陳嫩清

福安市城區(qū)生活垃圾填埋場的工程設計分析

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計依據(jù)和原則，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜，分析了污泥壩、場地土方、整治工程，地下水導排工程，防滲工程等工程主要內(nèi)容的設計。

工程設計 垃圾填埋場 地下水導排

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責建設，由福建省汀江水利水電工程公司承擔施工，于2009年完工。工程所在地域?qū)僦衼啛釒ШＱ笮约撅L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 工程設計依據(jù)和原則

1.1 設計依據(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)進行工程設計。

1.2 設計原則

執(zhí)行國家的環(huán)境保護政策及有關法規(guī)、規(guī)范和標準，堅持因地制宜，從實際出發(fā)，達到環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一。結(jié)合國內(nèi)外的科學技術(shù)，采用先進、成熟、可靠的工藝，使本填埋場整體水平達到國內(nèi)領先。

1.3 自然條件

1.3.1氣象

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

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。谷底沉積第四紀坡洪積粘性土與砂礫層，地勢高差百米以上。庫區(qū)為一獨立匯水單元，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 主要設計內(nèi)容

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

2 污泥壩設計

2.1 設計依據(jù)

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

2.2 壩型的比選與設計

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高于土石壩，故仍推薦本設計采用碾壓式土石壩。

表1 壩型方案比較表

2.2.2壩型的設計

壩中心軸線長135m，壩頂標高245m，最大壩高為15m，壩頂寬度為2m。同時在壩南側(cè)239m標高設一2m寬的馬道，內(nèi)外放坡為1：2。

3 場地土方、整治工程設計

場地整平根據(jù)場區(qū)的防滲要求，需要進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)部雨水的收集導排。根據(jù)本填埋場的實際地形，對場區(qū)底部要進行進一步的整平，以滿足填埋工藝的需要。以污泥壩為控制點，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，以導滲主盲溝為控制線，向兩側(cè)進行整平，整平坡度為2.0%，形成填埋區(qū)場底后，在填埋區(qū)內(nèi)再設置各種導滲盲溝。

整個場地整平設計是以場地分區(qū)為基礎，結(jié)合防滲工程要求進行的。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。

4 地下水導排工程設計

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。地下水導排主盲溝中埋設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 防滲工程設計

5.1 防滲方式

防滲工程是衛(wèi)生填埋場的關鍵工程，填埋場防滲方式直接關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雜，邊坡較陡，粘土鋪設施工難度較大，施工質(zhì)量難以控制。采用瀝青混凝土防滲層與HDPE 膜的復合防滲系統(tǒng)相比，雖然具有更多優(yōu)點，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，在各國應用較廣泛，我國應用也較多，價格基本能滿足我國的國情，而且也能達到很好的防滲效果。因此本填埋場防滲設計采用HDPE 膜防滲系統(tǒng)。

5.3 HDPE 膜防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與鋪設

本工程HDPE 膜防滲系統(tǒng)主要是由防滲層、導流層、基礎層構(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)設計要求進行場地整平工程，并且形成場底和邊坡。

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

（3）對場底地基土和邊坡進行壓實，開成基礎墊。

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

（5）基礎墊層上鋪設一層HDPE 膜，厚度為1.5mm，要求接縫粘實不漏。

（6）在HDPE 膜上鋪設600g/m2無紡長絲土工布。

5.5 導滲系統(tǒng)

滲濾液導滲盲溝有三種，分別為主盲溝、支盲溝和運行過程中的次盲溝。

主盲溝負責滲濾液的最終排放，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置1 條主盲溝，其中鋪設DN300HDPE 穿孔管，由導流層形成盲溝斷面，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流層形成，為梯形斷面，在支盲溝中鋪設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)排水的設計非常關鍵，直接影響到滲濾液產(chǎn)生量的大小和填埋場運行費用的高低。因此，場區(qū)雨水和污水分流非常關鍵，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，故本次不再另設截洪溝。

5.7 導水石籠布置

沿著主盲溝的縱方向設置導水石籠垂直氣井，其位于支盲溝和主盲溝的交點上。在主盲溝垂直方向上的導氣石籠間隔40m，然后縱向以主盲溝為基準線，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在場底布置導氣石籠。隨著填埋高度的增加，場底的導水石籠隨之增高，整個填埋面的面積也隨之增加，但這時將會超過場底導水石籠的服務半徑，此時必須考慮在邊坡上設置導水石籠。

5.8 填埋方法

進入填埋區(qū)的污泥含固率要求大于28%，為達到含固率，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，粘土壓實厚度0.3m；第三層為排水層（可采用土工復合排水網(wǎng)）；第四層為中間覆蓋貧瘠土，壓實厚度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)生填埋場工程設計[J].中國市政工程，2012（5）：42-45.