傳統(tǒng)并且最普遍的處理方式，而飛灰填埋前需進行固化處置，如圖1所示，以控制和降低飛灰中重金屬溶出。因此，生活垃圾焚燒場周邊一般會設置固化飛灰填埋場。

固化飛灰填埋場主要根據(jù)業(yè)主的庫容要求結合場地地形及地勘報告進行設計，本文主要從固化飛灰填埋場的土建和工藝設計探討其設計內容和設計要點。

1 固化飛灰填埋場的土建設計

固化飛灰填埋場的土建設計包括垃圾壩、邊坡設計、地下水調節(jié)池、滲瀝液調節(jié)池，其中前兩者最為關鍵，本文主要對其設計要點進行分析。

1.1 垃圾壩設計

垃圾壩一般建在垃圾填埋庫區(qū)匯水上下游或周邊。垃圾壩的主要作用在于維持垃圾堆體的穩(wěn)定，因此垃圾土壓力是垃圾壩最主要的荷載。目前一般采用傳遞系數(shù)法分析垃圾堆體邊坡穩(wěn)定性，如垃圾堆體滿足自身穩(wěn)定要求，則選取主動土壓力作為垃圾壩計算外荷載；如垃圾堆體不滿足自身穩(wěn)定要求，則需比較剩余下滑力與主動土壓力之間的大小，如剩余下滑力小于主動土壓力，則選取主動土壓力作為垃圾壩計算外荷載，反之則選取剩余下滑力作為垃圾壩計算外荷載。填埋場堆體的變形破壞主要是沿土工材料界面的滑動破壞。垃圾壩類型一般有土壩、碾壓式土石壩、漿砌石壩及混凝土壩。

1.2 邊坡設計

為了能夠增加填埋場容量，我們往往會對場地進行切坡和開挖。首先要根據(jù)地勘報告提供的參數(shù)及結論結合項目的目標容量、進廠道路及錨固排水溝的設置，綜合判斷切坡坡度及開挖深度，對設計以后的剖面進行邊坡穩(wěn)定計算，若未達到邊坡穩(wěn)定系數(shù)要求，則需考慮邊坡加固措施，如增加格構錨索、設置擋土墻等。通過邊坡穩(wěn)定計算的結果再調整切坡角度及開挖深度，盡量減少邊坡加固的量，從而達到設計的經(jīng)濟合理化。

2 固化飛灰填埋場的工藝設計

固化飛灰填埋場的工藝設計包括地下水導排系統(tǒng)、滲瀝液導排系統(tǒng)設計、檢測層導排系統(tǒng)設計、防滲系統(tǒng)、氣體導排系統(tǒng)、封場設計。

2.1 地下水導排系統(tǒng)

根據(jù)GB 50869-2013《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范》［2］要求：當填埋庫區(qū)基礎層底部與地下水年最高水位距離不足1 m時，應建設地下水導排系統(tǒng)。根據(jù)CJJ 113-2007《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范》［3］要求：當?shù)叵滤惠^高并對場底基礎層的穩(wěn)定性產生危害時，或者垃圾填埋場周邊地下水下滲對四周邊坡基礎層產生危害時，必須設置地下水收集導排系統(tǒng)。實際工程中，設計庫底標高低于地下水位的工程較為普遍，并且通常伴有上層滯水，主要補給來源為大氣降水，因此，設置地下水導排系統(tǒng)通常不可避免。

以山谷型填埋場為例，在山谷地區(qū)雨季降雨量較大時，大氣降水可以通過巖石裂隙或松散層孔隙滲入地下，做垂直運移或水平徑流，在條件適宜時匯集至溝谷或地形低洼處。為避免地下水對防滲系統(tǒng)造成破壞，需要在庫區(qū)底部鋪設地下水導排層，材料可選用碎石或者卵石，導排層內設置導排主管及支管，布置在于導排層底部。地下水導排層和導排管可以將地下水有組織的導出填埋庫區(qū)。

庫區(qū)底部的地下水導排系統(tǒng)主要由3部分組成：

（1）庫底導流層，庫區(qū)底部鋪設400 mm厚的碎石，導流層的上、下兩層分別鋪設200 g/m2土工布及200 g/m2土工濾網(wǎng)，起到過濾、導流的作用。導流層所用碎石的粒徑為20～50 mm，抗壓強度滿足GB/T 14685-2011《建筑用卵石、碎石》［4］的規(guī)定，壓碎指標達到 Ⅰ 類標準，碳酸鈣含量不大于5%，起到過濾、支撐的作用，鋪設前應洗凈。

（2）庫底導排盲溝，沿庫底中心線修建主盲溝，與庫底坡度一致（庫底坡度不小于2%），坡向垃圾壩方向。在主盲溝兩側呈60°鋪設支盲溝，間距約30 m，呈魚刺狀。盲溝斷面一般為梯形，兩側邊坡坡度可采用1∶1～1∶2。

（3）花管，盲溝底部放置HDPE穿孔管，干管外徑不小于250 mm，支管外徑不小于200 mm，管外包裹土工濾網(wǎng)，管底宜采用粒徑16～40 mm的卵礫石鋪設75 mm厚，周邊填充碎石。

2.2 滲濾液導排系統(tǒng)

滲濾液導排系統(tǒng)主要由設于底部防滲層之上的導流層、導排盲溝、花管組成，其工作機理為：各垃圾層的滲濾液向下滲入至庫底，再經(jīng)坡面流入導流層及盲溝，流至垃圾壩內側區(qū)域。在該區(qū)域設置穿壩管，將庫區(qū)內的滲瀝液排入調節(jié)池內，再提升排入滲瀝液處理站處理。主要設計要點為：

（1）導流層，在防滲層上鋪設滲濾液卵（礫）石導流層，厚度400 mm，粒徑宜為20～60 mm，要求從上至下粒徑逐漸加大，這樣既能截細小顆粒，又能確保排水通暢。導排層上部鋪設200 g/m2土工濾網(wǎng)，起到過濾、導流的作用。

（2）導排盲溝及花管，主盲溝：沿庫底中心線修建主盲溝，與庫底坡度一致，坡向垃圾壩方向。斷面斷面為梯形，邊坡坡度1∶1～1∶2，盲溝局部下沉，底部放置HDPE穿孔干管，管徑不小于315 mm，管外包裹土工濾網(wǎng)，周邊填充碎石（粒徑從管道外壁向外依次減小）。

（3）支盲溝，在主盲溝兩側呈60°鋪設支盲溝，間距約30 m，呈魚刺狀，盲溝內放置HDPE穿孔支管，管徑不小于200 mm，管外包裹土工濾網(wǎng)，周邊填充碎石。

2.3 檢測層導排系統(tǒng)

當采用雙層襯里結構層，根據(jù)文獻［2］和GB 16889-2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》［5］的要求，在兩層防滲膜之前需要鋪設檢測層，用于檢驗上層防滲膜的滲漏情況。

檢測層可采用6 mm厚土工復合排水網(wǎng)，上、下兩層復合600 g/m2土工布，作為排水網(wǎng)與防滲膜之間的保護。主盲溝內鋪設HDPE花管，將庫底檢測層內的液體導排至垃圾壩位置，定期檢測管內水質，如圖 2所示。

2.4 防滲系統(tǒng)

垃圾填埋場對環(huán)境造成影響的主要因素之一是垃圾在填埋處置過程中會產生含有大量污染物的滲濾液，因此，滲濾液的污染控制是填埋場設計、運行和封場的關鍵性。對于飛灰填埋場，滲濾液的主要來源于降雨和地表徑流。庫區(qū)內的垃圾應盡可能與場外環(huán)境隔離開，不讓填埋場內垃圾滲濾液自由向場外滲透，并要盡量防止場外的水分進入填埋庫區(qū)而增大垃圾滲濾液量。故應通過良好的工程措施，將聯(lián)系垃圾與場外環(huán)境的滲漏通道截斷。

根據(jù)文獻［2，5］的規(guī)定：填埋場必須進行防滲處理，其中防滲系統(tǒng)襯層主要分為：單層襯層、復合襯層、雙層襯層，根據(jù)天然基礎層飽和滲透系數(shù)和厚度選取如下：

（1）當天然基礎層飽和滲透系數(shù)小于1.0×10-7 cm/s，且厚度不小于2 m，可采用天然黏土防滲襯層。

（2）當天然基礎層飽和滲透系數(shù)小于1.0×10-5cm/s，且厚度不小于2 m，可采用單層人工合成材料襯層（復合襯層）。

（3）當天然基礎層飽和滲透系數(shù)不小于1.0×10-5 cm/s，或厚度小于2 m，采用雙層人工合成材料襯層。防滲層的滲透系數(shù)需達到k≤10-7 cm/s。在特殊地質及環(huán)境要求較高的地區(qū)，應采用雙層襯里防滲結構。

2.5 填埋場氣體導排系統(tǒng)

根據(jù)文獻［2］的規(guī)定：填埋場必須設置有效的填埋氣體導排設施，嚴防填埋氣體自然聚集、遷移引起的火災和爆炸。填埋場垃圾堆體中應設置導氣井或導氣盲溝，或者組合使用。根據(jù)填埋場規(guī)模大小，導氣井分為主動導排導氣井及被動導排導氣井，構造示意如圖3所示。

被動系統(tǒng)利用填埋場內氣體產生的壓力進行遷移，主要用于釋放填埋場內的壓力或阻斷填埋場氣體的地表遷移，適合填埋量不大、填埋深度淺、產氣量較低的小型垃圾填埋場。主動集氣系統(tǒng)需要配備動力抽氣系統(tǒng)，結構相對復雜，投資較大，適用于大中型垃圾填埋場。其中包括填埋氣體內部收集系統(tǒng)和控制填埋氣體橫向遷移的邊緣收集系統(tǒng)。

2.6 工程實例

（1）庫底水平導水、防滲結構（由上至下）工程做法如下：

①200g/m2土工濾網(wǎng)。

②400mm厚滲瀝液卵（礫）石導流層。滲濾液導排系統(tǒng)

③600g/m2長絲土工布（PET）材質。

④600g/m2長絲土工布（PP）材質。

⑤2.0mm HDPE光面膜（主防滲層）。

⑥6mm土工復合排水網(wǎng)（上、下600g/m2土工布）。

⑦1.5mm HDPE光面膜（次防滲層）

⑧4800g/m2鈉基膨潤土毯GCL。

⑨900mm厚壓實黏土

防滲系統(tǒng)

⑩200g/m2長絲土工布。

B11350mm厚地下水碎石導流層。

B12200g/m2土工濾網(wǎng)。

B13處理后庫底地基。地下水導排系統(tǒng)

（2）邊坡防滲結構（由上至下）工程做法如下：

①土袋

②600g/m2長絲土工布（PP材質）。

③2.0mm HDPE雙糙面膜（主防滲層）。

④6mm土工復合排水網(wǎng)（上、下600g/m2土工布）。

⑤1.5mm HDPE雙糙面膜（次防滲層）。

⑥4800g/m2鈉基膨潤土毯GCL。

⑦處理后邊坡基礎

防滲系統(tǒng)

3 結束語

填埋場設計主要內容是土建和工藝設計，土建主要為垃圾壩、地下水調節(jié)池、滲瀝液調節(jié)池、邊坡設計；工藝主要為地下水導排系統(tǒng)、滲瀝液導排系統(tǒng)設計、檢測層導排系統(tǒng)設計、氣體導排系統(tǒng)、封場設計。整個設計過程是動態(tài)的，施工圖設計時工藝提資土建，土建根據(jù)邊坡穩(wěn)定性要求返資工藝進行優(yōu)化；施工過程中根據(jù)實際地質情況對場地邊坡加固、切坡坡度、以及錨固排水溝及道路進行局部調整。整個項目在設計和施工中都是在不斷調整優(yōu)化的，已達到設計的可靠性、經(jīng)濟性。

參考文獻

［1］" 生活垃圾焚燒飛灰污染控制技術規(guī)范（試行）： HJ 1134—2020［S］.

［2］ 生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范： GB 50869-2013［S］. 北京：中國計劃出版社，2013.

［3］ 生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范： CJJ113-2007［S］. 北京： 中國計劃出版社，2017.

［4］ 建筑用卵石、碎石： GB/T14685-2011［S］.北京： 中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［5］ 生活垃圾填埋場污染控制標準： GB 16889-2008［S］. 北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.