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北京市某垃圾卫生填埋场堆山及覆盖工程实例 李卓李冶婷张小刚刘德涛 中国五洲工程设计集团有限公司， 北京 100053 摘要 填埋场堆山及覆盖工程是指垃圾从地面向上填埋作业， 至设计标高或填埋场停止使用高度的过程。为避免堆体 沉降过大对堆体的稳定造成影响， 根据勘察报告对垃圾填埋区进行的沉降分析， 利用陈腐垃圾对沉降最大区域进行压 实、 垫高， 保证垃圾堆体压实密度大于 0. 9; 为减少渗沥液的产生保证渗沥液、 沼气收集及导排系统安全有效的运行， 采用基础构建的方式减少填埋作业面， 从而减少雨季雨水的渗入; 待堆体形成后， 通过在堆体顶部及边坡铺设防渗及 导排层对渗沥液和沼气进行疏导和收集， 降低渗沥液和沼气对堆体稳定以及周边环境造成的影响， 并铺设生态恢复 层， 美化环境。 关键词 填埋场;基础构建;渗沥液;沼气 DOI 10. 7617 /j. issn. 1000 － 8942. 2013. 03. 031 A CASE OF ACCUMULATION AND COVER OF A SANITARY LANDFILL IN BEIJING Li ZhuoLi YetingZhang XiaogangLiu Detao China Wuzhou Engineering Group，Beijing 100053 AbstractAccumulation and cover of a sanitary landfill is procedure for a landfill operation raising from ground up to the design elevation or the height of landfill to stop using． In order to avoid the impact on pile stability by the large pile settlement， according to the survey report on the landfill area for settlement analysis，aged refuse should be used in the settlement area for compaction and pad，ensuring that the garbage heap compaction density is greater than 0. 9． In order to reduce leachate and ensure the safety running of collecting the leachate，and marsh gas and drainage systems based on the use of construction way of reducing landfill operation，thereby the rainwater infiltration was reduced． After ing the stack， impermeable layer was laid on the top and side slope of the pile to guide and collect leachate and methane，reducing the effect of leachate and methane on pile stability，and its environmental and ecological restoration layer was also laid to beautify the environment． Keywordslandfill;foundation construction;leachate;marsh gas 0引言 填埋场堆山及覆盖是指垃圾从地面向上填埋作 业， 至设计标高或填埋场停止使用高度的过程中， 对 填埋区表面 含堆体边坡、 平台、 顶面 进行覆土以及 相应的防渗处理、 渗沥液导流、 地表水导流、 填埋气体 导排、 填埋区绿化等工程的实施作业过程 ［1］。 北京人口数量大、 密度高， 周边可供填埋的用地 越来越难寻觅。目前， 北京市正以建设生态城市为目 标， 加快实现城市生活垃圾处理以卫生填埋为主的方 式向资源化综合利用的方式转变， 大力推进生活垃圾 焚烧、 堆肥等资源化处理方式， 实现生活垃圾的减量 化、 资源化和无害化。对现有垃圾填埋场进行堆山及 覆盖作业可以保证在垃圾综合利用正处在发展、 建设 时期的现阶段， 提高垃圾填埋场的处理量， 从而减少 垃圾填埋对土地的占用以及对周边地区的环境影响。 1工程概述 北京市某垃圾卫生填埋场总占地 0. 465 km2 ， 垃 圾填埋区占地 0. 358 km2， 填埋规模为 2 500 t/d。目 前， 垃圾填埋场已运行近 10 年， 生活垃圾已填埋置至 坑口线附近 填埋垃圾总量约 6. 32 106t 。 为保证服务范围区内生活垃圾能够得到及时、 有 效处理， 在填埋区范围内进行堆山及覆盖工程。垃圾 堆体为地面以上 2 层， 在堆体高度 10 m 处设置一层 平台， 再向上填埋至设计高度， 两层总高 20 m。经计 算， 填埋总容积为 5. 67 106t， 扣除垃圾填埋日覆盖、 导气、 侧坡及顶部覆盖层等体积， 可延长填埋场使用 811 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 年限 4 年。 根据北京市有关部门的要求， 工程严格按照密闭 填埋作业方式进行卫生填埋， 以分区分单元为原则， 最大限度地控制环境污染， 同时实现雨污分流、 填埋 气体有序控制等。 2填埋区沉降分析及应对措施 由于是在现况垃圾堆体上进行堆山填埋， 在填埋 过程中因垃圾分解及荷载的变化， 必然会出现较大规 模的不均匀沉降， 准确掌握填埋区沉降信息并采取有 效应对措施是保证本工程能够安全、 稳定实施的关键。 根据勘察报告对垃圾填埋区进行的沉降分析， 当 垃圾填至地面上 10 m 时堆体沉降 3. 2 m， 填至 16 m 时堆体沉降 5. 1 m， 填至 22 m 时堆体沉降 7. 6 m。同 时， 根据北京市其他填埋场垃圾填埋堆体实际沉降数 据进行比对， 以上数据基本能反应堆体实际沉降情 况 ［2］。为尽可能避免沉降过大对堆体的稳定以及排 水和导气的通畅造成影响， 采取以下措施 1 首先进行场地平整， 按照设计高程， 利用陈腐 垃圾对沉降最大区域压实、 垫高， 垃圾堆体压实密度 大于 0. 9 t/m3。 2 为把填埋区沉降对水平收集系统的影响降 到最低， 环库围堤及环场渗沥液收集沟完成后， 库 区内先进行填埋作业， 并设置沉降观测点， 待库区 沉降变小后再实施库区内渗沥液收集及沼气收集 工程。 3堆山方案 3. 1作业流程 工程实施前首先需对工程区域内现况建、 构筑物 及管线进行迁移、 拆除， 清除原填埋区内覆盖膜， 拆除 堆山工程区域内现况沼气管线。 以上工作完成后进行场地平整， 按设计高程调整 堆山工程区域内竖向标高， 平整后进行填埋区现况坑 口线内渗沥液收集主干渠、 新旧防渗层搭接、 锚固及 渗沥液提升泵井的施工。由于整个工作都是在现况 地面标高以上实施， 为防止施工工作过程中渗沥液外 溢， 必须进行必要的降水排水措施， 并严格禁止带水 作业。 工程按照竖向标高 0 ～ 6 m、 6 ～ 12 m 两个阶段实 施。在 0 ～ 6 m 填埋作业过程中根据工程进度进行道 路、 环库围堤、 分区坝及场区排水沟施工工作。以上 工作完成后， 按照相同步骤进行 6 ～ 12 m 填埋作业至 设计高程。具体方案见图 1。 图 1覆盖方案设计 3. 2分区构建 填埋作业分区在运行作业过程中， 由环库围堤及 分区堤坝构成， 考虑到对环境污染的控制， 每个分区 的构建按照 100 m L 其中 100 m 为垂直于分区堤 坝中心线宽度， L 为垂直于环库围堤之间宽度， 为不 定值 。为了有利于填埋作业， 分区堤坝的上部顶宽 为 8 ～ 20 m。 采用冬季垃圾及黄土作为修筑环库围堤的材料; 其他季节的生活垃圾用于填埋库区。在分区的基础 上， 进一步考虑填埋单元构建， 每个填埋作业单元大 小基本上按照 30 m 80 m 控制， 单个填埋作业单元 的作业面积为 2 000 ～ 2 400 m2， 在每个单元之间， 设 置分单元隔堤。 在作业过程中， 生活垃圾由于降解以及各种荷载 的影响要沉降， 所以对于每层平台按照四次填埋作业 进行控制， 每次填埋作业高度为 3 m， 四次填埋作业 方式理论高度为 12 m， 考虑沉降的原因， 最终形成的 高度约为 10 m， 达到一层平台高度。 作业阶段外边坡控制主要是环库围堤道路外边 坡， 外边坡的设计坡度约为 1 2. 5， 由于沉降的原因， 设计坡度会变缓， 当理论高度由 12 m 变为 10 m 时， 堆体的外边坡约为 1∶ 3， 满足阶段性封场和最终封场 的要求 ［3］。 3. 3环库围堤 根据垃圾堆体特性及填埋作业进度， 堆体每10 m 标高分为两个填埋作业阶段， 相应环库围堤亦分段完 成。环库围堤外边坡 1∶ 2. 5， 内边坡 1∶ 1。先用黄土 修筑堤坝， 分层碾压， 超填削坡， 围堤底部设防滑凸 榫。然后在其内侧用冬季垃圾进行分层敷设碾压至 3 m 后， 用黄土修筑堤坝至达到第一阶段高度。环库 围堤内与垃圾的接触面及外侧均铺设 HDPE 防渗膜， 围堤内冬季垃圾堆体中设置临时渗沥液导排渠接至 911 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 填埋区内侧导排系统内， 待一段时间后封闭。 3. 4分区堤坝 分区堤坝分段完成， 每段填埋 7 d， 填埋方式同环 库围堤， 分区堤坝和环库围堤共同形成填埋分区。分 区堤坝以 6 m 为一层， 顶宽 6 ～ 20 m， 边坡 1∶ 1. 5， 第 n 1阶段和第 n 阶段分区堤坝的轴线均相同， 分区堤 坝主要依靠相邻填埋作业面的上升而向上发展， 这样 可保证分区堤坝在空间的位置相对不变。 在将要修筑分区堤坝的一侧铺设 8 m 宽的钢板 路基箱作为垃圾车辆通行道路， 路基箱下铺设 500 g/m2 土工布以保护下面的 HDPE 膜。分区堤坝修筑方向 为从中间向两端发展， 采用上推法， 每 7 天完成一段 分区堤坝， 并在垃圾表面采用 HDPE 膜 2 mm 厚， 双 糙面 进行封包。 3. 5渗沥液、 沼气收集及导排系统 环库围堤及分区堤坝构筑完成后， 应先进行填埋 作业， 并设置沉降观测点， 待沉降稳定后， 按设计高程 对场区竖向再次进行调整。在调整后的场区施工渗 沥液、 沼气收集及导排系统。 渗沥液、 沼气收集渠由 HDPE 花管和卵石沟组 成， 外包有纺土工布， 断面示意图见图 2。渗沥液收 集系统位于密闭膜上， 收集膜上方垃圾渗沥液; 沼气 收集系统位于膜下方， 收集膜下填埋气。HDPE 花管 放置于卵石沟中部 渗沥液收集管底铺 15 cm 的卵石 垫层， 沼气收集管顶铺 15 cm 的卵石层， 花管周围用 卵石填充 。渗沥液最后均经 HDPE 实壁管至坑口 线内主干渠集气 /排水两用井 内设气动式渗沥液抽 水泵 ， 渗沥液和沼气在该井分离， 渗沥液排至提升 泵井内， 通过泵的提升， 被排至填埋区西北侧的现况 渗沥液调节池内。库区内沼气通过集气站收集送至 场区北侧现况沼气利用系统 ［4］。 图 2渗沥液及沼气收集断面 3. 6场区雨水排除系统 为做到清污分流， 减少渗沥液的产生量， 并与填 埋场总体雨水排除规划相结合， 在填埋东区西侧、 南 侧、 东侧新建排水边沟， 将雨水收集后排入北侧现况 雨水沟内。排水边沟为膜结构， 内填充卵石。 3. 7分区堤坝及填埋作业道路结构 分区堤坝及环库围堤道路顶部至下部结构依次 为 450 mm 泥结碎石路面、 550 mm 素土夯实、 2 mm HDPE 膜 道路中间通过 GCL 搭接 。均在黄土或覆 盖土碾压后进行反挖， 然后再进行修筑。在分区堤坝 及环库围堤道路上铺设 8 m 宽的钢板路基箱， 供大型 垃圾车通行使用。 3. 8第二阶段 6 ～ 12 m 平台 在垃圾填埋至 6 m 平台后， 按设计高程对填埋区 竖向进行调整。调整后向上修筑 6 ～ 12 m 分区堤坝 及环库围堤。先在库区填埋垃圾， 待沉降稳定后再次 对场区竖向进行调整， 修建渗沥液、 沼气收集 /导排系 统， 并与下平台输送管相接。 4覆盖方案 4. 1覆盖结构 填埋场的覆盖由多层组成， 主要分为两部分 第一 部分是生态恢复层; 第二部分是防渗及导排层， 由排水、 排气层及防渗层 含保护层 和基础层组成， 详见图 3。 图 3覆盖方案设计 填埋场生态恢复层为营养及植被层， 它能美化周 边环境， 防止雨水冲蚀土壤， 有利于径流的收集及导 排。营养及植被层富含有机物， 其厚度与表层生态恢 复植被种类有关， 若植被为浅根系植物， 则营养及植 021 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期 被层的厚度可相应减少， 否则应相应的增加。 排水层由砂石或土工材料构成， 渗透系数 k 较大， 一般大于 10 －4cm/s， 可收集通过营养及植被层下渗的雨 水， 避免了防渗层同营养及植被层的直接接触， 阻止植 物根系侵入破坏防渗层， 起到一定的保护作用 ［5 ］。 防渗层是覆盖系统的关键， 防渗层主要是阻止雨 水渗入垃圾堆体中， 也能一定程度地防止填埋气体通 过土壤孔隙的迁移扩散。采用材料一般有 HDPE 膜、 膨润土垫、 黏土等组成单层和 或 双层防渗系统。 基础层对整个覆盖起支撑、 稳定作用。该层覆盖 材料可为土壤、 砂砾、 甚至可为一些坚硬的固体垃圾， 如建筑渣土等。基础层的厚度与填埋场的操作规范 有关， 由于填埋场终场以后已经用覆盖土对垃圾进行 了一定程度的压实覆盖， 所以在终场覆盖时， 可根据 现场实际情况对其厚度进行增减。 4. 2方案设计 4． 2． 1基础层 为保证终场覆盖层的稳定性， 垃圾堆填过程中应 做到体形较规则、 垃圾厚度较均匀、 保证压实度基本 相同， 及时对堆体边坡修整。当堆填高度达到 10 m 时， 对堆体边坡及设计平台进行必要平整， 平台排水 坡度为 0. 3 ～ 0. 5 ， 平台表面铺设土工复合排水 网， 用于侧坡渗沥液的导排。 4． 2． 2防渗层 覆盖系统中最关键的是防渗层的选择， 目前主要 的防渗材料有 HDPE 土工膜、 膨润土垫、 黏土。根据 本工程实际情况， 采用大于 5 000 g/m2膨润土垫作为 防渗层方案。 4． 2． 3排水层 排水层采用 5 cm 和 10 cm 的速排笼铺设成枝杈 状组成， 速排笼用 150 g/m2的织质土工布包裹作为反 滤层。 4． 2． 4营养及植被层 考虑覆盖后绿化主要种植浅根的灌木和植草， 故 营养及植被层不必太厚。厚度为 60 cm， 分两层， 下 层 45 cm 为普通土， 上层 15 cm 为营养土， 营养土可 以外购农田耕植土或用普通土掺 10 体积分数 的 东北草炭营养土。 5结语 1 按填埋规模为 2 500 t/d 计算， 工程的实施延 长了填埋场 4 年的使用年限， 在现阶段有效缓解了该 地区垃圾面临无处可填的困境。 2 与传统的坑体垃圾填埋方式不同， 由于堆山 工程是在水平地面标高开始作业， 堆体形成后由于堆 体压力造成的垃圾侧坡外渗的渗沥液必须采取有效 的方式加以疏导， 如果处理不当将会对整个垃圾堆体 的稳定性以及周边的环境造成严重的影响。 3 由于是在现况垃圾堆体上进行堆山填埋， 在填埋 过程中因垃圾分解及荷载的变化， 全场必然会出现较大 规模的不均匀沉降。尽管采取了相应的措施， 但由于其 存在较大的不确定性， 工程设计高程有可能发生明显变 化， 造成新建渗沥液、 沼气等导排系统不能正常运行， 需 随时监测堆体高程变化， 并根据现场实际情况对渗沥 液、 填埋气收集及导排系统进行修正。 参考文献 ［1］韩志威， 王领全， 姚洁， 等． 垃圾填埋场封场与恢复生态设计 ［J］． 环保前线， 2008 3 20- 23． ［2］徐晓兵， 詹良通， 陈云敏， 等． 城市生活垃圾填埋场沉降监测 与分析 ［J］． 岩土力学， 2011， 32 12 3721- 3726． ［3］王进安， 董路． 单元包封密闭式填埋工艺在阿苏卫垃圾卫生填 埋场的探索实践［J］． 环境科学研究， 2012， 25 4 436- 440 ． ［4］邓志光， 蒋卫列， 吴宗义． 渗沥液导排系统特性分析［J］． 环境 卫生工程， 2009 8 4- 6． ［5］李雄， 徐迪民， 赵由才， 等． 生活垃圾填埋场封场后土地利用 ［J］． 环境工程， 2006， 24 6 64- 67． 作者通信处李卓100053北京市西城区中国五洲工程设计集团 有限公司 E- maillizhuo53514 163． com 2012 － 10 － 20 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 92 页 ［8］Kazuhiko T， Ikuo S． Combined desulfurization denitrification and reduction of air toxics using activated coke［J］． Elsevier Science， 1997， 76 6 549- 553． ［9］冯治宇， 胡筱敏， 王英刚， 等． 提高活性焦脱硫脱氮性能的实验 研究［J］． 辽宁工程技术大学学报， 2004， 23 2 280- 282． ［ 10］Polovina M， Babic B， Kaluderovic， et al． Surface characterization of oxidized activated carbon cloth ［J］．Carbon，1997，35 8 1047- 1052． 作者通信处周亚端430081湖北省武汉市武汉科技大学青山校 区人和公寓 7340 E- mail735356330 qq． com 2012 － 10 － 10 收稿 121 环境工程 2013 年 6 月第 31 卷第 3 期