有機(jī)廢棄物填埋場自然壩體消險(xiǎn)加固方案研究

王曉磊

（南京市燃?xì)夥?wù)站，江蘇 南京210024）

1 基本情況

某垃圾填埋場原為采石礦坑，自1987 年至2014 年共分兩期堆填形成，總占地面積26.33 hm2，最大填埋深度30 m，設(shè)計(jì)日均填埋規(guī)模600 t/d，停用前近三年日均垃圾填埋量約1 000 t/d。地勢總體呈西北高、東南低，高程約25~70 m，最低點(diǎn)位于東側(cè)調(diào)節(jié)池。場地山體巖石屬灰?guī)r，柱狀縫和裂隙發(fā)育，庫區(qū)填埋高度已超出設(shè)計(jì)填埋邊線，庫區(qū)滲濾液水位不斷增高。填埋庫區(qū)西側(cè)天然巖石壩體發(fā)生多處滲漏，庫區(qū)東南人工垃圾壩體上的道路未進(jìn)行路基處理，且沒有防滲設(shè)計(jì)，滲瀝液從路堤下的滲水通道滲出，如圖1 所示。西南1#庫區(qū)坡腳也有滲瀝液滲漏現(xiàn)象，亟需對壩體進(jìn)行加固并進(jìn)行防滲處理。防滲處理另文研究，本文主要對壩體加固進(jìn)行研究。

圖1 庫區(qū)平面布置圖

2 邊坡穩(wěn)定性分析

如圖2、圖3 所示，該工程地質(zhì)災(zāi)害類型為巖溶和滑坡、崩塌。巖溶發(fā)育直接影響邊坡和整個(gè)填埋場的穩(wěn)定性。因此需要對邊坡巖溶發(fā)育情況做進(jìn)一步探查。對邊坡裂隙發(fā)育區(qū)危巖體的穩(wěn)定性和邊坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行復(fù)核，并針對不穩(wěn)定區(qū)域增加必要的加固措施。

圖2 典型滲透點(diǎn)現(xiàn)狀圖

圖3 滑坡體和邊坡危巖體示意圖

2.1 場地條件

填埋場場地地層隸屬于下?lián)P子地層分區(qū)之寧鎮(zhèn)-江浦地層小區(qū)，受構(gòu)造運(yùn)動影響，區(qū)內(nèi)大部分為第四系覆蓋，以黃褐色填土、生活垃圾、建筑垃圾為主。場地位于大頂山-龍洞山復(fù)背斜東南翼，且場區(qū)內(nèi)分布北西向斷裂（F1）走向290~305°，傾向西南，傾角較陡，正斷層，斷裂地表無出露，僅在鉆孔中揭露，地形顯示為山谷。該斷裂為一條較新斷裂。該場地構(gòu)造位于二頂山向斜和龍王山背斜的交匯部位。西側(cè)山坡地層產(chǎn)狀較平緩、略有波狀起伏，總體傾向南西。受區(qū)域構(gòu)造影響，裂隙較發(fā)育。西側(cè)坡體露頭處，未見明顯溶蝕現(xiàn)象，勘探孔內(nèi)揭露有溶孔、溶洞等巖溶現(xiàn)象。

2.2 工程地質(zhì)條件

勘探揭示邊坡上部第四系松散層為人工填土及上更新世沉積土體，下伏基巖為震旦系陡山沱組灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r等。按照《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2018），依據(jù)巖土體的成因、時(shí)代、埋藏分布等特征，并結(jié)合物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，分為6 個(gè)工程地質(zhì)大層，該場地⑤、⑥層分別可分為2 個(gè)亞層，具體見表1、表2。其中①層主要為人工堆填物；②層該場地缺失；③、④層為上更系統(tǒng)土層；⑤、⑥層為基巖。

2.3 邊坡穩(wěn)定性分析

綜合計(jì)算結(jié)果和地勘現(xiàn)場調(diào)查，自然壩體邊坡受區(qū)域構(gòu)造影響，各類結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，多處發(fā)育X 型節(jié)理，各結(jié)構(gòu)面傾角較陡，并大于巖層傾角。西側(cè)邊坡前緣基本處于臨空狀態(tài)，在風(fēng)化、降雨、地下水等對坡體穩(wěn)定性有不利影響，存在至少5 處不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定楔形體需要加固，如圖4 所示。

圖4 楔形體平面布置圖

地勘資料中邊坡軟弱結(jié)構(gòu)面分布情況，對可能發(fā)生崩塌或崩滑的位置進(jìn)行區(qū)劃和穩(wěn)定驗(yàn)算，計(jì)算方法采用三維楔形體穩(wěn)定分析。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50330—2013），邊坡工程安全等級為二級，穩(wěn)定安全系數(shù)一般工況取1.30，地震工況取1.10，結(jié)果見表3。

表3 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表1 地層特征描述與分布情況

表2 巖土設(shè)計(jì)參數(shù)

如圖5 所示，根據(jù)施工勘察揭示的地層信息，選取13 個(gè)剖面進(jìn)行穩(wěn)定性復(fù)核，計(jì)算結(jié)果見表4。

由計(jì)算結(jié)果可知，除2-2、7-7 和10-10 剖面外，其余剖面邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)滿足規(guī)范，邊坡整體穩(wěn)定。

2-2 和7-7 剖面溶洞發(fā)育，溶洞內(nèi)無填充物，形成了穿過溶洞的滑動面，從而影響巖體整體穩(wěn)定性；10-10 剖面直立巖體寬度較小，抗滑力不足，邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。2-2 和7-7 剖面，后期對溶洞進(jìn)行灌漿處理。如圖6 所示，考慮溶洞受灌漿作用，對邊坡穩(wěn)定性重新進(jìn)行計(jì)算，10-10 剖面附近填埋有大量污泥，考慮對污泥進(jìn)行固化處理，提高土體強(qiáng)度，增加邊坡穩(wěn)定性安全儲備，并進(jìn)行了邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，結(jié)果見表5。

圖6 典型剖面（以10-10 為例）加固后計(jì)算剖面示意圖

通過計(jì)算結(jié)果可知，填土污泥固化邊坡穩(wěn)定性系數(shù)得到提升，10-10 邊坡穩(wěn)定性滿足計(jì)算要求；2-2、7-7 坡面巖溶發(fā)育段注漿之后溶洞串聯(lián)剖面不再是軟弱結(jié)構(gòu)面，整體穩(wěn)定系數(shù)有大幅提升，安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。

圖5 典型剖面（以10-10 為例）計(jì)算模型

表4 邊坡穩(wěn)定性復(fù)核結(jié)果

表5 危險(xiǎn)剖面加固后穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

3 邊坡加固方案

3.1 方案比選

西側(cè)自然壩體外側(cè)邊坡為采石場遺留邊坡，坡高15~30 m，總長為460 m。西側(cè)山坡地層產(chǎn)狀較平緩、略有波狀起伏，總體傾向南西，為強(qiáng)~ 中風(fēng)化灰?guī)r邊坡。受區(qū)域構(gòu)造影響，裂隙較發(fā)育；根據(jù)勘察資料成果及前面分析，西側(cè)坡體（自然壩體外邊坡）出現(xiàn)幾處不穩(wěn)定楔形體，主要受節(jié)理裂隙不利組合結(jié)構(gòu)面控制，破壞形式為崩塌或崩滑。根據(jù)施工勘察資料計(jì)算2-2 和7-7 剖面由于巖溶發(fā)育，邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，注漿加固之后邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；10-10 剖面處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，考慮注漿加固結(jié)合填土固化的方式。除此3 個(gè)剖面以外的其余剖面均處于穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]到裸露邊坡體在自然條件下基巖裂隙水和垃圾滲濾液的長期潛蝕和腐蝕作用，未來可能會處于不穩(wěn)定狀態(tài)，故需對邊坡進(jìn)行加固設(shè)計(jì)。

巖質(zhì)邊坡常規(guī)支護(hù)方案主要有噴錨支護(hù)、錨桿（錨索)支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索、錨索肋梁噴射混凝土、主動防護(hù)網(wǎng)、框架梁等支護(hù)型式。

該工程邊坡即要作為垃圾填埋場的護(hù)壁邊坡，不僅要保證邊坡自身的穩(wěn)定還要保證邊坡在墻背填埋物的土壓力下處于穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)完整巖體為天然的不透水層，作為填埋場阻止?jié)B濾液外滲的天然隔水帷幕。因此，本邊坡支護(hù)要考慮保證邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)，避免采用較長錨桿以形成新的滲漏通道。同時(shí)該邊坡位于風(fēng)景區(qū)內(nèi)部，邊坡支護(hù)需要考慮綠化和美觀生態(tài)環(huán)境的要求。

最終確定對于不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定的楔形體區(qū)域采用框架梁+ 錨桿的支護(hù)方案；對于邊坡整體穩(wěn)定性較好的邊坡區(qū)域釆用噴錨支護(hù)。

3.2 具體做法

3.2.1 框架梁支護(hù)

對于不穩(wěn)定楔形體（楔形體 2、3、4、5、6)，擬采用框架梁+ 錨桿支護(hù)。擬采用600 mm×500 mm 的C30 混凝土梁，格構(gòu)框架間距3 m×3 m。格構(gòu)間隔為150 mm 厚C25 細(xì)石噴射混凝土面層，支護(hù)錨桿采用12 m 長φ32@5 000 巖石錨桿，鉆孔直徑不小于110 mm，角度15°。最上面一排錨杄根據(jù)實(shí)際情況采用貫通連接。邊坡坡頂外緣2 m 外設(shè)置截水天溝，截水溝可結(jié)合滲漏液抽排系統(tǒng)統(tǒng)一考慮，但尺寸不得小于0.8 m×0.8 m，坡腳設(shè)置排水溝，兼做截污溝，排水溝做好防滲措施，尺寸不得小于0.8 m×0.8 m，排水溝上面覆混凝土透水篦板。排水溝以外1 m 處設(shè)攔石擋墻，擋墻高1.8 m，攔石擋墻兼做圍欄，防止游客誤入。

3.2.2 噴錨支護(hù)

坡面清除浮石、松動巖石碎塊（不得采取爆破方法)，砍伐無特殊保留價(jià)值的樹木至根部。錨桿采用6 m 長φ25 巖石錨桿，鉆孔直徑不小于φ110，錨桿豎向及水平間距均為3 m 角度15°。邊坡角度與清理后巖石邊坡面基本一致，坡面設(shè)置φ10@200×200 鋼筋網(wǎng)片，并噴射150 mm 厚C25 細(xì)石混凝土面層。圖7 為項(xiàng)目完成圖。

圖7 類似項(xiàng)目完成圖

3.2.3 注漿固化

10-10 剖面區(qū)段，邊坡后面現(xiàn)存兩個(gè)污泥池，擬采用灌注水泥漿的方式對其進(jìn)行固化，一方面可以減少墻背水壓力，提高填土的強(qiáng)度指標(biāo)，增加邊坡的穩(wěn)定性，另一方面可以降低滲濾液面水位高度，減少滲濾量。采用規(guī)格φ219 mm×10 mm 鋼管，按3 m×3 m 間距梅花形布孔，鋼管插入至巖層頂面，注漿壓力0.2~0.5 MPa，注漿量不小于加固體總體量的30%。加固體表面覆蓋200 mm 厚鋼筋混凝土壓頂，注漿結(jié)束后注漿管作為加筋體留在加固體內(nèi)，頂端錨入壓頂。壓頂鋼筋混凝土澆筑至坡體邊緣，并與巖體進(jìn)行錨固連接。此外，鋼筋混凝土壓頂還能防止雨水下滲。

4 結(jié) 論

該工程主要地質(zhì)災(zāi)害類型為巖溶和滑坡、崩塌。通過邊坡穩(wěn)定性核算，裂隙發(fā)育區(qū)有5 處危巖體處于基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)，有3 個(gè)剖面邊坡整體穩(wěn)定性處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，其余10 個(gè)計(jì)算剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。針對不同的邊坡狀態(tài)采取不同的支護(hù)方案，危巖體采用框架梁+錨桿的支護(hù)方案，巖溶導(dǎo)致的欠穩(wěn)定剖面（2-2 和 7-7 剖面）采用溶洞注漿方案，10-10 剖面采用墻背填土污泥固化結(jié)合注漿的方案。