衛(wèi)生填埋場(chǎng)堆體沉降問題分析

隋繼超，黃少偉，方志成，林京威，朱國(guó)強(qiáng)，王鳳俠

(深圳市寶安區(qū)垃圾處理總站，廣東深圳518133)

1 引言

目前，衛(wèi)生填埋仍是我國(guó)城市生活垃圾主要的處理方式，而堆體沉降則成為填埋場(chǎng)運(yùn)行管理必須面對(duì)的問題。由于沉降問題關(guān)系到填埋場(chǎng)的庫(kù)容利用、功能保持與安全穩(wěn)定，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)堆體沉降機(jī)理、沉降量計(jì)算開展了深入研究［1～3］。本文著眼填埋垃圾的特性變化，對(duì)垃圾堆填、固結(jié)過程進(jìn)行了區(qū)分具體現(xiàn)場(chǎng)條件的研究，并結(jié)合填埋實(shí)踐，對(duì)堆體沉降影響因素及沉降對(duì)填埋場(chǎng)運(yùn)行的影響進(jìn)行了分析。

2 堆體沉降機(jī)理與計(jì)算

2.1 垃圾土特性動(dòng)態(tài)分析

垃圾土具備大孔隙、大顆粒、非飽和、組分復(fù)雜、可降解等特點(diǎn)，這決定了垃圾堆體高滲透、高壓縮、進(jìn)氣值低的巖土特性，具體表現(xiàn)為瞬時(shí)沉降與主固結(jié)沉降迅速、降解與次固結(jié)沉降長(zhǎng)期發(fā)展、土－水特征曲線存在陡降段等現(xiàn)象［4］。隨著有機(jī)質(zhì)的降解，垃圾土質(zhì)量減輕，體積縮小，難降解組分比例升高，總體上粒徑減小［5］，壓縮性減弱［6］。

垃圾壓縮性變化見圖1，直線的斜率表示t0至tn期間對(duì)應(yīng)時(shí)刻某填埋垃圾土的壓縮指數(shù)Cc。隨著降解過程的發(fā)展，壓縮指數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，但隨著垃圾土礦化程度的提高，當(dāng)tn達(dá)到填埋場(chǎng)穩(wěn)定周期后，壓縮指數(shù)將趨于穩(wěn)定，體現(xiàn)“土”的特性。

圖1 垃圾堆體壓縮指數(shù)隨已填埋時(shí)間變化

巖土特性指標(biāo)隨時(shí)間的非線性變化是垃圾土區(qū)別于其他土的顯著特征，它取決于有機(jī)成份的降解進(jìn)度，也決定了堆體沉降過程研究與結(jié)果計(jì)算的復(fù)雜性。

2.2 沉降機(jī)理與沉降量計(jì)算

國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為［1，2］，引起堆體沉降的主要原因是附加應(yīng)力作用壓縮、垃圾固體骨架重排以及垃圾中有機(jī)質(zhì)降解引起的質(zhì)量與固相體積損失。堆體沉降可劃分為瞬時(shí)沉降、主固結(jié)沉降、次固結(jié)沉降。瞬時(shí)沉降為非飽和土的初始?jí)嚎s，一般在填埋作業(yè)后即完成，主固結(jié)沉降主要反映附加應(yīng)力、自重應(yīng)力的壓縮作用，一般歷時(shí)3個(gè)月左右［3］，次固結(jié)沉降包括垃圾固體骨架的蠕變以及降解沉降，而降解過程漫長(zhǎng)，可長(zhǎng)達(dá)25年［7］，是堆體沉降區(qū)別于常規(guī)土的重要因素，亦是堆體沉降問題研究的重點(diǎn)。

區(qū)別一般巖土，同樣假設(shè)前提下，依孔隙比變化的垃圾土沉降表達(dá)式需引入骨架體積縮減率概念。等式關(guān)系為:1－骨架體積縮減率=降解后骨架體積/初始骨架體積，即:

式中:V0、e0分別為垃圾土初始體積與初始孔隙比;V1、e1和α分別為垃圾土填埋后t時(shí)刻的體積、孔隙比和骨架體積縮減率;ΔV、ΔH和Δe分別為垃圾土t時(shí)刻的體積變化量、高度變化量和孔隙比變化量。

另設(shè)H0為垃圾土初始高度，ΔH為t時(shí)刻垃圾土高度變化量，設(shè)土體橫截面面積不變，可知垃圾土高度等比于垃圾土體積，則根據(jù)式(1)可得出堆體沉降量表達(dá)式:

觀察式(2)，發(fā)現(xiàn)垃圾土的沉降可根據(jù)等式右側(cè)部分加號(hào)的兩邊明顯劃分為:降解骨架體積縮減量和未降解殘余部分(包括有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)物)壓縮沉降量，這闡釋了堆體沉降的本質(zhì):即多孔介質(zhì)的固體骨架因自重或附加應(yīng)力導(dǎo)致的孔隙壓縮以及因降解導(dǎo)致的骨架體積損失，沉降是壓縮作用與降解作用疊加的結(jié)果。另外，α趨近0時(shí)，式(2)與常規(guī)土一致，即初期壓縮只體現(xiàn)垃圾作為“土”的特性，隨著垃圾降解率的提高，α增加，降解對(duì)沉降的貢獻(xiàn)增加，垃圾壓縮逐漸顯示生化特性。

3 堆體沉降相關(guān)影響因素

長(zhǎng)期來(lái)看，堆體沉降是由垃圾組分及有機(jī)質(zhì)含量所決定的，定上覆壓力下垃圾層最終的穩(wěn)定厚度與填埋作業(yè)過程無(wú)關(guān)。但填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)使用壽命有限，尤其后進(jìn)場(chǎng)垃圾的填埋時(shí)間較短，降解過程不充分，這導(dǎo)致堆體的實(shí)際沉降過程受到填埋運(yùn)行維護(hù)等諸多因素的影響。

3.1 堆體加高時(shí)間間隔

填埋場(chǎng)分層、分單元作業(yè)，垃圾堆體堆高加層的周期決定了下臥堆體降解的程度，降解的程度又決定了下臥垃圾層的降解沉降量及其固結(jié)狀態(tài)和壓縮性。

由于垃圾的降解特性，以孔隙比為縱坐標(biāo)無(wú)法直接描述沉降與時(shí)間、應(yīng)力的關(guān)系。因此以時(shí)間和某垃圾層厚度為橫縱坐標(biāo)，根據(jù)固結(jié)狀態(tài)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)與加層時(shí)機(jī)繪制圖2，時(shí)間起點(diǎn)為該層開始堆填的初始時(shí)刻。為簡(jiǎn)明表現(xiàn)層厚隨時(shí)間的變化，清晰顯示該層垃圾的固結(jié)狀態(tài)，假設(shè)歷次加層作業(yè)間存在固定、較長(zhǎng)間隔，作業(yè)區(qū)面積大且豎向重疊，垃圾勻速加載且目標(biāo)厚度一定，堆體孔隙較大，固結(jié)迅速。

自A點(diǎn)狀態(tài)，圖2中AG曲線描繪了一種后續(xù)填埋路線:垃圾填埋至目標(biāo)厚度H0后，短時(shí)間即進(jìn)行堆高加層，而后經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間間隔后再進(jìn)行第二次堆高加層。盡管BD段壓縮沉降可在相對(duì)短時(shí)間內(nèi)完成，但堆體降解的過程周期較長(zhǎng)，壓縮過程中及其后降解沉降均在發(fā)展，因此，歷時(shí)最長(zhǎng)的DF段仍產(chǎn)生了顯著的降解沉降。由于DF段降解沉降的充分發(fā)展，F(xiàn)G段再加層壓縮作用實(shí)施前和完成后，垃圾層厚度均相對(duì)穩(wěn)定。而極端情況下，如填埋場(chǎng)處理量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)能力，須頻繁加層，連續(xù)進(jìn)行ABCD循環(huán)，則DF段之類的降解沉降將在各垃圾層積累，對(duì)堆體穩(wěn)定產(chǎn)生長(zhǎng)期、顯著的不利影響。對(duì)填埋場(chǎng)維護(hù)工作效果的長(zhǎng)期保持而言，顯然降解穩(wěn)定后再組織更有利。

圖2 垃圾層厚度隨填埋運(yùn)行變化

此外，填埋早期欠固結(jié)狀態(tài)下的沉降量遠(yuǎn)大于超固結(jié)狀態(tài)的沉降量，前者主要發(fā)生自重沉降和壓縮沉降，后者為質(zhì)量流失、骨架侵蝕塌縮引起的降解沉降;具體垃圾層壓縮沉降量亦隨著填埋時(shí)間的增長(zhǎng)——即垃圾土壓縮性的減弱、堆體高度的增大——即垃圾層所在深度自重應(yīng)力的增加而下降，如:ΔH5＜ ΔH2+ ΔH3。

基于填埋場(chǎng)使用壽命無(wú)限長(zhǎng)的假設(shè)，堆體發(fā)生的各種類型的沉降只是大小、快慢、早晚的關(guān)系，具體而言，壓縮沉降量大于降解沉降量，壓縮沉降過程顯著快于降解沉降過程，其衰減也更迅速。實(shí)際條件下，圖2中DE段理論上存在一點(diǎn)x，此點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻實(shí)施堆高加層作業(yè)可使下臥垃圾層獲得最小的壓縮量，這將有利于作業(yè)期間現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的穩(wěn)定，降低頻繁遭受車輛、機(jī)械碾壓的臨時(shí)道路與卸料平臺(tái)的維護(hù)難度。但降解過程在將續(xù)發(fā)展，x點(diǎn)加層作業(yè)之中及其后，相對(duì)減少的壓縮量將在后續(xù)運(yùn)行中表現(xiàn)出來(lái)，因此，待降解過程進(jìn)入相對(duì)緩慢的內(nèi)源代謝階段后再實(shí)施堆高，即DF段歷時(shí)不宜低于1年［8］，可使下臥垃圾在加層后相對(duì)較短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定，有利于相關(guān)維護(hù)工作的切入與進(jìn)度控制。

3.2 堆體排水、導(dǎo)氣狀況

堆體的排水與導(dǎo)氣能力影響其固結(jié)沉降快慢。對(duì)于飽和土，固結(jié)程度取決于孔隙水壓力消散程度;而垃圾堆體通常情況屬非飽和土，其降解過程產(chǎn)生氣體，非飽和土固結(jié)研究?jī)?nèi)容包括孔隙氣壓力和孔隙水壓力隨土體變形而變化及隨時(shí)間消散的規(guī)律。如填埋場(chǎng)用粘土臨時(shí)覆蓋而加層時(shí)不予清除，滲濾液收集、導(dǎo)氣系統(tǒng)又堵塞，則堆體滲透性的決定因素不再是垃圾孔隙比，而將取決于上述堵塞的程度，滲透系數(shù)相比于填埋垃圾可下降103量級(jí)［9］，堆體固結(jié)過程將大為減緩，其應(yīng)力歷史演化將中止，保持欠固結(jié)的非穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)，如填埋場(chǎng)因結(jié)構(gòu)改變或采取措施使導(dǎo)氣、排水加速，局部壓力迅速釋放，不但會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，而且易在堆體內(nèi)有關(guān)界面產(chǎn)生流體壓力差，出現(xiàn)涌水、失穩(wěn)等風(fēng)險(xiǎn)(參見圖3中間層滯水)。排水厚度顯著影響固結(jié)時(shí)間，垃圾層上、下均作為導(dǎo)氣、排水面的立體結(jié)構(gòu)較理想，可使排水厚度減半，故采用低垃圾層厚度、每層沉降穩(wěn)定后在其表面構(gòu)建連接導(dǎo)氣井的盲溝的方法有利于快速沉降，盲溝、導(dǎo)氣井的功能保持有賴于合理設(shè)計(jì)與及時(shí)維護(hù)，可以采取提高坡度、疏通、扶正等措施克服不均勻沉降的不利影響。

堆體內(nèi)積水影響其沉降量和沉降計(jì)算深度。如填埋場(chǎng)浸潤(rùn)線高度較大，堆體重力將受到浮力抑制，而水位下降時(shí)堆體的自重沉降將繼續(xù)發(fā)展，這既說(shuō)明了堆體維持低水位的必要性，又表明采取強(qiáng)化降水位措施可能帶來(lái)較大沉降，需引起相應(yīng)重視。沉降計(jì)算方面，附加應(yīng)力與堆體具體深度自重應(yīng)力之比決定了加層壓縮作用的影響深度，如堆體積水——包括加層附近滯水，則壓縮層計(jì)算深度可能增加，即加層影響力與影響范圍會(huì)提高，該結(jié)論限于隔水層以上，遇庫(kù)底防滲層或粘土覆蓋層則其上積水的浮力影響不計(jì)(如圖3中自重應(yīng)力分布)。

圖3 典型填埋場(chǎng)運(yùn)行與沉降過程關(guān)系

3.3 填埋作業(yè)與維護(hù)

3.3.1 進(jìn)場(chǎng)垃圾壓實(shí)操作

進(jìn)場(chǎng)垃圾壓實(shí)操作包括推土機(jī)攤鋪?zhàn)鳂I(yè)及壓實(shí)機(jī)往復(fù)碾壓，屬于低飽和狀態(tài)下的剪切壓縮，具有瞬時(shí)性。壓實(shí)操作在增加目標(biāo)層厚度垃圾收納量的同時(shí)，可將該層預(yù)壓至較低孔隙比(可短時(shí)期超固結(jié))，有利于克服堆體頂層垃圾后續(xù)過大的沉降量。壓實(shí)操作亦壓縮了氣體體積，促進(jìn)氣體排出，提高了垃圾的飽和度與滲透系數(shù)，利于其排水固結(jié)。壓密后垃圾的降解速度可能因氧氣條件變化而改變，結(jié)合填埋作業(yè)規(guī)范，此種影響不予考慮。根據(jù)研究［10］，較小的攤鋪厚度、由低向高壓實(shí)操作可取得更好的壓實(shí)效果。

3.3.2 雨污分流與滲濾液回灌

雨污分流是填埋場(chǎng)重要的維護(hù)工作，可降低滲濾液產(chǎn)量，保障填埋場(chǎng)穩(wěn)定。如雨污分流效果一般，填埋場(chǎng)排水良好情況下，降水致局部暫態(tài)飽和后，堆體表面將出現(xiàn)正的孔隙水壓力，浸潤(rùn)峰向下擴(kuò)展，而此種非飽和區(qū)的滲流力與重力方向一致，理論上可加速堆體沉降。此外，適宜的飽和度有利于縮短固結(jié)時(shí)間［11］，有利于微生物主導(dǎo)的降解過程和堆體快速穩(wěn)定化進(jìn)程。同理，排水良好情況下，滲濾液回灌對(duì)于垃圾降解與堆體沉降都是有利的［12］，但應(yīng)關(guān)注因回灌設(shè)施長(zhǎng)期設(shè)在填埋場(chǎng)固定區(qū)域可能引起的不均勻沉降與非垂直滲流對(duì)堆體形變的影響。而在填埋場(chǎng)滲濾液收集系統(tǒng)堵塞情況下，堆體入滲水——包括回灌滲濾液不但將提高庫(kù)底浸潤(rùn)線高度，降低填埋堆體抗剪強(qiáng)度，還將因其積存抑制堆體自重沉降，所以，排水不良的填埋場(chǎng)，雨污分流工作尤其重要，回灌工作亦應(yīng)謹(jǐn)慎。

3.3.3 單獨(dú)分區(qū)填埋

鑒于生活垃圾組分的復(fù)雜，為避免不均勻沉降，理想的填埋場(chǎng)進(jìn)場(chǎng)物料應(yīng)破碎混勻。但受相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范［13］，填埋場(chǎng)收納的脫水污泥、飛灰固化砌塊等特殊物質(zhì)有單獨(dú)分區(qū)處置要求，根據(jù)應(yīng)力擴(kuò)散與集中原理，并考慮存在的容重差異，這將不利于填埋場(chǎng)克服不均勻沉降問題。為重點(diǎn)保護(hù)填埋場(chǎng)庫(kù)底防滲結(jié)構(gòu)及下方基礎(chǔ)，應(yīng)針對(duì)具體物質(zhì)采取有區(qū)別的分區(qū)填埋方案，可能發(fā)生應(yīng)力擴(kuò)散的污泥類軟弱物質(zhì)可在相對(duì)接近庫(kù)底的深度處置，但應(yīng)注意其對(duì)滲濾液收集系統(tǒng)的堵塞影響與不均勻沉降，砌塊類可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的強(qiáng)硬物質(zhì)應(yīng)遠(yuǎn)離填埋場(chǎng)庫(kù)底和邊坡堆填。

3.4 橫向擴(kuò)容與填埋工藝

因堆體處于不同的沉降階段，填埋場(chǎng)的橫向擴(kuò)容(包括新填埋區(qū)啟用)將會(huì)在新舊堆體交界部位產(chǎn)生顯著的不均勻沉降，制定填埋計(jì)劃時(shí)應(yīng)予考慮，通過監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)記錄準(zhǔn)確計(jì)算、預(yù)估舊堆體的沉降量與固結(jié)狀態(tài)，進(jìn)而根據(jù)新舊堆體未來(lái)沉降速度差異以及具體工作任務(wù)的計(jì)劃合理預(yù)設(shè)待攤鋪垃圾層厚度。受微生物種類及其代謝類型差異的影響，填埋工藝的選擇亦會(huì)影響堆體沉降，如準(zhǔn)好氧型填埋場(chǎng)的降解、穩(wěn)定化速度較快，但其內(nèi)部微生物種群分布在空間上有所差異，厭氧型填埋場(chǎng)降解沉降相對(duì)緩慢，但不易出現(xiàn)因微生物類型分布不均而產(chǎn)生的不均勻沉降。

3.5 氣候類型因素

氣候類型除在水分方面顯著影響堆體降解過程外，溫度條件亦對(duì)降解沉降產(chǎn)生顯著影響。我國(guó)幅員遼闊，氣候類型多樣，除了垃圾組分存在的顯著差異，氣候類型也是影響填埋場(chǎng)沉降的關(guān)鍵因素，總體而言，我國(guó)南方高溫、多濕的環(huán)境有利于垃圾的快速降解與穩(wěn)定，雨污分流、惡臭控制以及填埋氣利用工作的難度則相應(yīng)提高。

4 沉降對(duì)填埋場(chǎng)運(yùn)行影響及對(duì)策

填埋運(yùn)行管理中，堆體沉降及其相關(guān)影響不可避免，須給予足夠重視和科學(xué)認(rèn)識(shí)，利用其積極作用，限制其負(fù)面影響。控制堆高過程下臥堆體沉降、保障加層前下臥降解時(shí)間并加速降解進(jìn)程是沉降管理的重點(diǎn)。

4.1 對(duì)填埋場(chǎng)庫(kù)容利用的影響

如忽略沉降，將垃圾堆填完成時(shí)所占空間視作已消耗庫(kù)容，則填埋場(chǎng)單位庫(kù)容的收納量將較實(shí)際情況顯著降低。因垃圾沉降隨時(shí)間發(fā)展，填埋場(chǎng)庫(kù)容具有了空間和時(shí)間兩方面屬性。理論上，填埋場(chǎng)垃圾進(jìn)場(chǎng)速率應(yīng)無(wú)限小，填埋場(chǎng)使用壽命應(yīng)無(wú)限長(zhǎng)，以完成先后進(jìn)場(chǎng)垃圾的降解過程，更多體現(xiàn)已填垃圾“土”的特性，實(shí)現(xiàn)庫(kù)容利用最大化;理想情況下，填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)日處理量應(yīng)保證完成某層垃圾攤鋪壓實(shí)至在其上方加層填埋期間，該層垃圾可實(shí)現(xiàn)大部分的沉降量。而實(shí)際工作中，垃圾進(jìn)場(chǎng)量往往超過設(shè)計(jì)處理能力，填埋作業(yè)面轉(zhuǎn)換頻繁，同一投影位置重疊堆高加層間隔較短，降解沉降逐層積累，不但縮短填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)壽命，降低其實(shí)際垃圾收納量，沉降的不利影響亦將加劇。

4.2 對(duì)堆體安全的影響

正常情況下，沉降對(duì)于堆體安全有其積極作用。堆體邊坡是關(guān)系填埋場(chǎng)穩(wěn)定的重點(diǎn)部位，于邊坡進(jìn)行放坡處理是保障填埋場(chǎng)安全的重要措施。通常填埋場(chǎng)邊坡坡度控制在1∶3以內(nèi)，且垃圾層間留有馬道，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)一般可保障在安全范圍。加層作業(yè)時(shí)，下臥垃圾層邊坡附近的附加應(yīng)力系數(shù)較小，甚至可以忽略，故盡管荷載面積較大，堆體邊坡處的附加應(yīng)力影響顯著低于堆體內(nèi)側(cè)，壓縮沉降量亦低于堆體內(nèi)側(cè)。因此，堆體將垂直其等高線產(chǎn)生向其內(nèi)側(cè)逐漸加大的不均勻沉降，邊坡坡度將進(jìn)一步減小，并有利于強(qiáng)化垃圾土的加筋作用。此外，邊坡長(zhǎng)期處于相對(duì)高的孔隙比狀態(tài)，堆體固結(jié)沉降時(shí)，有利于填埋氣、孔隙水的水平非側(cè)限排泄(圖4)，從而加快固結(jié)沉降，但應(yīng)關(guān)注相關(guān)滲流沖刷影響并在邊坡臨時(shí)覆蓋材料下布設(shè)表面導(dǎo)排設(shè)施對(duì)外滲污水進(jìn)行截流。

沉降對(duì)堆體安全的負(fù)面影響體現(xiàn)為堆體內(nèi)流體對(duì)其平衡狀態(tài)的破壞。填埋場(chǎng)排水、導(dǎo)氣功能不良時(shí)，孔隙氣壓力與超靜孔隙水壓力消散緩慢，新填堆體的重力勢(shì)能無(wú)法釋放，而其一旦局部、短時(shí)釋放易大量涌水以致誘發(fā)事故。尤其在滲濾液收集系統(tǒng)堵塞、局部粘土或污泥覆蓋等情況下造成堆體下表面排水不良時(shí)，飽和垃圾層可出現(xiàn)呈現(xiàn)梯度的超孔隙水壓力分布，結(jié)合堆體固結(jié)狀態(tài)與附加應(yīng)力ΔP，此分布有5種典型情況，如圖4。可見，除表層垃圾所屬c情況，其他情況均存在加層后向上排水面涌水的可能，而下臥垃圾層未固結(jié)或固結(jié)度較低的情況，其水力梯度大，向上排水能力更強(qiáng)，潛在危害更大。因此，d情況相對(duì)危險(xiǎn)，b情況相對(duì)安全，可較快實(shí)現(xiàn)超孔隙水壓力的消散。

圖4 堆體加荷超孔隙水壓力初始分布

如附加應(yīng)力瞬時(shí)施加，或上排水面堵塞后突然破壞，堆體孔隙水積聚的壓能將劇烈釋放為滲流的動(dòng)能，將產(chǎn)生顯著的向上排水面的水頭差及相應(yīng)的水力梯度，如滲透長(zhǎng)度l不小于加層厚度，而后者等于下臥垃圾層厚度h，并認(rèn)為加層垃圾暫態(tài)飽和，則排水面以上的水力梯度 i≤(γsat－ γw)/γw(γsat與 γw分別為加層垃圾飽和重度和水的重度)，也就是說(shuō)在以上假設(shè)前提下，可持續(xù)影響堆體表面的滲流力，其大小不超過加載垃圾飽和重度與水的重度之差，滲流力與浮力的合力因此不大于垃圾飽和重度，堆體理論上仍可穩(wěn)定而不達(dá)到使垃圾顆粒漂浮的臨界點(diǎn)。需要注意的是，填埋場(chǎng)單獨(dú)填埋爐渣、污泥等細(xì)顆粒、高重度物料時(shí)，如存在邊坡薄弱部位，出現(xiàn)無(wú)側(cè)限的非垂直滲流途徑，則滲流力無(wú)須克服全部的重力甚至可與之形成合力，可能出現(xiàn)流土、管涌、滑坡等危急情況(圖3)。

另外，如堆體排水不暢，沉降將致浸潤(rùn)線相對(duì)堆頂高度的增加，不利于控制堆體失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)［14］。所以，條件允許時(shí)應(yīng)緩慢堆高加層、設(shè)中間導(dǎo)排系統(tǒng)并密切監(jiān)測(cè)邊坡位移。

4.3 對(duì)填埋場(chǎng)構(gòu)筑物的影響

填埋場(chǎng)的構(gòu)筑物包括垃圾壩、集水井、導(dǎo)氣井、表面排水溝、監(jiān)測(cè)井等剛性構(gòu)筑物以及臨時(shí)道路、卸料平臺(tái)、填埋氣管道、盲溝、回灌布水設(shè)施、覆蓋層及封場(chǎng)結(jié)構(gòu)等非剛性設(shè)施。上述設(shè)施均直接受到堆體沉降的影響，不均勻沉降產(chǎn)生的形變與土壓力可使其功能喪失以致填埋場(chǎng)相關(guān)結(jié)構(gòu)的損壞。為避免出現(xiàn)道路塌陷、井身傾斜、水流阻滯、覆蓋開裂乃至防滲膜拉裂、壩體垮塌等不良后果，相關(guān)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理應(yīng)規(guī)避沉降負(fù)面影響，有關(guān)工作應(yīng)盡量選擇在堆體穩(wěn)定后實(shí)施或進(jìn)行預(yù)壓處理，并充分利用填埋場(chǎng)大宗物料堆存、大型機(jī)械停放等客觀條件。為克服邊坡處不均勻沉降，必要時(shí)還可采取卸荷、反壓、重整修坡等措施。

4.4 對(duì)填埋作業(yè)活動(dòng)的影響

填埋場(chǎng)作業(yè)活動(dòng)應(yīng)提前計(jì)劃，精確實(shí)施，提前對(duì)沉降問題進(jìn)行預(yù)估并采取應(yīng)對(duì)措施。填埋作業(yè)高度、攤鋪路線、加層厚度應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量，嚴(yán)格控制，避免被動(dòng)應(yīng)對(duì)因沉降引起的堆體表面高程變化。垃圾車駕駛員、填埋場(chǎng)工作人員須掌握有關(guān)安全操作規(guī)定與知識(shí)，在指定路線、區(qū)域內(nèi)從事相關(guān)活動(dòng)，卸料指揮、攤鋪壓實(shí)作業(yè)人員應(yīng)密切關(guān)注堆體形變，防止車輛、機(jī)械傾覆等危險(xiǎn)發(fā)生。雨污分流、氣體收集設(shè)施應(yīng)根據(jù)沉降情況隨時(shí)維護(hù)、調(diào)整坡度、保持功能，并對(duì)可能因沉降產(chǎn)生的隱患進(jìn)行排查，重點(diǎn)包括填埋氣管道的狀況、堆體可能滑落的危險(xiǎn)物體等。

5 結(jié)語(yǔ)

垃圾降解過程貫穿填埋場(chǎng)運(yùn)行管理與封場(chǎng)維護(hù)全過程，是研究沉降問題的核心，填埋場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)工作亦對(duì)堆體沉降產(chǎn)生過程影響。理想狀態(tài)下，填埋場(chǎng)應(yīng)控制垃圾進(jìn)場(chǎng)速率，大面積、低厚度攤鋪垃圾，以最大程度利用庫(kù)容，抑制沉降不利影響。實(shí)際工作中，填埋場(chǎng)垃圾處理量取決于其服務(wù)范圍，而受惡臭控制、雨污分流及攤鋪距離限制，作業(yè)區(qū)面積亦被嚴(yán)格控制，沉降問題須采取科學(xué)制定填埋計(jì)劃、強(qiáng)化排水設(shè)施建設(shè)維護(hù)、限制垃圾層厚度、科學(xué)回灌等措施加以合理解決。

［1］Sowers G F.Settlement of waste disposal fills［C］//USSR.Proceedings of the 8th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering.Moscow:USSR，1973:207～210.

［2］胡敏云，陳云敏.城市生活垃圾填埋場(chǎng)沉降分析與計(jì)算［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2001，34(6):88～92.

［3］徐曉兵，詹良通，陳云敏，等.城市生活垃圾填埋場(chǎng)沉降監(jiān)測(cè)與分析［J］.巖土力學(xué)，2011，32(12):3721～3727.

［4］Kazimoglu Y K，McDougall J R，Pyrah I.Unsaturated hydraulic conductivity of landfill waste［C］//ASCE.Unsaturated Soils，Oakland:ASCE，2006:1525～1534.

［5］郭亞麗，趙由才，徐迪民.上海市老港生活垃圾填埋場(chǎng)陳垃圾的基本特性研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2002，21(11):669～672.

［6］劉曉東，施建勇，高 海.降解對(duì)垃圾土壓縮回彈特性的影響［J］.深圳大學(xué)學(xué)報(bào)理工版，2011，28(6):535～539.

［7］O’Leary P，Tansel B.Landfill Closure and Long－ term Care［J］.Waste Age，1986，17(10):53～64.

［8］劉疆鷹，徐迪民，趙由才，等.城市垃圾填埋場(chǎng)的沉降研究［J］.土壤與環(huán)境，2002，11(2):111～115.

［9］瞿 賢，何品晶，邵立明，等.城市生活垃圾滲透系數(shù)測(cè)試研究［J］.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6(12):13～17.

［10］蔣建國(guó)，王 偉，馬曉光，等.填埋場(chǎng)垃圾堆體斜面壓實(shí)工程試驗(yàn)研究［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2003，23(5):699～701.

［11］吳麗君，蔣關(guān)魯，李安洪，等.非飽和粉質(zhì)粘土固結(jié)壓縮特性及體變?cè)囼?yàn)研究［J］.現(xiàn)代地質(zhì)，2009，23(3):559～563.

［12］鄧 舟，蔣建國(guó)，楊國(guó)棟，等.滲濾液回灌量對(duì)其特性及填埋場(chǎng)穩(wěn)定化的影響［J］.環(huán)境科學(xué)，2006，27(1):184～188.

［13］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.GB 16889－2008生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2008.

［14］國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.CJJ 176－2012生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)巖土工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京:國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局，2012.