解决大型城市生活垃圾卫生填埋场库区施工难题探索
2014-01-31邱昭雯王海明
邱昭雯王海明
(1深圳市下坪固体废弃物填埋场 广东深圳 518000 2深圳市罗湖区建筑工务局 广东深圳 518000)
1 概述
利用山体山谷自然形成的山坳地形地貌,经过专门的设计、施工,修筑水平防渗结构层,作为垃圾卫生填埋场用途。填埋场的施工由于地形地貌、水文地质复杂,容易发生边坡滑坡现象,及施工场地范围较大、雨季露天施工土石方工程造成水土流失,给施工带来了极大的难度。
2 地下水丰富地区如何使用纳基膨润土垫GCL防渗层
HDPE防渗膜(以下简称防渗膜)是垃圾卫生填埋场的生命,是填埋场不发生垃圾渗滤液渗漏的基本保障。如何保证防渗膜的质量,是整个填埋场库区工程的关键。
由一层性能持久的天然钠基膨润土夹在上下两层土工布之间组合而成的工业成品材料称为钠基膨润土垫GCL,其渗透系数K≤5.0X10cm/s,通常用在垃圾填埋库区场底,放置在防渗膜底下,主防渗层做法为单层膜2.0防渗膜+GCL,或双层膜2.0防渗膜+1.5防渗膜+GCL,其优越性是GCL可取代防渗膜下的粘土层(厚度50cm-100cm)。其特点是:当上层防渗膜被刺穿成洞,GCL因为具有高膨胀性能,可自动修补漏洞。钠基膨润土垫GCL还具有永久不老化性能,既是防渗膜下保护层,自身又是优良的防渗材料。
但是,在地下水丰富的地区,由于GCL具有水化的特性,垃圾填埋场GCL防渗层不宜直接与基底接触。由于库区边坡通常单独使用防渗膜作为主要防渗层,在场底采用防渗膜+GCL作为主防渗层,在边坡与场底交界处,边坡防渗膜与场底防渗膜焊接成整体,成为膜上垃圾渗滤液与膜下地下水的隔离层,在场底的GCL层由于不是封闭的,其上面和下面均容易进水,当边坡的膜下水进入场底防渗膜与GCL层之间时,由于GCL的材料特性,遇水即膨胀且场底防渗膜与GCL层之间的进水难以排出,当水量越积越多时,形成膨胀包,呈现橡皮艇现象。当GCL层下面与地下水接触,GCL材料遇水即预先膨胀板结,失去了GCL防渗层作为修补防渗膜漏洞的作用。
因此应当优化设计,一是单层膜做法:将边坡上的泉眼用小盲沟引到坡脚盲沟。在边坡与场底交界处,防渗膜下安装HDPE排水花管盲沟,并用防渗膜隔离,防止盲沟水与场底GCL接触。当场底有可能接触地下水时,不能使用GCL防渗层。二是双层膜做法:在地下水丰富的地区,如需加强场底的防渗力度,把GCL放在2.0防渗膜与1.5防渗膜之间,由于边坡与场底的2.0防渗膜与1.5防渗膜分别焊接成整体,地下水不能进入2.0防渗膜与1.5防渗膜之间,因此,GCL不会受到地下水的侵扰。
3 危岩、滑坡地段库区边坡治理
生活垃圾卫生填埋库区宜根据地质、地形条件及工程要求,因地制宜设置边坡,避免形成深挖高填的边坡工程,每级边坡垂直高度不宜大于10米。为了方便施工,每级边坡平台宽度(含锚固沟宽度)不宜小于3米。
库区边坡及场底土体强度参数对边坡稳定安全有较大影响,库区边坡和场底应坐落在稳定安全的原生坚固实土上,遇到软弱土质和未达到设计承载力要求的土质应进行置换处理,保证土质密实度达到93%及满足设计承载力。
在填埋场库区建设区域,由于周边环境破坏、水文地质的影响及历史地理的变化,出现古滑坡现象。或由于对边坡及场底土体的开挖修整,造成了对原有较稳定土体的破坏,容易产生滑坡现象,当发现填埋场库区周边土体地质和环境条件很复杂、稳定性极差、边坡土体出现裂缝或塌方、有古滑坡现象或因开发产生危岩、滑坡地段时,设计及施工应进行专门论证,进行边坡治理设计及边坡稳定性评价。
3.1 对滑坡体的治理
组织勘察设计单位对滑坡体进行勘察测量,测量出滑坡边缘距离、边坡破裂角、坡高、坡度、岩土的参数等,详细分析土体的安全稳定性,视滑动面积的大小采取不同的治理方法,边坡支护结构应经设计计算和验算。
当滑动的面积较小,且直接挖取滑动体后对土体稳定性影响不大,可挖取外倾软弱土体,修整出稳定的坡度。
当经过分析古滑坡地形地貌相对较稳定,可适当处理1)坡脚压载的方式,稳固滑动土体。2)对滑动土体打锚杆(索)支护结构加固滑动土体。
滑坡体较大,可采取的治理方法为:1)卸载,可挖取外倾软弱土体,修整出稳定的坡度。2)坡脚压载的方式,稳固滑动土体。3)对滑动土体打锚杆(索)支护结构加固滑动土体。4)在坡脚加挡土墙,或做锚杆(索)挡土墙支护结构,但此方法要考虑与周边边坡坡度平滑过渡,方便铺设防渗结构层。
3.2 对边坡稳定的相关环境进行有效保护
在边坡的施工期和使用期,应控制不利于边坡稳定的因素产生和发展。不应随意开挖坡脚,防止坡顶超载。应把地表水和地下水引导出来,避免水体渗人坡体,并在坡顶修筑截水沟。并应对有利于边坡稳定的相关环境进行有效保护。
在施工和使用期间应由对边坡进行水平位移监测和垂直位移监测。
4 施工期间水土保持措施
大型垃圾填埋库区工程施工期对选址区生态破坏严重,尤其是大量土石方开挖和临时施工道路路基高挖低填,对区域水土生态环境影响较大。因此,从水土保持、生态保护角度考虑,填埋场库区工程建设,特别是土石方开挖工程,应避开雨季施工。但是,一般情况下由于填埋场工程占地面积较大,施工周期较长,同时遍地开花开挖土石方工程造成难以承受的水土流失情况,及施工工期要求等,不可避免的要在雨季施工土石方工程,因此,填埋场水土流失的特点是:突发性和持续性并存、水土流失危害严重、及水土流失集中在配套工程区,在施工前做好水土保持措施至关重要。
设置水土保持设:由于工程的特殊性,大型垃圾填埋库区工程一般采取分期分区建设,即存在边建设边收纳填埋垃圾的状况,因此,填埋场的水土保持措施要从全场及周边范围考虑。进行现场地形地貌踏勘与分析,工程区域周边应设置水土保持设施主要包括:排洪设施:填埋区库区外围截洪沟、填埋区上游排洪明渠、填埋区下游排洪箱涵及垃圾体内排水暗沟等。护坡设施:填埋库区临时边坡土工布防护、永久边坡草皮护坡及垃圾坝。弃土区:在施工期间,弃土区裸露相当严重,应做水土保持应急防护,如铺设防雨土工膜,修建排水沟,停止弃土区域种植草皮等。
在主体工程施工期间,应做到以下要求:注意降雨预报,按施工方案采取必要的安全防护措施,布置有效、系统的水土保持工程措施(主)和生物措施(辅),整个场地在施工期应形成拦挡坝、排水沟、沉砂池系统,由于工程地处山丘谷地,周边基本无排洪设施,垃圾体忌水浸,因此,防洪是水土保持考虑的重点。另外,必须重视生态保护,尤其在场地清理前,对一些乡土树种(大树:胸径>10cm)进行迁植保护。
库区边坡平台水土保持措施,对于工程施工区域,为了防止雨季施工期间对垃圾卫生填埋场库区边坡造成冲刷,把锚固沟设计为凹下20cm的沟槽,即锚固沟填土高度比平台低下20cm,使锚固沟形成沟槽状,在未施工防渗膜时,用于排放雨季施工时边坡平台产生的地表水,并在地形变化的冲沟地段设置竖向盲沟,导排各平台锚固沟收集的雨水。在锚固沟回填土上施工防渗膜后,上面做碎石盲沟,凹下20cm的沟槽同时使垃圾填埋之前地表水形成有组织排放及垃圾填埋之后渗滤液有组织排放。
5 结语
大型城市生活垃圾卫生填埋场库区施工的难点是:在地下水丰富的地区,GCL防渗层不宜直接与基底接触。若是双层膜做法,把GCL放在2.0防渗膜与1.5防渗膜之间。在填埋场库区建设区域,当边坡土体出现裂缝、塌方或滑坡地段时,设计及施工应进行专门论证,进行边坡治理设计及边坡稳定性评价。并应进行卸载、坡脚压载、锚杆(索)支护结构、挡土墙支护结构等工程措施。填埋场库区工程建设,特别是土石方开挖工程,应避开雨季施工。应在施工前做好拦挡坝、排水沟、沉砂池等水土保持系统工程。并应对有利于边坡稳定的相关环境进行有效保护。