垃圾填埋場對隧道影響及對策

楊振峰 劉克響 周恒

摘? 要：文章通過對隧道與既有垃圾填埋場的影響、垃圾滲濾液成分及其對隧道的腐蝕性分析，確定垃圾填埋場對隧道施工期及運營期的影響程度，并針對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性及垃圾滲濾液處理，采取了相應(yīng)的工程措施，同時建立了隧道運營期長期監(jiān)控監(jiān)測體系，確保隧道的安全運營。

關(guān)鍵詞：隧道;垃圾填埋場;滲濾液;腐蝕

中圖分類號：X705? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）05-0129-02

Abstract： Based on the analysis of the influence of the tunnel and the existing landfill， the composition of the landfill leachate and its corrosiveness to the tunnel， this paper determines the influence of the landfill on the tunnel construction and operation period. In view of the durability of concrete structure and the treatment of landfill leachate， corresponding engineering measures are taken， and a long-term monitoring and monitoring system during tunnel operation is established to ensure the safe operation of the tunnel.

Keywords： tunnel; landfill; leachate; corrosion

引言

城市垃圾的處置方式主要是填埋、焚燒、堆肥等，其中填埋是主要的處理方式。隨著城市人口的增加及城市化進程的加快，城市建設(shè)不斷向郊區(qū)擴張，為充分利用土地資源，部分垃圾填埋場被重新規(guī)劃利用，成為城市新的建筑用地。同時由于城市路網(wǎng)的不斷完善，部分道路不可避免地下穿垃圾填埋場。

垃圾填埋場地基具有特殊的工程地質(zhì)特性，如不均勻沉降、高壓縮性及污染性，其中污染性影響最大，同時由于之前垃圾填埋場防滲等設(shè)計水平低，或者缺乏相應(yīng)的處理措施，導(dǎo)致垃圾滲濾液泄漏。垃圾填埋過程中，由于壓實和微生物的分解作用，垃圾中所含的污染物隨水分滲出，并與降雨、徑流等形成垃圾滲濾液，若直接排入水體，將對環(huán)境、生物及人們健康帶來很大威脅[1]。本文結(jié)合七子山隧道下穿蘇州固體廢物填埋場和七子山生活垃圾填埋場進行了分析，并提出了應(yīng)對措施。

1 工程概況

長江路南延工程位于蘇州市吳中區(qū)，北起長江路與七子路交叉處，南至旺山路與南官渡路交叉處，主線沿現(xiàn)狀長江路線位，向南以隧道形式下穿寶帶西路及七子山，穿山過程中下穿七子山公墓、避讓蘇州市國防教育訓練中心并下穿七子山垃圾填埋場。項目設(shè)七子山隧道一座，主線隧道全長6.18km，屬特長隧道，單洞建筑限界凈寬為13.0m，凈高為4.50m，采用設(shè)計速度為60km/h的雙向六車道城市主干路標準計。

七子山隧道在山體段下穿七子山垃圾填埋場，七子山垃圾填埋場包含蘇州固體廢物填埋場和七子山生活垃圾填埋場。

1.1 蘇州固體廢物填埋場

蘇州固體廢物填埋場庫區(qū)為廢棄的采石宕口，經(jīng)開山采石，原地形、地貌已被破壞。宕底大體以中間偏東為界，分為東西兩部分，東半部宕底平均標高為23.556～67.078m，西半部宕底標高19.46～23.84m，由于當時沒分層臺階式開采，宕底地勢起伏，地形地貌復(fù)雜，場區(qū)標高高差近50m左右。

蘇州固體廢物填埋場所填垃圾主要是化工廠廢料及電鍍廢料等。目前填埋高度63m已接近填埋場封場標高。隧道結(jié)構(gòu)外邊緣距填埋場的水平最小距離約為39m，最小凈距約為75m。

1.2 七子山生活垃圾填埋場

七子山生活垃圾填埋場分兩期實施，一期已于上世紀九十年代建成，填埋垃圾中主要組成成分為動植物棄料及煤灰磚石，其中煤灰磚石的比例大約為62.2%;七子山生活垃圾填埋場一期填埋區(qū)東南西三面利用自然山體作為天然垃圾擋壩，其北側(cè)修筑人工擋壩。庫區(qū)溝底標高10～30m不等，縱向坡度1：4，橫向坡度1：2，地質(zhì)主要為含巖屑泥質(zhì)石英砂巖。

七子山生活垃圾填埋場一期建設(shè)時只對北側(cè)人工擋壩進行了簡易防滲處理，對山體擋壩及庫底均未采取防滲措施。根據(jù)二期地勘水質(zhì)分析成果，靠近北側(cè)擋壩處地下水已受到較重污染。二期工程在一期工程外圍擴建時，垂直防滲采用高壓注漿形式進行處理。水平防滲措施采用復(fù)合襯墊（土工膜襯墊+粘土襯墊）。二期填埋的封場標高約為110m。隧道結(jié)構(gòu)外邊緣距生活垃圾填埋場封場標高的水平最小距離為37m，最小凈距為103m。

七子山隧道下穿上述兩個垃圾填埋場段，地層為破碎狀中風化砂巖、中風化砂巖，破碎狀中風化砂巖巖體破碎，裂隙極發(fā)育，巖芯多呈碎塊夾扁柱狀;中風化砂巖呈致密結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖芯裂隙較發(fā)育，呈緊閉～微張，充填有鈣質(zhì)、鐵質(zhì)、石英及云母等，Rc=52.1MPa，Kv=0.50，[BQ]=301.3，圍巖級別為Ⅳ級，地表水及地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具中腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性[2]。不存在有毒、有害氣體。

2 垃圾填埋場滲濾液對隧道的影響分析

根據(jù)垃圾填埋場滲濾液水質(zhì)分析表可知，垃圾滲濾液化學腐蝕的主要成分是硫酸根離子，硫酸根離子對混凝土腐蝕是兩種化學反應(yīng)的結(jié)果：一是與混凝土中氫氧化鈣結(jié)合形成的水化鋁酸鈣起反應(yīng)形成鈣礬石;二是與混凝土中氫氧化鈣結(jié)合形式的硫酸鈣（石膏），兩種反應(yīng)均會造成體積膨脹，使混凝土開裂。且鎂離子能和氫氧化鈣反應(yīng)，生成疏松而無膠凝性的Mg（OH）2，降低混凝土的密實性和強度并加劇腐蝕。同時當結(jié)構(gòu)處于流動的地下水中，硫酸鹽得到不斷補充，腐蝕的產(chǎn)物也被帶走，損壞的程度就會非常嚴重。

3 隧道下穿垃圾填埋場應(yīng)對措施

根據(jù)蘇州固體廢物填埋場及七子山生活垃圾填埋場的情況及與隧道的位置關(guān)系，圍巖地質(zhì)條件，地下水水質(zhì)分析報告，垃圾填埋場存在垃圾滲濾液泄漏，隧道在施工及運營期間不排除受到垃圾滲濾液侵害的可能，確定對隧道下穿垃圾填埋場的段落采取以下工程措施。

（1）道路工程選線時，在滿足規(guī)范要求的前提下，應(yīng)通過優(yōu)化調(diào)整平面及縱斷面線形，盡量加大隧道與垃圾填埋場的距離，減小垃圾填埋場和隧道的相互影響，實現(xiàn)工程規(guī)模、行車安全、工程造價及隧道運營安全的最優(yōu)化。

（2）采用地質(zhì)調(diào)查法、長距離地震波反射法及超前鉆探法等多種超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報手段進行綜合預(yù)報，探測掌子面前方垃圾滲濾液的賦存情況，為隧道施工提供可靠保障，同時加強地下水水量及水質(zhì)的檢測[3]。

（3）隧道開挖過程中，加強爆破控制，根據(jù)隧道的圍巖地質(zhì)條件，采取相應(yīng)的施工方案，施工中應(yīng)遵循“管超前、嚴注漿、弱爆破、短開挖、強支護、早閉合、勤量測、襯砌緊跟”的原則，降低圍巖變形量及爆破震動速度，盡量減小爆破震動對填埋場的影響，尤其是對填埋場防滲層的影響，避免出現(xiàn)垃圾滲漏液大量涌出。

嚴格遵守《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）的相關(guān)規(guī)定及要求，并將近接垃圾填埋場的爆破振動速度嚴格控制在2cm/s內(nèi)。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況進行爆破試驗設(shè)計，以確定合理、安全的爆破參數(shù)和選用合適的爆破器材，且嚴格控制單次爆破炸藥量。施工中應(yīng)嚴格進行爆破振動的監(jiān)測和控制，并根據(jù)爆破振動監(jiān)測結(jié)果不斷優(yōu)化、調(diào)整爆破參數(shù)，使爆破振動對既有垃圾填埋場的影響控制在允許范圍內(nèi)。

（4）對于發(fā)生及可能發(fā)生滲濾液滲漏的斷面，采取全斷面（局部）注漿措施，注漿孔按漿液擴散半徑0.5m設(shè)計，注漿孔孔口間距1.0m×1.0m（環(huán)×縱），縱、環(huán)向梅花形布置;注漿范圍為隧道開挖輪廓線外4m。通過徑向注漿，封閉圍巖節(jié)理裂隙，降低巖土體的滲透性，確保巖土的滲透性不大于1×10-7cm/s。

（5）根據(jù)隧道埋深、涌水量及襯砌類型等，確定隧道下穿垃圾填埋場段落采用以堵為主的全包防排水方案，避免垃圾滲濾液進入隧道內(nèi)，同時隧道的防水材料及排水管溝采用耐腐蝕性材料。

（6）盡量采用全封閉復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，同時在初期支護與二次襯砌間全斷面敷設(shè)防水層，防水層由3mm厚丙烯酸鹽噴膜防水涂料和1.5mm預(yù)鋪高分子防水卷材P類組成，丙烯酸鹽噴膜防水涂料應(yīng)具有整體性、密貼性、耐酸耐堿性及耐久性等優(yōu)點。同時預(yù)鋪高分子防水卷材P類可以與后澆襯砌混凝土通過物理化學作用生成塑性凝膠層，防止襯砌后地下下水竄流。

（7）根據(jù)環(huán)境作用等級及地下水的腐蝕性，確定初期支護錨桿砂漿、漿液及二襯均為耐腐蝕性混凝土，二襯采用C45耐腐蝕性混凝土，同時混凝土中采用大摻量礦物摻合料，水泥中鋁酸三鈣含量不大于8%，且水泥和礦物摻合料中不得加入石灰石粉。

（8）通過在混凝土中摻加礦渣粉、粉煤灰等摻合料，以提供混凝土的密實性，使侵蝕介質(zhì)進入混凝土內(nèi)部更加困難，同時由于摻合料的二次水化反應(yīng)，使混凝土內(nèi)部的Ca（OH）2含量減少，進而石膏結(jié)晶的速度和數(shù)量大大減小，從而增加混凝土的抗侵蝕能力。

4 結(jié)束語

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，城市道路不可避免遇到垃圾填埋場;同時隨著人們對環(huán)保的要求越來越高，給隧道下穿垃圾填埋場設(shè)計提出了更高的要求，對于隧道下穿垃圾填埋場可從以下方面進行考慮：

（1）道路工程選線時，應(yīng)盡量加大隧道與垃圾填埋場的距離，以減小對垃圾填埋場的影響，及垃圾填埋場對工程的影響，使兩者之間的相互影響處于可控的范圍。

（2）針對垃圾填埋場的特點，結(jié)合地勘資料，進行針對性設(shè)計，尤其是加強垃圾滲濾液的應(yīng)對措施，可通過提高襯砌結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性及可靠的防排水方案等措施，確保隧道施工期及運營期安全。

參考文獻：

[1]胡蝶，陳文清，張奎，等.垃圾滲濾液處理工藝實例分析[J].水處理技術(shù)，2011，37（3）：132-135.

[2]GB/T50476-2009.混凝土結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)標準[S].

[3]董志高，李楓，吳繼敏，等.垃圾填埋場對周邊地質(zhì)環(huán)境影響與防治對策[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護，2010，21（1）：18-19.