四川省某生活垃圾衛生填埋場封場設計研究

田艷紅，韓貴生，何俐臻，洪 程，賈 巧

(1.四川省冶金地質勘查局六0五大隊，四川 眉山 620800；2.中國石油川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發研究院，四川 成都 610000)

1 引言

近年，隨著居民生活垃圾排放量的增長，我國城市生活垃圾的收集處理日益嚴峻[1，2]。同時，隨著環保意識的加強及環保技術的提升，生活垃圾處理處置日趨完善。早期的簡易衛生填埋場已不能滿足現今垃圾處理處置的要求，亟需整治及封場[3～5]。本文以四川省某生活垃圾衛生填埋場為例，開展簡易衛生垃圾填埋場的封場設計研究。

2 場地背景

2.1 填埋場概況

該生活垃圾填埋場已形成10年以上，2017年已停止傾倒垃圾，現今堆體上方基本上被雜草等覆蓋，無明顯異味，局部區域有少量生活垃圾暴露在地表。環境監測結果顯示，堆放點周邊土壤局部鋅、銅超標，地下水符合《地下水質量標準》(GB/T 14848-2017)Ⅰ-Ⅲ類標準。

2.2 地質環境

填埋場處于四川盆地中部，屬剝蝕殘丘溝谷-斜坡地貌，亞熱帶季風氣候，年平均降水量為976～1001.1 mm，平均風速為1.3 m/s，最大風向為北風和西北風，其次為東南風，西風最少。地下水類型劃分為風化帶裂隙水、溶蝕孔隙裂隙水及松散堆積層孔隙水三類，大氣降雨是區內地下水的主要補給來源。

2.3 地層結構

2.3.2 侏羅系上統蓬萊鎮組泥質粉砂巖(J3P)

泥質粉砂巖：紅褐色，以長石、石英、云母等礦物為主，黏土礦物次之，具中厚-厚層狀構造，泥質粉砂結構，泥鈣質膠結，呈層狀分布，產狀近于水平，局部地段夾薄層粉砂質泥巖。風化程度為中等風化，風化裂隙不發育，錘擊易碎。巖石堅硬程度為極軟巖，巖體完整程度為完整，巖體基本質量等級為V級。該層分布于整個場地，最大揭示厚度7.20 m。

2.4 巖土工程特征

(1)雜填土、素填土：結構松散，成分混雜，強度低，不能直接作為基礎持力層。

(2)中等風化泥質粉砂巖：在場地分布均勻，力學性質良好，厚度大，屬極軟巖，巖體完整，巖體基本質量等級為V類，是擬建物良好的基礎持力層。場地各巖土層工程特性指標建議值見表1。

表1 場地各巖土層工程特性指標建議值

2.5 場地地震參數

堆體邊坡工程安全等級為三級。場地抗震設防烈度6 度，設計基本地震加速度值為0.05 g，設計地震分組為第一組，設計特征周期0.35 s。

3 主體工程

依據生活垃圾衛生填埋場封場技術規范等相關標準規范[6]，同時結合堆體邊坡工程安全等級和場地地震參數，對垃圾堆體進行封場設計研究，并給出主要設計參數。

3.1 封場覆蓋

封場覆蓋系統由下至上依次為排氣層、防滲層、排水層與植被綠化層。排氣層結構包括土工濾網與土工復合排氣網；防滲層結構包括無紡土工布、GCL墊層、HDPE膜與無紡土工布；排水層結構為土工復合排水網；植被綠化層結構為耕植土(圖1)。

圖1 封場覆蓋結構大樣圖

3.2 填埋氣體導排

為有控制地疏導填埋氣體，該場地設置導氣井[7]。導氣井鉆入垃圾堆體1.8 m處，垂直度偏差不應大于1%，外層為直徑0.6 m的鋼絲網籠。導氣井采用HDPE管，管徑DN100，地表以下井管上部1/4不開孔，下部3/4開孔，穿孔宜用長條形孔，在保證多孔管強度的前提下，多孔管開孔率不宜小于2%；多孔管與鋼絲網籠之間采用粒徑25～50 mm的碎石裝填；井口采用低滲透性材料膨潤土密封，密封厚度為500 mm。導氣井與封場覆蓋層交叉處，采取防滲密封措施；排放口高于垃圾堆體表面2000 mm，頂部為彎管，以防止雨水的進入(圖2)。

圖2 導氣井

3.3 滲瀝液導排

設計填埋場新建調節池總容積為45 m3，要求每月滲瀝液處理量不小于15 m3。滲瀝液收集池尺寸為4.0 m×2.5 m×4.5 m。在滲瀝液收集池與堆體之間設置排滲溝，斷面為矩形。該滲瀝液導排系統可以有效地阻止滲瀝液污染地表水、地下水及土壤中[8，9]。

3.4 防洪與雨水導排

設計填埋場外圍匯水面積約0.84 hm2，內部匯水面積約0.22 hm2。根據《防洪標準》(GB 50201-2014)設計暴雨強度q=356.93 L/s·hm2，雨水設計流量0.22 m3/s，單側雨水設計流量0.11 m3/s。設計截洪溝過水斷面0.06 m2，平均坡度約為2%，流速為2.12 m/s。截洪溝斷面為矩形，設計尺寸為0.3 m×0.3 m，總長約126 m。設計過水能力為0.13 m3/s。設計過水能力大于雨水設計流量，滿足排洪要求。

在邊坡平臺設置場內排水溝，斷面為矩形，設計尺寸為0.3 m×0.3 m，總長約50 m，用于疏導場內地表水。

3.5 擋墻

擋墻設計在堆體東側-南側封場邊界處，為重力式擋墻，基礎采用C25混凝土澆筑，墻體采用M10水泥砂漿砌MU30條石，墻頂最低標高+420 m，最高標高+424 m，基礎置于基巖上，對局部基巖較深段進行砂卵石換填，壓實系數不小于0.93，地基承載力特征值不小于100 kPa。擋墻軸線長約67 m；在擋墻沿地面線方向每隔2 m埋設一個PVC排水管作泄水孔，管徑DN100，泄水孔口應高出地表不小于200 mm，以保證水流通暢；擋墻內埋設排滲PVC管，管徑DN100，擋墻外側進入排滲溝不小于200 mm；擋墻內側(靠垃圾堆體)地面平整應有一定坡度，排滲PVC管管口處為地勢較低處，以便滲瀝液排出；擋墻內側(靠垃圾堆體)泄水孔與排滲PVC管處設置反濾包，防止水管堵塞、利于滲水；擋墻每間隔10.0～15.0 m設置一道變形縫，縫寬為20～30 mm，縫內沿擋墻的內、外、頂三邊填塞瀝青麻筋或涂瀝青木板，塞入深度不宜小于200 mm。

3.6 場地綠化

設計場地綠化面積約2198 m2，綠化土層厚度邊坡平臺處為600 mm，其余厚度均為500 mm，遵循就近取土原則。場地為草本植物的混播草坪，需草籽約60.45 kg，封場后草坪覆蓋率應不低于95%。除必要的截洪溝、排水溝、擋墻、滲瀝液排滲溝、收集池、導氣井、警示牌及道路等設施占用的部分外，其余表面均應加以綠化(圖3)。

圖3 場地綠化

3.7 堆體監測

封場后應對地下水、地表水、場區大氣進行定期監測[10]，監測頻次不宜小于1次/季度。場地施工期間的監測，除必要的地下水、地表水、場區大氣等進行監測外，還應對噪聲和甲烷氣體進行監測。

4 結論及效益

該生活垃圾衛生填埋場為簡易填埋場，已停止傾倒垃圾，現今整治與封場以垃圾堆體封場覆蓋、填埋氣體導排、滲瀝液導排、防洪與雨水導排、擋墻及場地綠化等為主，并做好封場后的管理與維護工作。在一定程度上減少了周邊居民身體健康風險及對環境的不利影響。同時，可為相關簡易填埋場的封場提供一定的科學依據。