某垃圾填埋場壩體穩(wěn)定性評估

高振興, 田 園

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 陜西 楊凌 712100)

1 工程概況

某生活垃圾填埋場位于縣城北部4km城關(guān)鎮(zhèn)龍埡村三組趙家溝內(nèi)，總庫容75萬m3，設(shè)計平均處理規(guī)模為85 t/d，規(guī)劃年限為2011～2025年，采用分期建設(shè)。其中，一期工程設(shè)計庫容15萬m3，設(shè)計使用年限3年。填埋場總庫容建設(shè)規(guī)模為Ⅳ類，處理能力為Ⅳ級，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計，50年一遇校核?，F(xiàn)狀下游攔擋壩底高程388.46 m，壩頂高程404.00 m，壩高15.66 m，壩體頂部長70.45 m，壩頂寬度5.0 m。

經(jīng)過多年運行，目前該填埋場一期工程已經(jīng)基本填滿，亟需進行二期建設(shè)及配套。

2 壩體現(xiàn)狀

下游攔擋壩壩頂高程、壩高、壩頂寬度與設(shè)計相符?，F(xiàn)場調(diào)查未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。兩側(cè)山坡及溝腦未見較大規(guī)模的碎石土堆積，溝內(nèi)植被發(fā)育，溝道平緩，發(fā)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性低。在自然條件未遭受破壞的情況下，兩側(cè)山坡總體穩(wěn)定。

現(xiàn)場踏勘發(fā)現(xiàn)：

(1)原設(shè)計垃圾壩一期工程已經(jīng)填滿，急需建設(shè)二期庫區(qū)防滲；

(2)受投資限制，原設(shè)計中場覆蓋措施未得到有效實施，致使雨水與滲濾液混為一起，致使壩內(nèi)濾液產(chǎn)生量達200 m3/d，濾液產(chǎn)生量遠高于原設(shè)計的50 m3/d，現(xiàn)狀濾液處理設(shè)備能力嚴(yán)重不足；

(3)現(xiàn)狀壩體沉降較為明顯；外坡坡比，上段1∶2.0，下段1∶1.28，陡于設(shè)計，形成上緩下陡的現(xiàn)狀，不利于壩體穩(wěn)定；

(4)濾液出現(xiàn)翻壩溢流現(xiàn)象，嚴(yán)重影響壩體結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定；

(5)初級壩左岸壩肩位置截洪溝局部坍塌，左壩肩需要進行加固處理；

(6)進廠道路原布設(shè)位置現(xiàn)在已經(jīng)填滿垃圾，進廠道路需要進行改造；

(7)壩體缺乏必要的監(jiān)測設(shè)備。

綜上所述，現(xiàn)狀壩體外坡坡比不滿足設(shè)計要求，壩體壓實度不夠、濾液液面上升造成壩體浸潤線上升、截洪溝和左壩肩局部坍塌，這些都會不同程度影響壩體安全穩(wěn)定性，嚴(yán)重時可能會造成潰壩，影響下游安全，并造成污染，希望企業(yè)部門能夠給予重視，及時處理這些問題，確保壩體安全。

3 壩體穩(wěn)定性評估

3.1 計算模型和計算方法

3.1.1 計算模型 計算工況：依據(jù)規(guī)范[1]為正常運行工況及洪水運行工況，目前濾液出現(xiàn)翻壩溢流現(xiàn)象，超出了洪水運行工況的條件，為更不利情況，所以采用目前的實際情況進行計算。

根據(jù)規(guī)范[2]，本工程所在區(qū)域抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05 g。根據(jù)規(guī)范[3]，6度時，尾礦壩可不進行抗震驗算，但應(yīng)滿足規(guī)定的抗震構(gòu)造和工程措施要求。所以計算不考慮地震工況。

垃圾壩穩(wěn)定分析選取最大高度位置剖面進行計算；垃圾壩剖面概化模型采用實測最大剖面進行邊坡抗滑穩(wěn)定計算。

3.1.2 計算方法 按照規(guī)范[1]規(guī)定，采用瑞典圓弧(條分)法進行邊坡的穩(wěn)定計算。

3.2 計算參數(shù)的選取

各土層的力學(xué)參數(shù)和浸潤線數(shù)據(jù)均來源于×××勘測工程公司實測資料。力學(xué)參數(shù)如表1所示。

表1 各土層力學(xué)參數(shù)

3.3 邊坡坡穩(wěn)定計算

設(shè)計采用北京理正軟件設(shè)計研究院設(shè)計的邊坡穩(wěn)定分析程序，按照現(xiàn)狀邊坡，進行壩坡的穩(wěn)定性驗算。

計算公式如下所示：

K=

式中：W為條塊重(kN)，W=W1+W2；W1為在壩坡外水位以上的條塊濕重(kN)；W2為在壩坡外水位以下的條塊浮重(kN)；Q、V分別為水平和垂直地震慣性力(kN)(向上為負、向下為正)；u為作用于土條底面的孔隙壓力(kPa)；b為土條寬度(m)；α為條塊重力線與通過此條塊底面重點的半徑之間的夾角(度)；cu、φu為土條底面的強度指標(biāo)(kPa)、(度)；Mc為水平地震慣性力對圓心的力矩(kN.m)；R為圓弧半徑(m)。

利用理正軟件，導(dǎo)入相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過分析計算得到現(xiàn)狀邊坡最小安全系數(shù)為0.96，垃圾壩下游邊坡最不利滑弧如圖1所示。

圖1 垃圾壩下游邊坡最不利滑弧

最不利滑動面：

滑動圓心 = (-0.240,12.763)(m)

滑動半徑 = 12.879(m)

滑動安全系數(shù) = 0.96

不滿足極限平衡條件，更不能滿足規(guī)范要求。所以現(xiàn)狀壩坡穩(wěn)定性不滿足要求。

4 結(jié) 論

該生活垃圾填埋場的現(xiàn)狀壩體(即一期工程攔擋壩)外坡坡比不滿足設(shè)計要求，壩體壓實度不夠、濾液液面上升造成壩體浸潤線上升等都會不同程度影響壩體安全穩(wěn)定性；現(xiàn)狀壩坡穩(wěn)定性計算得出的滑動安全系數(shù)為0.96，不滿足極限平衡條件，更不能滿足規(guī)范要求。所以該生活垃圾填埋場安全穩(wěn)定性不滿足要求。

建議：

(1)馬上停用，盡快抽排堆場內(nèi)滲濾液，降低壩體浸潤線。必要時可以考慮參照礦山尾礦庫下游壩坡運用大口輻射井的方式降低壩體浸潤線。

(2)盡快實施中場覆蓋措施，使雨水與滲濾液不再混為一起，減少滲濾液的量。

(3)盡快實施加固及二期工程，并嚴(yán)格按照國家相關(guān)要求及規(guī)范進行設(shè)計、施工和驗收，對筑壩材料、壩體坡度、壓實參數(shù)等進行嚴(yán)格控制，保證壩體質(zhì)量。

(4)按照相關(guān)規(guī)范要求完善位移、浸潤線等涉及壩體穩(wěn)定性的監(jiān)測設(shè)施。

(5)二期工程時應(yīng)充分考慮因當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展造成的垃圾入庫量的增大問題以及滲濾液增加問題，加強滲濾液的導(dǎo)排，使庫內(nèi)滲濾液滿足規(guī)范要求，嚴(yán)禁超負荷運行。

(6)后期管理過程中應(yīng)參照規(guī)范[4]進行，并加強日常的檢查維護工作。