探索可持續(xù)填埋突破“垃圾圍城”

文 王曉東

針對生活垃圾填埋場封場后土地再利用缺乏系統(tǒng)評估方法的現(xiàn)狀，以老港1-3 期填埋場封場后監(jiān)測為例，提出封場填埋場長期環(huán)境監(jiān)測、安全穩(wěn)定監(jiān)測和生態(tài)監(jiān)測的方法，為科學開展封場場地穩(wěn)定性評估提供借鑒。

填埋是我國生活垃圾處理處置的主要方式之一。根據(jù)住建部《中國城市建設統(tǒng)計年鑒》，2018 年我國縣城以上城市有生活垃圾填埋場2459 座，衛(wèi)生填埋量為16696.52萬噸。隨著填埋場庫容使用完畢，填埋場陸續(xù)開始封場，還有部分填埋場開始謀劃封場后的土地再利用途徑。對于土地資源寶貴的大城市以及填埋場位置位于城區(qū)范圍的情況，封場土地再利用是一種很好的土地資源補給。另一方面，我國許多大中城市新建填埋場選址十分困難，填埋場封場后探索開發(fā)新的土地功能，或通過穩(wěn)定沉降期后做到對填埋場進行復用，實現(xiàn)可持續(xù)填埋是一種很好的方式。

依據(jù)《生活垃圾填埋場穩(wěn)定化場地利用技術要求（GB/T 25179-2010）》，填埋場可以在穩(wěn)定化的基礎上進行低、中、高三種不同程度的開發(fā)利用。填埋場封場后利用的方式需要通過環(huán)境監(jiān)測、土力學監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測等綜合評估后方可實施。當前對填埋場封場后的跟蹤監(jiān)測，多限于封場后環(huán)境影響監(jiān)測。若要求封場后場地能夠達到高度開發(fā)（建設廠房或倉庫）甚至更高的建設要求，就必須進一步掌握封場場地安全性指標，為場地二次開發(fā)利用提供基礎數(shù)據(jù)。由于我國尚未出臺相關的填埋場穩(wěn)定化監(jiān)測標準，各地在實際開展封場后管理和土地利用時缺乏參考的依據(jù)。

本文結合在上海老港生活垃圾填埋場1—3 期開展的封場穩(wěn)定化跟蹤監(jiān)測分析經(jīng)驗，提出開展封場后長期跟蹤的技術方法。

封場穩(wěn)定化和土地安全利用的限制

垃圾填埋場作為一種特殊的城市廢棄地類型，其生態(tài)系統(tǒng)結構與功能已嚴重退化，但仍具有土地資源潛質，國外有非常多的填埋場綜合利用的成功案例。一般封場后填埋場的利用途徑有：（1）娛樂場所，如高爾夫球場等；（2）各種自然生態(tài)基地；（3）公園、植物園、苗圃、農(nóng)場等。以生態(tài)恢復為出發(fā)點的綜合城市規(guī)劃、生態(tài)工程、環(huán)境保護、社會政策等各學科的拓展融合，逐漸被認為是能突破“垃圾圍城”困境的利器。

填埋場場地再利用的限制條件主要有四個方面：（1）機械壓縮導致基礎沉降而難以建建筑物；（2）填埋氣體影響建筑物建設、氣體聚集的爆炸和健康風險、植物傷害；（3）滲濾液導致的植被利用受到影響；（4）堆體不穩(wěn)定影響地基負載。這四個問題產(chǎn)生的原因都是有機垃圾的降解造成的。生活垃圾降解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物會不斷遷移至滲濾液中，使?jié)B濾液的COD 和BOD5 等有機質指標濃度升高，同時有機物通過生物降解減量化也促進了填埋場地表的加速沉降。但隨著有機物生物降解的進行，滲濾液中有機質濃度逐漸降低，地表沉降速度也逐漸減小。

國外封場后的填埋場主要是用于開發(fā)建成開放的空間，例如高爾夫球場、自然保護區(qū)和公園。在英國，封場后的不同利用方式的成功率是有顯著差異的，用于建住宅、大型建筑和工廠的成功率是33%，用于天然資源的成功率是41%，用于建文化設施、體育設施和休閑設施的成功率是54%—55%，用于其他一些用途的成功率達到了75%—79%。

老港垃圾填埋場場地特征

老港垃圾填埋場一、二、三期場地地貌類型為潮坪地貌，地貌形態(tài)單一。該工程采用筑堤填坑法作業(yè)，原狀地面標高約為4.0m，堤頂標高約為8.0 m，部分單元垃圾填埋體至堤頂標高后進行造坡，坡高約4.0m。地下水主要有淺部土層的潛水和深部粉性土、砂土層中的承壓水，是我國平原型、軟土地基填埋場的典型工程代表。

監(jiān)測指標和方法

污染物排放監(jiān)測

當填埋場內(nèi)垃圾可降解有機組分達到礦化、可浸出的無機鹽由滲濾液帶走、滲濾液不經(jīng)處理即可排放、垃圾層基本無氣體產(chǎn)生，污染物主要監(jiān)測指標為導排管出口的甲烷氣體和滲濾液。

甲烷氣體的采樣依據(jù)《環(huán)境空氣質量手工監(jiān)測技術規(guī)范（HJ/T194 -2005）》中規(guī)定的“氣態(tài)污染物采樣”方法，采集后的甲烷氣體樣品的測定方法依據(jù)《固定污染源排氣中非甲烷總烴的測定氣象色譜法（HJ/T38-1999）》。

滲濾液需選擇封場年限不同的填埋庫區(qū)，滲濾液水質以COD、TOC 和NPOC為監(jiān)測指標。其中化學需氧量的測定依據(jù)《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法（GB 11914—89）》。

安全性監(jiān)測

安全性監(jiān)測包括檢測、監(jiān)測兩大部分。其中安全性監(jiān)測包括：垃圾堆體表面沉降、垃圾堆體一定深度范圍內(nèi)分層沉降、垃圾堆體周邊深層土體側向位移、垃圾堆體封場完成后的孔隙水壓力、樁基負摩阻力測試等；安全性檢測包括：鉆探取樣進行物理力學性能參數(shù)檢測、靜力觸探試驗孔、十字板剪切試驗、堆載體淺層平板載荷板試驗、地基土腐蝕性試驗等。

垃圾堆載體表面沉降觀測

沉降板由底板和金屬測桿垂直焊接而成。底板采用400×400mm 的鋼板，厚度不小于6mm，底板埋入堆載體深度約50cm；測桿采用Φ30mm×5mm 鍍鋅鐵管。測桿高出堆載體頂面的長度不小于0.4m，同時為加強對監(jiān)測點的保護，測點外套PVC 套管。

圖1 地面沉降監(jiān)測點布置示意圖

分層沉降觀測

分層沉降磁環(huán)布設于垃圾堆體下各主要土層的分界線處，對照原勘察地層，每組觀測點設置7 個磁環(huán)。

圖2 分層沉降布設示意圖

垃圾堆體周邊深層土體側向位移監(jiān)測

深層土體水平位移監(jiān)測是地基穩(wěn)定與深層土體側向變形最為直接的反映。由于垃圾堆體范圍大，堆載高，通過監(jiān)測垃圾堆體周邊深層土體水平位移可以反映邊坡水平受力與變形情況。監(jiān)測中，在垃圾堆體區(qū)外側布設深層土體水平位移監(jiān)測孔，其位置設置在外側坡角處及坡度變化大處。

圖3 水平位移監(jiān)測布設示意圖

負摩阻力監(jiān)測

樁周土的沉降大于樁體的沉降，樁—土的相對位移（或者相對位移趨勢）是形成摩阻力的原因，樁基礎中，如果土給樁體提供向上的摩擦力稱為正摩阻力；反之，則為負摩阻力。通過測出的樁身軸力計算摩阻力，可以通過在試驗樁內(nèi)預埋樁身應力測試原件，監(jiān)測不同階段樁身不同位置的樁身軸力、樁側摩阻力的分布情況，研究樁身負摩阻力的分布和中性點位置。

十字板剪切試驗

十字板頭插入鉆孔底的深度不應小于鉆孔或套管直徑的3—5 倍； 十字板插入至試驗深度后，至少應靜止2—3min，方可開始試驗。

淺層平板載荷試驗

載荷試驗采用圓形剛性承壓板，根據(jù)土的軟硬或巖體裂隙密度選用合適的尺寸。土的淺層平板載荷試驗承壓板面積不應小于0.25m2，對軟土和粒徑較大的填土不應小于0.5m2，土的深層平板載荷試驗承壓板面積宜選用0.5m2，巖石載荷試驗承壓板的面積不宜小于0.07m2。

土樣腐蝕性分析

為評價不同深度地基土受垃圾滲濾液的影響，可能對建筑材料腐蝕性程度及深度，在場地內(nèi)不同深度采取原狀土樣，在實驗室內(nèi)量取固定容積純凈水與干燥后土試樣攪拌均勻，靜置24 小時后，提取水樣進行水質分析，并通過質量等代原理進行地基土中離子濃度換算。測試項目包括：pH、酸度、堿度、硬度、游離CO2、侵蝕性CO2、礦化度、Ca2+、Mg2+、K+、Na+、SO42-、Cl-、HCO3-、C O32-、OH-，評價對建筑材料腐蝕程度。

生態(tài)植被監(jiān)測

將填埋場分塊進行樣方內(nèi)植被情況調查，掌握植被群落高度、蓋度、平均胸徑等指標，評估喬灌草等不同類型植被的生長情況。

邊坡穩(wěn)定性分析

垃圾填埋體的邊坡穩(wěn)定性問題是垃圾填埋場開發(fā)建設的關鍵問題之一，失穩(wěn)流滑將引發(fā)災難性后果。2000 年菲律賓馬尼拉Payatas 填埋場失穩(wěn)掩埋居民區(qū)，造成至少600 人死亡。2009 年深圳下坪填埋場發(fā)生流滑泄漏滲濾液和污泥6 萬m3，造成數(shù)十平方公里土地污染。垃圾體邊坡穩(wěn)定性也是需要重點關注的問題之一?？梢圆捎糜邢拊獢?shù)值模擬對垃圾填埋體形成后的邊坡穩(wěn)定性進行驗算。采用減小土的強度參數(shù)的方法來進行安全分析（phi/c 折減法），進行邊坡穩(wěn)定性分析。

結語

國內(nèi)外學者對垃圾填埋場的穩(wěn)定化進程進行了大量的研究，但目前還沒有統(tǒng)一的填埋場垃圾穩(wěn)定化評價體系。本文提出的監(jiān)測方法，主要是在已有的監(jiān)測指標的基礎上開展綜合的環(huán)境監(jiān)測、安全性監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測等，以反映填埋場的穩(wěn)定化進程，為進一步確定填埋場土地再利用方式提供科學依據(jù)。