喀斯特地區(qū)桑植縣仙娥存量垃圾填埋場治理方案探析

曾　煒

（湖南省建筑設(shè)計院市政工程研究設(shè)計院，湖南長沙410011）

喀斯特地區(qū)桑植縣仙娥存量垃圾填埋場治理方案探析

曾煒

（湖南省建筑設(shè)計院市政工程研究設(shè)計院，湖南長沙410011）

針對湖南省桑植縣仙娥存量垃圾填埋場喀斯特地區(qū)的特殊地質(zhì)條件，結(jié)合項目區(qū)位、社會經(jīng)濟水平、基礎(chǔ)設(shè)施條件等因素，探析位于喀斯特地區(qū)的存量垃圾填埋場的技術(shù)路線，提出工程實施建議方案。

喀斯特地區(qū)；存量垃圾填埋場；異地轉(zhuǎn)場

1　仙娥存量垃圾填埋場概況

2001年，桑植縣啟用仙娥存量垃圾填埋場，該場位于湖南省4大水系之一澧水河畔，與其直線距離約0.4 km，距桑植縣城區(qū)直線距離約2.0 km，距九天洞赤溪河風(fēng)景區(qū)直線距離約6.0 km。該場未建設(shè)任何防滲工程或滲瀝液收集系統(tǒng)，也未設(shè)置填埋導(dǎo)氣處理或利用設(shè)施，導(dǎo)致生活垃圾堆放場滲瀝液無組織排放、鼠蠅為患、臭味難聞，二次污染嚴(yán)重。

2013年，桑植縣大田灣生活垃圾衛(wèi)生填埋場（總庫容1.74×106m）3建成投產(chǎn)后，仙娥存量垃圾填埋場停用。前后總計堆放垃圾約2.7×105t，約3.4×105m3。堆放區(qū)域面積約4.2×104m2。

2　仙娥存量垃圾填埋場周圍環(huán)境因素分析

2.1區(qū)位

仙娥填埋場位于桑植縣西南方向，距離大田灣生活垃圾衛(wèi)生填埋場的運輸距離約7.0 km。根據(jù)總體規(guī)劃，縣城發(fā)展以西南向和東向為主要方向。而該填埋場處于規(guī)劃發(fā)展的2個主要方向之一，毗鄰規(guī)劃發(fā)展區(qū)，位于規(guī)劃的定三公路南側(cè)，對規(guī)劃發(fā)展區(qū)存在較大的環(huán)境風(fēng)險。

2.2地形地勢

該填埋場被山體環(huán)繞，處于西北側(cè)、東北側(cè)和東南側(cè)三道沖溝的交叉口位置，即3個沖溝延伸至此的地勢最低區(qū)域，局部最低點位于場區(qū)西北側(cè)。

2.3地質(zhì)分析

2.3.1巖土結(jié)構(gòu)及特征

場區(qū)巖土層包括人工填土層（生活垃圾層）、粉質(zhì)黏土層及灰?guī)r層。整個場地均有分布，且連續(xù)穩(wěn)定，主要出露在場地北部及西北部，溶洞形式為干溶洞、溶蝕裂隙和豎井溶洞。

2.3.2區(qū)域水文地質(zhì)

場區(qū)南面為桑植縣西界大山腳，主要為灰?guī)r巖溶地層，自場地東4～6 km處黃金塔村向西至場地所在仙娥村均有地下溶洞，呈群洞分支，主要有干溶洞及溶蝕裂隙、豎井溶洞等。地下溶洞及巖層裂隙走向基本為自東向西一直延伸至澧水河岸，場地外露豎井溶洞屬于該溶洞群。

2.3.3不良地質(zhì)作用

場地基巖屬可溶性巖石，加上大量含豐富侵蝕性CO2的地下水，就形成現(xiàn)在場地巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景條件。場地淺部巖溶發(fā)育相對比深部發(fā)育更顯著，巖溶發(fā)育方向基本自東向西。現(xiàn)狀堆放垃圾堆體的西北側(cè)約40 m處，即為豎井溶洞。

2.3.4地表水、地下水流向

地表水和地下水的來源主要為天然降水。由于淺層石灰?guī)r和溶洞等分布廣泛，連通性較強，地下水全部通過石灰?guī)r層下滲至深層含水層，地表水從最高的南側(cè)和較高的西側(cè)向地勢最低的西北角流動，最終匯入位于場地西北方向的溶蝕豎井溶洞，然后進入深層地下水，進而與周邊水系連通。

3　仙娥存量垃圾填埋場技術(shù)路線比選

目前國內(nèi)存量垃圾填埋場治理主流技術(shù)有原位封場處理、異地轉(zhuǎn)場處理、篩分異地處理等，如表1所示。

表1　國內(nèi)存量垃圾填埋場治理主流技術(shù)路線

若采用原位封場治理技術(shù)路線，一方面，該填埋場所處區(qū)域?qū)儆谌軒r發(fā)育區(qū)，透水性極強，且位于地表徑流和地下水流向的下游，區(qū)域內(nèi)大部分地表水和地下水匯入豎井溶洞前必然經(jīng)過該場；另一方面，由于無法在垃圾堆體底部設(shè)置防滲措施，即使在周邊通過帷幕灌漿等垂直防滲手段形成圍護結(jié)構(gòu)，也難以徹底杜絕地下水通過底部浸入垃圾堆體而形成污染［1］。考慮該填埋場位置，環(huán)境風(fēng)險較大。

若采用異地轉(zhuǎn)場處理技術(shù)路線，考慮到該填埋場垃圾總量相對較小（約3.4×105m3），而桑植縣已建成標(biāo)準(zhǔn)的生活垃圾衛(wèi)生填埋場庫容達(dá)1.74×106m3，加之運輸距離僅7.0 km，選擇異地轉(zhuǎn)場處理具備可操作性。

針對篩分異地處理技術(shù)路線，一方面當(dāng)?shù)亟?jīng)濟水平一般，較高回收價值垃圾成分比例較低；另一方面若為本項目新建篩分處理生產(chǎn)線，今后重復(fù)利用該套生產(chǎn)線的可能性較小，勢必造成投資浪費，因此不做深入探討。

結(jié)合當(dāng)?shù)噩F(xiàn)狀對原位封場治理和異地轉(zhuǎn)場處理2種技術(shù)路線進行比較，如表2所示。

表2　技術(shù)路線比較

異地轉(zhuǎn)場處理技術(shù)在工程投資、地質(zhì)條件限制、施工難度等方面占優(yōu)勢；尤其在地質(zhì)條件限制性方面，本工程進行封場處理存在風(fēng)險。綜合比較，推薦采用異地轉(zhuǎn)場處理技術(shù)。

4　工程方案

4.1開挖方式

存量垃圾在堆放過程中未進行分層和壓實，垃圾堆體整體穩(wěn)固性較差。在開挖過程中，局部開挖活動可能會破壞周邊堆體單元的結(jié)構(gòu)完整性，從而引起不均勻的沉降或塌方。

通常垃圾堆體開挖方式主要有分層開挖、中心開挖和邊緣開挖3種。根據(jù)國內(nèi)專家、學(xué)者借助模擬實驗得出的研究結(jié)論，利用強度折減有限元法對上述3種開挖方式的安全系數(shù)進行評估［2］。強度系數(shù)折減法的基本原理是利用1個安全系數(shù)Fs對所選取的土的粘聚力c以及摩擦角φ進行不斷的折減，反復(fù)分析土坡，直到土坡破壞。得出的折減系數(shù)Ft即為土坡的安全系數(shù)。

依據(jù)式（1）、（2）對邊坡進行安全性分析計算，結(jié)果如表3所示，分層開挖安全系數(shù)最大，故推薦采用分層開挖方式。

表3　3種工況對比

4.2轉(zhuǎn)運方式

轉(zhuǎn)運方式有直接轉(zhuǎn)運和壓縮轉(zhuǎn)運。根據(jù)大田灣生活垃圾填埋場的意見，該場每天8 h接收最多600 t垃圾，處理費40元/t。

1）直接轉(zhuǎn)運。開挖后垃圾堆積密度0.4t/m3，則單車（載質(zhì)量12t，容積約15m3）可裝載垃圾量為6t，轉(zhuǎn)運距離往返約15 km，按車輛平均速度40 km/h計算，路途耗時22.5 min，填埋場停留時間取7.5 min，裝車時間取15 min，則運輸6 t垃圾所需時間為45 min。日工作8 h，每天600 t垃圾需要10臺運輸車，運輸車隨挖機進入堆放場，大型挖機斗容積3.0 m3，每趟裝車15 min，日工作8 h，配套3臺大型挖機。

2）壓縮轉(zhuǎn)運。壓實垃圾密度0.8t/m3，單車（載質(zhì)量12t，容積約15 m3）可裝載垃圾量為12 t（3塊4 t垃圾塊），轉(zhuǎn)運距離往返約15 km，按車輛平均速度40 km/h計算，路途耗時22.5 min，填埋場停留時間取7.5min，裝車時間取15min，則運輸12t垃圾所需時間為45 min。日工作8 h，每天600 t垃圾需要5臺運輸車。壓縮運輸方式日工作8 h，需配套6套12t/h的小型壓縮設(shè)備。挖機需將垃圾送入壓縮設(shè)備，且現(xiàn)場作業(yè)面較小，故只能配套小型挖機（斗容積1.0 m3）。按每輸送1 m3垃圾到壓縮設(shè)備需4 min計算，需配小型挖機10臺。

直接轉(zhuǎn)運方式，現(xiàn)場僅需配備3臺大型挖機，配套的10臺車輛將不斷錯開運行，同時停留在施工現(xiàn)場的機械設(shè)備較少，施工組織較為便利，可隨時進場。

壓縮轉(zhuǎn)運方式，一方面受場地和投資造價限制，配套8套小型壓縮設(shè)備、8臺挖機和6臺運輸車，對于現(xiàn)場場地而言非常擁擠，且現(xiàn)場路況較差，交通組織困難，施工難度較大，實際轉(zhuǎn)運效率可能更低，成本還將更高；同時現(xiàn)場需完成配套供電設(shè)施、建設(shè)簡易工棚、安裝調(diào)試壓縮設(shè)備等一系列工作方可開始轉(zhuǎn)運。

綜合考慮推薦采用直接轉(zhuǎn)運方式。

4.3填埋氣體

該填埋場未對垃圾進行中間覆蓋和壓實，垃圾處于疏松狀態(tài)，填埋氣體直接進入大氣，并不斷稀釋、擴散，故表層垃圾中填埋氣體大量積聚可能性較小。但考慮較深垃圾層中填埋氣體潛在風(fēng)險，采用挖掘機進行分層作業(yè)，挖松后的垃圾立即清運，防止空氣滲入到挖松后的垃圾層中和甲烷形成含氧混合氣體。同時施工現(xiàn)場應(yīng)配備氣體檢測設(shè)備，具有自動報警功能，并嚴(yán)禁明火。

4.4施工后現(xiàn)場處理

該填埋場表層黏土層、植被層均已污染，污染層均統(tǒng)一開挖、運走，并在全場鋪設(shè)50 cm植被層，選用有利于植被生長的土壤。一方面防止水土流失，保證現(xiàn)場的地形穩(wěn)定性，另一方面徹底改變現(xiàn)場的現(xiàn)狀，營造良好環(huán)境。

4.5工程投資

工程投資包括直接轉(zhuǎn)運費用約1 550萬元，填埋費用約1 200萬元（包括約2.7×105t垃圾和約2.0×104t污染表層土），其他費用約450萬元，總投資約3 200萬元。

5　結(jié)論

1）仙娥存量生活垃圾填埋場為簡易的存量垃圾堆放場，二次污染嚴(yán)重，對現(xiàn)狀周邊區(qū)域及規(guī)劃發(fā)展區(qū)域存在較大的潛在風(fēng)險。

2）本填埋場所處區(qū)域溶洞、地下河強烈發(fā)育，場區(qū)西北側(cè)約40 m處即為豎井溶洞，區(qū)域地下水全部通過石灰?guī)r層下滲，地表水經(jīng)沖溝匯集后均進入豎井溶洞下滲，而該場處于大部分匯水路線的必經(jīng)節(jié)點。

3）綜合考慮推薦采用異地轉(zhuǎn)場治理工藝，工程方案推薦采用分層開挖方式，將存量垃圾開挖后直接通過運輸車輛運送至桑植縣大田灣生活垃圾無害化處理場，運輸距離約7.0 km。

4）工程總投資約3 200萬元，清理的垃圾總量約2.7×105t，污染土壤約2.0×104t，單位垃圾治理成本約118元/t。

［1］錢春健.太倉市生活垃圾填埋場封場工程的建設(shè)管理［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2015，23（4）：75-77.

［2］潘磊，徐飛.某垃圾場開挖實例模擬分析［J］.山西建筑，2012，38（27）：86-88.

Treatment Plan for Xian'e Aged Waste Landfill of Sangzhi Country in Karst Area

Zeng Wei
（Municipal Engineering Research&Design Institute，Hunan Provincial Architectural Design Institute，ChangshaHunan 410011）

In view of the special geological condition of karst area of Xian'e Aged Waste Landfill in Sangzhi country of Hunan，combined with the location，social economic level，infrastructure ofthe project and other factors，we explored and analyzed the technology roadmap to recover the aged waste landfill in karst area，and then offered the suggested plan for the project execution.

karst area；aged waste landfill；relocated transfer

X705

B

1005-8206（2016）03-0019-03

曾煒（1984—），注冊環(huán)保工程師，主要從事生活垃圾填埋場、存量垃圾填埋場、生活垃圾焚燒廠、生活垃圾綜合處理廠等項目咨詢、設(shè)計工作。

2015-12-12