某市舊簡易垃圾填埋場封場整治

吳世強

（中城科技（深圳）有限公司上海分公司，上海 200051）

近些年來國家經(jīng)濟快速增長，城市化進程越來越快，很多城市原有的舊簡易垃圾填埋場所在區(qū)域劃分為城市規(guī)劃建設用地，將來在其周邊將建設中小學以及居民小區(qū)等環(huán)境敏感因素。然而因歷史原因，許多舊簡易垃圾填埋場在建場時未做防滲處理，在封場時也僅采用黏土覆蓋的簡易封場方法，對周邊環(huán)境造成了巨大威脅。由此可見，對城市舊簡易垃圾填埋場再次進行規(guī)范性封場具有較大的現(xiàn)實需求。

1 工程概況

該市舊垃圾填埋場占地面積約4.3公頃，垃圾主要堆積范圍面積約3.6公頃，庫容98.55萬m3，垃圾堆體高度約為33m，原生活垃圾日處理量為100t/d。該垃圾填埋場分三期建設，一期1985年3月—1994年12月，二期1995年1月—2003年5月，三期2003年6月—2015年12月，之后停止運營，使用年限為27a。截至2018年，填埋場已經(jīng)停止運營近5年時間，垃圾填埋場停止運營后覆土厚度平均1.5m。

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘，該垃圾填埋場部分垃圾裸露，輕質垃圾四處飄散，同時垃圾臭氣四溢，滋生蚊蠅及鼠類，對周圍衛(wèi)生環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響，圖1為該垃圾填埋場場地污染現(xiàn)狀。

圖1 場地污染現(xiàn)狀

該舊垃圾填埋場雖已停用5a，根據(jù)現(xiàn)狀調研情況分析，存在以下問題：

1）垃圾直接自然堆放，未經(jīng)過壓實、日覆蓋等方式進一步處理，同時存在污泥直接傾倒現(xiàn)象，污泥暴露在空氣中，蚊蠅滋生，污染大氣，嚴重危害人體健康。

2）未設置防滲措施，未做滲濾液收集處理。原有截洪溝被垃圾掩埋，雨污分流作用完全喪失，地表水流入垃圾堆體后，產(chǎn)生大量滲濾液，污染地下水體和土壤。

3）填埋氣（沼氣）直排，無任何收集和處置措施，對周圍居民的安全構成潛在威脅。

由于上述填埋場場地污染情況，使得其與周邊環(huán)境及發(fā)展規(guī)劃無法協(xié)調，嚴重破壞土地的價值，不利于當?shù)赝恋刭Y源的釋放與利用。且該填埋場所在區(qū)域成為城市規(guī)劃建設用地，其片區(qū)控規(guī)已完成，中學預計在兩年內建設完成，同時將在學校附近建設居民小區(qū)與商業(yè)區(qū)，因而填埋場封場整治行動勢在必行。

2 堆體檢測及地質勘查

為了更加清楚了解和掌握填埋場垃圾堆體內部的具體情況，除地質勘測外，本工程還對該垃圾填埋場進行了3D檢測的工作，檢測項目包括堆體幾何參數(shù)、堆體氣固液三相分布和垃圾滲濾液通道等。

該市舊垃圾填埋場項目檢測所使用的技術為增強型3D掃描探測技術（基于高密度電阻率法、地質雷達法、多頻電磁法等），是一種高密度電阻率法為主、地質雷達法與多頻電磁法為輔的高精度探測技術，高密度電阻率法是一種在方法技術上有較大進步的電阻率法。就其原理而言，它與常規(guī)電阻率法完全相同。高密度電阻率法實際上是一種陣列勘探方法、野外測量時只需將全部電極（幾十至上百根）置于測點上、然后利用程控電極轉換開關和微機工程電測儀便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速和自動采集，當將測量結果送入微機后，還可對數(shù)據(jù)進行處理并給出關于地電斷面分布的各種圖示結果，檢測方法如圖2所示。

圖2 檢測方法示意圖

經(jīng)檢測結果，舊垃圾填埋場內未發(fā)現(xiàn)明顯的滲濾液通道，但存在滲濾液在場地聚集現(xiàn)象；填埋場垃圾埋深最深處為33m，與相關地勘結果一致。檢測結果如圖3所示。

圖3 檢測結果示意圖

圖例說明：線型1包圍區(qū)域為填埋場范圍，線型2包圍區(qū)域為含液體的平面位置，線型3包圍區(qū)域為滲濾液聚集區(qū)。

3 項目總體方案

綜合考慮到當?shù)匾?guī)劃要求及填埋場對周邊環(huán)境的影響，現(xiàn)對舊垃圾填埋場進行規(guī)范封場處理，其方案內容如下。

3.1 分區(qū)設計

該市舊垃圾填埋場于1985年開始建設，至2012年停止使用，期間共分為三期建設，不同時期建設區(qū)域垃圾堆放年限不同，地形也不同；考慮到垃圾填埋場整治的難易與經(jīng)濟的適用性，現(xiàn)將垃圾填埋場分為A、B、C三區(qū)，并適當擴大填埋場整治面積，降低整治風險。A區(qū)為一期建設填埋所形成的區(qū)域，該地區(qū)相對平坦，處于填埋場西南方向，垃圾堆放年限較長，物化性質相對穩(wěn)定；B、C區(qū)為二、三期建設填埋所形成的區(qū)域，該地區(qū)為斜坡，西南往東北地勢增高，直至地勢最高點后漸于平緩。

完成分區(qū)后，可根據(jù)不同的區(qū)域進行堆體整形、整治，有利于工程項目的實施，在達到整治要求的條件下，降低整治難度與成本。

3.2 堆體整形

（1）A區(qū)

A區(qū)處于填埋場入口處，地勢較低且平坦，若是將其整形成堆體邊坡，則需大量的填方，且工程量太大，故該區(qū)按堆體頂面的方式進行整形。整形時，該區(qū)坡度不宜小于5%，且不宜大于10%，由中心向四周進行放坡，與堆體斜坡B區(qū)形成一條地勢最低點溝渠，該渠可作為填埋場的坡腳排水溝。

（2）B區(qū)

B區(qū)為填埋場堆體斜坡，其自然坡度在（1∶1.1）～（1∶3），為保證封場后堆體的穩(wěn)定性，需對B區(qū)進行放坡處理。先采用雜填土對邊坡進行修整，其修整設計應滿足封場覆蓋層的鋪設和封場后生態(tài)恢復與土地利用的要求。再結合封場規(guī)范對填埋場邊坡、頂部坡度和臺階高差的要求，將B區(qū)邊坡坡度整形為（1∶3）～（1∶10），邊坡設置一級平臺，平臺寬為3m。

（3）C區(qū)

C區(qū)北面靠近山坡巖石，為填埋場堆體頂部，地勢處于填埋區(qū)最高點。根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)范》（GB51220—2017）中要求，堆體頂部整形坡度宜為5%～10%。根據(jù)現(xiàn)場地形情況，該區(qū)設置坡度為5%～10%，由坡頂中心位置向四周放坡，場地分區(qū)圖如圖4所示。

圖4 場地分區(qū)圖

3.3 封場覆蓋工程

本封場覆蓋方案設計從下往上依次為排氣層、防滲層、排水層和植被土層，封場覆蓋方案如圖5所示。

圖5 封場覆蓋方案

3.3.1 排氣層

排氣盲溝設計：將堆體頂部原有黏土層挖開，其挖開寬度為800mm，在該寬度下將垃圾層挖成斷面為長×高為800mm×500mm的長方形，將孔徑為20～40mm的碎石（碎石不應使用石灰石）鋪設至斷面。碎石用土工濾網(wǎng)包裹，濾網(wǎng)規(guī)格為200g/m2，孔徑小于碎石的最小粒徑，最后回填黏土至原來標高。每40m鋪設一條平行導氣盲溝，交叉處盲溝所成角為60°，三條不同角度的導氣盲溝形成等邊三角形。

3.3.2 防滲層

防滲層采用1.5mm厚雙糙面HDPE膜，HDPE膜上鋪設規(guī)格為300g/m2無紡土工布，膜下為原有覆蓋黏土層。在堆體整形過程中，某些區(qū)域由于整形導致黏土層較薄，已不能作為保護層，因此在黏土層上鋪設一層無紡土工布（300g/m2）作為第二保護層。為防止封場后的HDPE膜因摩擦力不夠而脫落，HDPE膜在填埋場四周以及邊坡中間平臺應分別進行錨固，錨固HDPE膜搭接重合寬度大于0.3m。

3.3.3 排水層

由于堆體坡頂（C區(qū)）和填埋場入口處（A區(qū)）坡度小，采用厚度為7.5mm的復合排水網(wǎng)排水效果相比使用粒徑20～40mm碎石較差，故A區(qū)與C區(qū)排水層使用碎石進行鋪設；堆體邊坡（B區(qū)）復合土工排水網(wǎng)進行鋪設。A區(qū)與C區(qū)碎石鋪設厚度為300mm，碎石層上部鋪設規(guī)格為200g/m2土工濾網(wǎng)進行保護；B區(qū)復合土工排水網(wǎng)鋪設厚度為7.5mm，搭接重疊寬度至少為300mm，每隔500mm進行塑料繩拴接。

3.3.4 植被土層

植被土層鋪設在排水層上保護層上，厚度為500mm的黏土，分層鋪蓋并壓實，壓實度不宜小于80%；再鋪上厚度200mm的植物營養(yǎng)層，最后進行植物的栽種。

3.4 地下水污染控制工程

3.4.1 垂直防滲平面設計

根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場封場技術規(guī)范》（GB51220—2017）中規(guī)定，地下水受填埋場污染時，可根據(jù)現(xiàn)場調查的結果，確定污染的原因和程度，有針對性地選擇合適的控制措施。下列有三種方案可作為垂直防滲的布置方法：

方案一：在垃圾堆體四周設置垂直防滲；

方案二：在垃圾堆體所在區(qū)域地下水流向的上游設置垂直防滲；

方案三：在垃圾堆體所在區(qū)域地下水流向的下游設置垂直防滲，并在垂直防滲設施內側（靠垃圾堆體的一側）實施地下水抽排。

綜上所述，由于該垃圾填埋場周圍建有學校，且地下地質條件受多種因素影響，為了消除隱患，本項目采用方案一：在垃圾堆體四周設置垂直防滲墻，防滲墻至隔水層（中風化花崗巖層）內2m深度，使其形成一個全封閉的垂直防滲系統(tǒng)。

3.4.2 垂直防滲豎向設計

由于垂直防滲墻需設置在隔水層下2m處，而中風化花崗巖層可視為隔水層，因此防滲墻的設置平均深度為22m，具體需根據(jù)不同的位置進行不同深度的設置。

3.4.3 壓密注漿施工方法

其具體施工如下：

①注漿孔距0.8m，排距0.6m，等腰三角形布設成兩排，鉆孔孔徑（直徑d）為168mm。

②注漿孔內注入封閉泥漿，注漿孔垂直度偏差應小于1%。

③待封閉泥漿凝固后，捅去注漿管的活絡堵頭，然后提升注漿管自下向上或自上向下對地層注入水泥漿液，注漿管每次上拔高高度0.5m。

④按跳孔間隔注漿方式，并采用先外排后內排的注漿施工方法。

如圖6為壓密注漿示意圖。該方式形成的防滲墻厚度至少為700mm。

圖6 壓密注漿示意圖

3.5 地表水導排工程

填埋場地表水導排設計主要是實現(xiàn)兩大作用，分別為：一是阻礙場區(qū)外地表水流入場區(qū)內；二是防止場區(qū)內地表水匯聚于場區(qū)沖刷封場覆蓋土。因此在封場覆蓋后的填埋場設置排水溝。排水溝設置情況分別如下：

（1）在場區(qū)中間平臺內側修建平臺排水溝。該排水溝采用矩形明溝，混凝土結構，溝寬400mm，深400mm。平臺排水溝主要利用中間平臺的坡度，在重力作用下，經(jīng)中間平臺內平臺排水溝收集到的地表水由中間朝兩邊流向坡腳排水溝內。

（2）在填埋場四周修建坡腳排水溝。坡腳排水溝分為兩個部分：第一部分為防止場區(qū)內地表水沖刷覆蓋土層，在A區(qū)與B區(qū)的交接處修建坡腳排水溝；該處排水溝采用矩形明溝，溝寬400mm，深600mm；第二部分為防止填埋場周邊地表水流向場區(qū)，在填埋場四周修建坡腳排水溝；排水溝采用矩形明溝，混凝土結構，溝寬400mm，深400mm。

3.6 填埋氣收集處理工程

本填埋場填埋氣收集處理工程位于規(guī)劃區(qū)內，封場設計應與規(guī)劃相協(xié)調，因此本工程填埋氣體導排系統(tǒng)設計采用水平導氣盲溝、導排豎井和輸送管道組成的填埋氣體收集系統(tǒng)。

填埋氣導排豎井的布置位置在水平導氣盲溝交匯處，其導氣方式為：垂直豎井導排、堆體內粗大建筑垃圾、水平導氣盲溝三者相結合。導氣豎井通過鉆孔設置，鉆孔深度為15～28m，以距離填埋場底部5m以內為宜，具體鉆孔體深度還需根據(jù)檢測的垃圾堆體填埋高度來進一步確定。鉆孔孔徑為800mm，鉆孔后放置外包200g/m2土工濾網(wǎng)的HDPE導排花管（DN200）作為填埋氣體垂直排放井，導排管上端不開孔，下端宜用長條形孔，且開孔率大于2%，四周宜用級配碎石填充。在導氣管上端鋪設1m厚的黏土，黏土高度應與垃圾堆體表層高度相同，因此垃圾堆體表層進行壓實覆蓋，以達到防滲的目的。

填埋氣導排豎井的設置間距為50m左右，導排豎井之間的相互位置呈等邊三角形形狀，共設置17個導排豎井。導排豎井與DN200的HDPE橫向輸氣干管之間由DN100的輸氣支管相連，在連接管上設置調節(jié)閥。將輸氣管敷設在土層下，輸氣支管的位置在填埋氣導排豎井形成的等邊三角形中心平行線位置，確保氣體進入輸氣支管距離相等。最后輸氣支管接入輸氣主管，輸氣支管上布設氧含量監(jiān)測報警儀，確保填埋氣體中氧含量達到安全限值，將填埋氣抽入燃燒裝置進行燃燒。

3.7 滲濾液導排處理工程

為了使?jié)B濾液更順暢地從堆體中導出，又能防止其從垃圾堆體的邊坡析出，本工程采取滲濾液導排盲溝和滲濾液導排豎井進行收集。

3.7.1 滲濾液導排盲溝

根據(jù)填埋場現(xiàn)狀，填埋場導排盲溝位置設置在B區(qū)標高位于230～231m處，其設置在垃圾堆體內部，距表面深度約1 000mm。導排盲溝的高為500mm，底寬為600mm，頂寬為800mm；盲溝內填粒徑為20～30mm的碎石，粒徑按上細下粗設置；盲溝內鋪設DN200的開孔HDPE花管，溝外包200g/m2土工濾網(wǎng)以防淤堵。

3.7.2 滲濾液導排豎井

根據(jù)檢測成果說明，舊簡易垃圾填埋場內未發(fā)現(xiàn)明顯的滲濾液通道，但部分區(qū)域存在滲濾液聚集，由于已設填埋氣導排豎井基本布滿填埋場，且該填埋場部分填埋氣導排豎井符合滲濾液導排的共用條件（垃圾層厚度較深、該位置聚集了大量的滲濾液、該點在垃圾層屬地勢低點）。因此，滲濾液導排豎井與填埋氣導排豎井共用。

在導排豎井底部放入防爆深井泵，通過液位開關進行自動啟停，將堆體內的滲濾液進行抽排；深井泵共3臺。深井泵抽排后的滲濾液經(jīng)導排支管收集匯聚于滲濾液輸送管。滲濾液輸送管沿地面敷設，主要將抽排的滲濾液匯至滲濾液收集池。

3.7.3 生態(tài)恢復及土地利用

本項目建設前為垃圾填埋場，其垃圾隨意堆放不僅造成周圍環(huán)境的污染，而且嚴重影響了區(qū)域景觀的美感。垃圾填埋場經(jīng)過封場后，需要對其實施生態(tài)恢復。生態(tài)恢復所用的植物類型宜選擇淺根系的灌木和草本植物，以保證封場防滲膜不受損害。

4 效益分析

本項目的實施對于保護土地資源，利用土地資源建設主題公園，對居民身心健康有著極大的意義；本項目的實施還減少了蚊蟲傳染，防止?jié)B濾液污染地下水，對居民身體健康效益很大；此外，在封場完成后需3人進行維護管理，為該市居民增加了就業(yè)機會。