生活垃圾填埋场堆体稳定性降水工程措施探讨

2019-10-22岑岳文

有色冶金设计与研究 2019年4期

岑岳文

(珠海市城市固体废弃物处理中心，广东珠海 519000)

1 项目概况

广东某生活垃圾填埋场于2008年建成投用。该垃圾填埋场为东低西高走向的山谷型填埋场，库容2.4×106m3。由于后续填埋区未能及时建成，致使该填埋区处于超负荷运行状态。截至2015年底,该填埋场填埋处置各类生活垃圾约4 000 kt。其中，掺填了市政污水处理厂污泥约100 kt。现状垃圾堆体成扇贝形，地势西高东低，上平下陡，垂直高差约45 m。

2016年1月，填埋场运营公司发现在填埋一区垃圾堆体内出现裂缝：南部有连续的裂缝；西部后缘壁有连续的裂缝，下降错动距离约0.8 m左右，并在覆盖膜上明显可见下滑摩擦痕迹。根据垃圾堆体的钻孔资料可知，垃圾堆体大部分钻孔水位维持在垃圾堆体表面以下3～5 m的位置，多个钻孔污泥层厚度达2～4 m。这表明整个垃圾堆体的水位维持在较高位置，堆体排水不畅。依此判断，垃圾堆体出现的状况均为可能发生滑坡的迹象，只是目前处于临界状态，只要不利因素符合滑坡条件，就很有可能产生滑坡。

2016年8月，浙江大学对该场地的稳定性进行评估认为，该垃圾堆体主要由生活垃圾及市政污泥组成，强度低、压缩性高、易触变及产生蠕动，堆体深层和沿底部衬垫整体安全系数不能满足规范要求，堆体稳定性明显不足，失稳风险较大。经现场监测，该填埋场水位主要以双层水位形式存在，滞水位平常埋深为4 m，主水位深度大部分超过10 m，部分超过20 m，总体水位较高。要使现状堆体满足稳定要求，南部堆体主水位需要人工下降5 m以上，北部堆体的主水位需下降11 m以上。

2 降水原理分析

在南方的垃圾填埋场中，高渗滤液水位比较常见，不利于填埋体的稳定和气体的收集再利用，容易造成地下水污染。正常情况下，会通过沼气导排井、水平导渗管来降低堆体水位。由于本项目掺填了市政污泥，堵塞了部分导渗管井，因此需增设工程导渗排水措施，以控制堆体水位在安全范围以内。在这种情况下，对堆体中采用抽排竖井是最常用的工程降水措施之一。垃圾填埋场抽排竖井为潜水井，而垃圾堆体的渗透系数是影响潜水井排水效果的关键因素之一。据相关研究资料显示，随填埋深度的增加，垃圾体的渗透系数呈降低的趋势：当填埋深度从2 m增加到20 m，填埋垃圾饱和渗透系数由10-3cm/s降低到10-5cm/s。这意味着随着垃圾堆体厚度的增加，越到底层，由于生活垃圾分解、腐熟、固结等因素，堆体本身的透水效果已经非常差。在这种介质内，潜水井的效果将十分有限。排水竖井的排水原理如图1所示。

图1 竖井排水原理

如图1可知，在垃圾堆体内钻孔构建潜水完整井，以一定流量进行长时间抽水，沿井形成水位凹槽，同时井周围垃圾中的渗滤液不断向井中汇聚，将引起井周围垃圾中渗滤液水位下降，形成降水漏斗。随着抽水时间的延长，影响距离逐渐扩大，降水漏斗也逐步下移并扩大。在抽水初期，水位下降较快，然后逐渐放缓；当抽水时间足够长，抽水影响距离足够大时，抽水流量与抽水影响距离范围内的垃圾向排水井的补给量基本相等。此时，降水漏斗不再扩大，或者扩大的速度十分缓慢，即达到抽水井稳定流状态。

3 降水工程措施

3.1 降水措施方案选择

目前，在南方填埋场应急降水方案主要有小口径排水竖井和大口径排水竖井两种方式。小口径排水竖井通过普通钻孔成孔，孔径D=130 mm。该竖井施工周期相对较短，结构合理，经济性好且可实施防淤堵维护，对于渗滤液水位过高的填埋场进行应急降水能够起到较好的效果，因此得到了广泛的运用。大口径排水竖井通过旋挖钻机成孔，孔径D=800～1 000 mm。该竖井施工工艺复杂，施工周期较长，结构复杂，单口造价偏高，但其具有使用寿命长、防淤堵效果好、能耗低、易冲洗且具有抽气功能等优点。另外，国内也有采用水平渗水导管等引排水措施的案例。水平排渗的优点是渗滤液可以通过自流的方式，达到降低堆体水位的目的。

中国瑞林工程技术股份有限公司依据现场勘察资料对上述技术措施进行了工程综合分析及论证。综合考虑各种因素后，本项目应急降水方案拟采用以小口径排水竖井为主、大口径排水竖井和水平排渗管为辅的综合降水措施方案。

3.2 降水措施

小口径排水竖井主要布置在垃圾堆体上部位置，共布置了19口；大口径排水竖井主要布置在靠近垃圾堆体坡脚即拦挡坝附近，以及垃圾堆体纵向填埋厚度最大位置处，共设置18口；水平排渗管设置在标高约40 m、50 m平台的坡脚附近，水平间距为5 m，向出口方向坡度下降5%，并在出口设置收集管将排出的渗滤液汇入收集井，进入渗滤液调节池及处理系统。水平排渗管均为HDPE穿孔管。具体水平排渗降水措施布置，如图2所示。