巖土工程技術(shù)在廢棄物填埋場(chǎng)中的應(yīng)用研究

丁相軍 朱強(qiáng)偉

【摘 要】隨著我國(guó)生態(tài)破壞的日趨嚴(yán)重，城市生活垃圾的治理問(wèn)題被提上了環(huán)境保護(hù)的日程。目前，我國(guó)高度重視節(jié)能減排工作，倡導(dǎo)建立生態(tài)化城市，走綠色發(fā)展道路。衛(wèi)生填埋作為一種具有處理量大、運(yùn)行費(fèi)用低、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)的廢棄物處理法，是環(huán)境科學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，也是我國(guó)城市垃圾處理的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。論文探討了巖土工程在廢棄物填埋場(chǎng)中的應(yīng)用，旨在為優(yōu)化填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)，促進(jìn)現(xiàn)代城市的健康發(fā)展提供借鑒。

【Abstract】With the increasingly serious ecological damage in China， the treatment of municipal solid waste has been put on the agenda of environmental protection. At present， China attaches great importance to energy saving and emission reduction， advocates the establishment of ecological cities and takes the road of green development. As a kind of waste disposal method with the advantages of large amount of treatment， low operating cost， simple process and so on， sanitary landfill is an important research content of environmental science， and is also the future development trend of municipal solid waste disposal in China. This paper discusses the application of geotechnical engineering in waste landfills， so as to provide some reference for optimizing the landfill design and promoting the healthy development of modern cities.

【關(guān)鍵詞】廢棄物填埋場(chǎng);城市垃圾;巖土工程技術(shù)

【Keywords】waste landfill; municipal waste; geotechnical engineering technology

【中圖分類號(hào)】TU984.11+5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）01-0146-02

1 廢棄物填埋場(chǎng)的概述

1.1 廢棄物填埋場(chǎng)的含義

廢棄物填埋場(chǎng)是利用衛(wèi)生填埋的方式處理垃圾，處理方式為覆土分層填埋，堆積一層垃圾后再覆蓋一層土壤，從而隔絕垃圾與環(huán)境的接觸，降低其對(duì)環(huán)境的污染。

1.2 廢棄物填埋場(chǎng)選址原則、程序

廢棄物填埋場(chǎng)選址應(yīng)遵從安全、經(jīng)濟(jì)的原則，同時(shí)要遠(yuǎn)離河流、湖泊、地下水源的源頭或泄洪道，避免在居民區(qū)、機(jī)場(chǎng)等人流密集的區(qū)域建立。

廢棄物填埋場(chǎng)的選址需遵循以下程序：首先，根據(jù)城市的規(guī)劃、地形地貌和水文條件等資料初步擬定多個(gè)候選場(chǎng)址。然后，實(shí)地踏勘填埋場(chǎng)及其周圍的地質(zhì)條件、氣象條件、交通條件及居民情況等內(nèi)容，并擇優(yōu)選出預(yù)選場(chǎng)地。接著提出初步的選址方案，完成場(chǎng)址可行性研究報(bào)告。最后經(jīng)過(guò)審核確定最終場(chǎng)址，并進(jìn)行巖土工程勘察工作。

選址需要考慮的地質(zhì)條件主要包括：一是評(píng)估天然弱透水層的基本情況如厚度、水平向連續(xù)性、透水性等;二是填埋場(chǎng)及其周圍地下水及滲透情況;三是天然或人工邊坡的穩(wěn)定情況;四是地基土的承載力和變形特性;五是土壤的防滲性和地基不均勻沉降情況;六是土壤結(jié)構(gòu)可能發(fā)生斷層、塌陷、地震等自然災(zāi)害的情況。

2 巖土工程技術(shù)在廢棄物處理場(chǎng)中的應(yīng)用

2.1在填埋場(chǎng)穩(wěn)定性方面的應(yīng)用

按照地質(zhì)條件的不同，廢棄物填埋場(chǎng)大致可分為山谷型、平地型、坡地型、灘涂型和坑埋型五種類型，其中類型不同的填埋場(chǎng)所面臨的安全穩(wěn)定性具有一定的差異，筆者以常見(jiàn)的山谷型填埋場(chǎng)為例，主要介紹巖土工程技術(shù)在其穩(wěn)定性中的應(yīng)用。

山谷型廢棄物填埋場(chǎng)的穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在邊坡穩(wěn)定性和垃圾壩穩(wěn)定性兩個(gè)方面。第一，場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性。包括短期、長(zhǎng)期穩(wěn)定性兩個(gè)方面。短期穩(wěn)定性不足的出現(xiàn)在填埋場(chǎng)建設(shè)初期，這個(gè)階段有大量的挖掘工作，若場(chǎng)體的邊坡較陡，則挖掘極有可能會(huì)導(dǎo)致場(chǎng)體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)改變，發(fā)生失穩(wěn)的狀況。長(zhǎng)期穩(wěn)定的問(wèn)題主要指當(dāng)潛在不穩(wěn)定區(qū)的變形達(dá)到臨界極限時(shí)，會(huì)出現(xiàn)明顯的負(fù)超孔隙應(yīng)力。負(fù)超孔隙應(yīng)力雖然在一定程度上暫時(shí)增加了潛在不穩(wěn)定區(qū)的穩(wěn)定強(qiáng)度，但負(fù)超孔隙應(yīng)力的消散會(huì)直接導(dǎo)致邊坡突然破壞[1]。第二，垃圾壩穩(wěn)定性。垃圾壩是山谷型填埋場(chǎng)常見(jiàn)的基礎(chǔ)設(shè)施，它通常設(shè)立在山谷出口，目的是使填埋場(chǎng)與外界隔絕，形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的區(qū)域，垃圾壩的建立有利于增加填埋場(chǎng)的容量，防止廢棄物被雨水沖出場(chǎng)外，是維持填埋場(chǎng)穩(wěn)定的重要手段。垃圾壩一般就地取材，設(shè)計(jì)成土石壩等各種形式。其中影響垃圾壩穩(wěn)定性的主要因素包括壩體自重、填埋體土壓力、滲透壓力等作用力。

2.2 在填埋場(chǎng)防滲工程中的應(yīng)用

污染物泄漏問(wèn)題是填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)中需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題，防護(hù)不當(dāng)會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此，填埋場(chǎng)要利用巖土工程技術(shù)建立防滲工程，以此預(yù)防污染物的外滲，同時(shí)為場(chǎng)體抵御外水內(nèi)滲提供保障。防滲工程包括底層防滲層和各級(jí)覆蓋層，主要工作內(nèi)容是合理選用防滲性能良好的材料，并做相應(yīng)的技術(shù)處理，以使防滲層達(dá)到最好的效能。

目前我國(guó)的防滲技術(shù)主要包括：水平防滲和垂直防滲兩種。垂直防滲的主要技術(shù)為帷幕灌漿垂直防滲，該技術(shù)多適用于山谷型填埋場(chǎng)，原理是在地質(zhì)條件較好的基巖上設(shè)置截污壩及帷幕灌漿垂直防滲措施。水平防滲的主要技術(shù)為鋪設(shè)水平防滲襯層。依據(jù)填埋場(chǎng)的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，天然防滲層標(biāo)準(zhǔn)是場(chǎng)體底部和周圍的黏土層厚度大于2m，滲透系數(shù)小于10-7cm/s;人工防滲層標(biāo)準(zhǔn)是滲透系數(shù)小于10-7cm/s時(shí)，抗壓強(qiáng)度必須大于0.6MPa，能適應(yīng)驟冷驟熱的溫度刺激，具有抗填埋、碾壓、刺劃的能力等。

2.3 在填埋場(chǎng)排水、排氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.3.1 排水系統(tǒng)

廢棄物填埋場(chǎng)排水系統(tǒng)的主要功能為控制地表徑流，防止地下水浸入。排水系統(tǒng)包括場(chǎng)外徑流與場(chǎng)內(nèi)雨水分流系統(tǒng)、作業(yè)區(qū)域與非作業(yè)區(qū)域雨水分流系統(tǒng)以及封場(chǎng)雨水排出系統(tǒng)三大部分。第一，場(chǎng)外徑流與場(chǎng)內(nèi)雨水分流系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要排水設(shè)施為截洪溝。截洪溝應(yīng)該設(shè)立在填埋場(chǎng)內(nèi)部道路的兩側(cè)和填埋場(chǎng)外部四周，截洪溝的高度要不同，旨在分別攔截不同區(qū)域的雨水。當(dāng)填埋區(qū)的截洪溝達(dá)到某一高度時(shí)，就將其與場(chǎng)內(nèi)的滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)相連，變截洪為排洪。第二，作業(yè)區(qū)域和非作業(yè)區(qū)域的雨水分流系統(tǒng)。目前，我國(guó)主要是在作業(yè)區(qū)域建立滲濾液的分流系統(tǒng)，非作業(yè)區(qū)則不建立排水設(shè)施，依靠自然排水。這樣做的目的是為了將作業(yè)區(qū)的污水與非作業(yè)區(qū)的凈水分離，實(shí)現(xiàn)清污分流。第三，封場(chǎng)雨水排出系統(tǒng)。廢棄物在填埋場(chǎng)需要經(jīng)過(guò)傾倒、填埋、封場(chǎng)等環(huán)節(jié)，我國(guó)填埋場(chǎng)的相關(guān)規(guī)范規(guī)定廢棄物封項(xiàng)的坡度要大于4%。封場(chǎng)雨水排出系統(tǒng)常位于垃圾壩上，主要作用為利用排水渠將封場(chǎng)后的雨水徑流匯集、排出。

2.3.2 排氣系統(tǒng)

填埋場(chǎng)釋放出的氣體是廢棄物中的有機(jī)物在水分、溫度和應(yīng)力等因素的作用下分解生成的，其成分主要為甲烷和二氧化碳，還有少量的氧氣、一氧化碳、硫化氫和一些具有揮發(fā)性質(zhì)的有機(jī)污染物。這些氣體在填埋場(chǎng)內(nèi)累積，如果不及時(shí)處理排氣，則壓強(qiáng)極易高于大氣壓，存在爆炸和環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

填埋場(chǎng)的排氣系統(tǒng)有被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。被動(dòng)式排氣系統(tǒng)的原理是利用填埋場(chǎng)內(nèi)的氣壓帶動(dòng)氣體運(yùn)移。該系統(tǒng)包括減壓排氣孔、周邊截流槽、周邊隔氣槽和填埋場(chǎng)中隔氣層等部分[2]。主動(dòng)式排氣系統(tǒng)的原理為利用人工抽氣，控制氣體的流動(dòng)。常見(jiàn)的主動(dòng)排氣系統(tǒng)有周邊控制系統(tǒng)和抽氣井系統(tǒng)兩類。

第一，在填埋場(chǎng)滲濾液處理中的應(yīng)用。滲濾液指的是在垃圾層和覆土層的覆蓋下，由廢棄物本身含有的水分、填埋場(chǎng)中的雨雪水及其他水分結(jié)合形成的一種高濃度廢水。其成分相當(dāng)復(fù)雜，含有高濃度有機(jī)物、重金屬鹽等物質(zhì)，滲濾液的泄露對(duì)于土壤、地表水源、地下水都是不小的危害。常見(jiàn)的滲濾液處理技術(shù)有：生物塘法、厭氧生物處理法、生物膜法、活性污泥法、滲濾液回灌法、物化處理法等。第二，滲濾液處理技術(shù)的主要目的為計(jì)算廢棄物中水量和污染物的比例得出蒸發(fā)量，并得到準(zhǔn)確的滲濾液處理量。該技術(shù)現(xiàn)已成為污水處理領(lǐng)域和環(huán)境工程領(lǐng)域的熱門研究?jī)?nèi)容，該技術(shù)的應(yīng)用和完善對(duì)于填埋場(chǎng)的后期施工與維護(hù)工作具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

在滲濾液處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，廢棄物滲濾液的處理效果主要取決于廢棄物的種類、溶出速度、降雨?duì)顩r、填埋場(chǎng)場(chǎng)齡以及填埋場(chǎng)結(jié)構(gòu)等因素，其中填埋場(chǎng)場(chǎng)齡對(duì)滲濾液處理效果影響最大。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，衛(wèi)生填埋具有成本低、衛(wèi)生程度好的特點(diǎn)，是我國(guó)城市處理生活垃圾的主要手段。廢棄物填埋場(chǎng)作為垃圾集中堆放的場(chǎng)所，其建設(shè)和實(shí)際運(yùn)行中涉及巖土工程的各項(xiàng)內(nèi)容。巖土工程技術(shù)在廢棄物填埋場(chǎng)的安全穩(wěn)定性問(wèn)題、防滲問(wèn)題、排水排氣問(wèn)題以及滲濾液處理問(wèn)題中的得到了有效應(yīng)用，對(duì)于保證垃圾場(chǎng)安全選址、建設(shè)和運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。因此，相關(guān)機(jī)構(gòu)和技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)巖土工程技術(shù)在垃圾填埋場(chǎng)中的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，從而促進(jìn)廢棄物填埋場(chǎng)的健康發(fā)展，建立綠色、生態(tài)型現(xiàn)代城市。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】沈光明， 陳威文. 淺談垃圾填埋場(chǎng)的巖土工程勘察[J]. 浙江建筑，

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