某市旧简易垃圾填埋场封场整治

吴世强

（中城科技（深圳）有限公司上海分公司，上海 200051）

近些年来国家经济快速增长，城市化进程越来越快，很多城市原有的旧简易垃圾填埋场所在区域划分为城市规划建设用地，将来在其周边将建设中小学以及居民小区等环境敏感因素。然而因历史原因，许多旧简易垃圾填埋场在建场时未做防渗处理，在封场时也仅采用黏土覆盖的简易封场方法，对周边环境造成了巨大威胁。由此可见，对城市旧简易垃圾填埋场再次进行规范性封场具有较大的现实需求。

1 工程概况

该市旧垃圾填埋场占地面积约4.3公顷，垃圾主要堆积范围面积约3.6公顷，库容98.55万m3，垃圾堆体高度约为33m，原生活垃圾日处理量为100t/d。该垃圾填埋场分三期建设，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，之后停止运营，使用年限为27a。截至2018年，填埋场已经停止运营近5年时间，垃圾填埋场停止运营后覆土厚度平均1.5m。

经过现场踏勘，该垃圾填埋场部分垃圾裸露，轻质垃圾四处飘散，同时垃圾臭气四溢，滋生蚊蝇及鼠类，对周围卫生环境产生恶劣影响，图1为该垃圾填埋场场地污染现状。

图1 场地污染现状

该旧垃圾填埋场虽已停用5a，根据现状调研情况分析，存在以下问题：

1）垃圾直接自然堆放，未经过压实、日覆盖等方式进一步处理，同时存在污泥直接倾倒现象，污泥暴露在空气中，蚊蝇滋生，污染大气，严重危害人体健康。

2）未设置防渗措施，未做渗滤液收集处理。原有截洪沟被垃圾掩埋，雨污分流作用完全丧失，地表水流入垃圾堆体后，产生大量渗滤液，污染地下水体和土壤。

3）填埋气（沼气）直排，无任何收集和处置措施，对周围居民的安全构成潜在威胁。

由于上述填埋场场地污染情况，使得其与周边环境及发展规划无法协调，严重破坏土地的价值，不利于当地土地资源的释放与利用。且该填埋场所在区域成为城市规划建设用地，其片区控规已完成，中学预计在两年内建设完成，同时将在学校附近建设居民小区与商业区，因而填埋场封场整治行动势在必行。

2 堆体检测及地质勘查

为了更加清楚了解和掌握填埋场垃圾堆体内部的具体情况，除地质勘测外，本工程还对该垃圾填埋场进行了3D检测的工作，检测项目包括堆体几何参数、堆体气固液三相分布和垃圾渗滤液通道等。

该市旧垃圾填埋场项目检测所使用的技术为增强型3D扫描探测技术（基于高密度电阻率法、地质雷达法、多频电磁法等），是一种高密度电阻率法为主、地质雷达法与多频电磁法为辅的高精度探测技术，高密度电阻率法是一种在方法技术上有较大进步的电阻率法。就其原理而言，它与常规电阻率法完全相同。高密度电阻率法实际上是一种阵列勘探方法、野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上、然后利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现数据的快速和自动采集，当将测量结果送入微机后，还可对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种图示结果，检测方法如图2所示。

图2 检测方法示意图

经检测结果，旧垃圾填埋场内未发现明显的渗滤液通道，但存在渗滤液在场地聚集现象；填埋场垃圾埋深最深处为33m，与相关地勘结果一致。检测结果如图3所示。

图3 检测结果示意图

图例说明：线型1包围区域为填埋场范围，线型2包围区域为含液体的平面位置，线型3包围区域为渗滤液聚集区。

3 项目总体方案

综合考虑到当地规划要求及填埋场对周边环境的影响，现对旧垃圾填埋场进行规范封场处理，其方案内容如下。

3.1 分区设计

该市旧垃圾填埋场于1985年开始建设，至2012年停止使用，期间共分为三期建设，不同时期建设区域垃圾堆放年限不同，地形也不同；考虑到垃圾填埋场整治的难易与经济的适用性，现将垃圾填埋场分为A、B、C三区，并适当扩大填埋场整治面积，降低整治风险。A区为一期建设填埋所形成的区域，该地区相对平坦，处于填埋场西南方向，垃圾堆放年限较长，物化性质相对稳定；B、C区为二、三期建设填埋所形成的区域，该地区为斜坡，西南往东北地势增高，直至地势最高点后渐于平缓。

完成分区后，可根据不同的区域进行堆体整形、整治，有利于工程项目的实施，在达到整治要求的条件下，降低整治难度与成本。

3.2 堆体整形

（1）A区

A区处于填埋场入口处，地势较低且平坦，若是将其整形成堆体边坡，则需大量的填方，且工程量太大，故该区按堆体顶面的方式进行整形。整形时，该区坡度不宜小于5%，且不宜大于10%，由中心向四周进行放坡，与堆体斜坡B区形成一条地势最低点沟渠，该渠可作为填埋场的坡脚排水沟。

（2）B区

B区为填埋场堆体斜坡，其自然坡度在（1∶1.1）～（1∶3），为保证封场后堆体的稳定性，需对B区进行放坡处理。先采用杂填土对边坡进行修整，其修整设计应满足封场覆盖层的铺设和封场后生态恢复与土地利用的要求。再结合封场规范对填埋场边坡、顶部坡度和台阶高差的要求，将B区边坡坡度整形为（1∶3）～（1∶10），边坡设置一级平台，平台宽为3m。

（3）C区

C区北面靠近山坡岩石，为填埋场堆体顶部，地势处于填埋区最高点。根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB51220—2017）中要求，堆体顶部整形坡度宜为5%～10%。根据现场地形情况，该区设置坡度为5%～10%，由坡顶中心位置向四周放坡，场地分区图如图4所示。

图4 场地分区图

3.3 封场覆盖工程

本封场覆盖方案设计从下往上依次为排气层、防渗层、排水层和植被土层，封场覆盖方案如图5所示。

图5 封场覆盖方案

3.3.1 排气层

排气盲沟设计：将堆体顶部原有黏土层挖开，其挖开宽度为800mm，在该宽度下将垃圾层挖成断面为长×高为800mm×500mm的长方形，将孔径为20～40mm的碎石（碎石不应使用石灰石）铺设至断面。碎石用土工滤网包裹，滤网规格为200g/m2，孔径小于碎石的最小粒径，最后回填黏土至原来标高。每40m铺设一条平行导气盲沟，交叉处盲沟所成角为60°，三条不同角度的导气盲沟形成等边三角形。

3.3.2 防渗层

防渗层采用1.5mm厚双糙面HDPE膜，HDPE膜上铺设规格为300g/m2无纺土工布，膜下为原有覆盖黏土层。在堆体整形过程中，某些区域由于整形导致黏土层较薄，已不能作为保护层，因此在黏土层上铺设一层无纺土工布（300g/m2）作为第二保护层。为防止封场后的HDPE膜因摩擦力不够而脱落，HDPE膜在填埋场四周以及边坡中间平台应分别进行锚固，锚固HDPE膜搭接重合宽度大于0.3m。

3.3.3 排水层

由于堆体坡顶（C区）和填埋场入口处（A区）坡度小，采用厚度为7.5mm的复合排水网排水效果相比使用粒径20～40mm碎石较差，故A区与C区排水层使用碎石进行铺设；堆体边坡（B区）复合土工排水网进行铺设。A区与C区碎石铺设厚度为300mm，碎石层上部铺设规格为200g/m2土工滤网进行保护；B区复合土工排水网铺设厚度为7.5mm，搭接重叠宽度至少为300mm，每隔500mm进行塑料绳拴接。

3.3.4 植被土层

植被土层铺设在排水层上保护层上，厚度为500mm的黏土，分层铺盖并压实，压实度不宜小于80%；再铺上厚度200mm的植物营养层，最后进行植物的栽种。

3.4 地下水污染控制工程

3.4.1 垂直防渗平面设计

根据《生活垃圾卫生填埋场封场技术规范》（GB51220—2017）中规定，地下水受填埋场污染时，可根据现场调查的结果，确定污染的原因和程度，有针对性地选择合适的控制措施。下列有三种方案可作为垂直防渗的布置方法：

方案一：在垃圾堆体四周设置垂直防渗；

方案二：在垃圾堆体所在区域地下水流向的上游设置垂直防渗；

方案三：在垃圾堆体所在区域地下水流向的下游设置垂直防渗，并在垂直防渗设施内侧（靠垃圾堆体的一侧）实施地下水抽排。

综上所述，由于该垃圾填埋场周围建有学校，且地下地质条件受多种因素影响，为了消除隐患，本项目采用方案一：在垃圾堆体四周设置垂直防渗墙，防渗墙至隔水层（中风化花岗岩层）内2m深度，使其形成一个全封闭的垂直防渗系统。

3.4.2 垂直防渗竖向设计

由于垂直防渗墙需设置在隔水层下2m处，而中风化花岗岩层可视为隔水层，因此防渗墙的设置平均深度为22m，具体需根据不同的位置进行不同深度的设置。

3.4.3 压密注浆施工方法

其具体施工如下：

①注浆孔距0.8m，排距0.6m，等腰三角形布设成两排，钻孔孔径（直径d）为168mm。

②注浆孔内注入封闭泥浆，注浆孔垂直度偏差应小于1%。

③待封闭泥浆凝固后，捅去注浆管的活络堵头，然后提升注浆管自下向上或自上向下对地层注入水泥浆液，注浆管每次上拔高高度0.5m。

④按跳孔间隔注浆方式，并采用先外排后内排的注浆施工方法。

如图6为压密注浆示意图。该方式形成的防渗墙厚度至少为700mm。

图6 压密注浆示意图

3.5 地表水导排工程

填埋场地表水导排设计主要是实现两大作用，分别为：一是阻碍场区外地表水流入场区内；二是防止场区内地表水汇聚于场区冲刷封场覆盖土。因此在封场覆盖后的填埋场设置排水沟。排水沟设置情况分别如下：

（1）在场区中间平台内侧修建平台排水沟。该排水沟采用矩形明沟，混凝土结构，沟宽400mm，深400mm。平台排水沟主要利用中间平台的坡度，在重力作用下，经中间平台内平台排水沟收集到的地表水由中间朝两边流向坡脚排水沟内。

（2）在填埋场四周修建坡脚排水沟。坡脚排水沟分为两个部分：第一部分为防止场区内地表水冲刷覆盖土层，在A区与B区的交接处修建坡脚排水沟；该处排水沟采用矩形明沟，沟宽400mm，深600mm；第二部分为防止填埋场周边地表水流向场区，在填埋场四周修建坡脚排水沟；排水沟采用矩形明沟，混凝土结构，沟宽400mm，深400mm。

3.6 填埋气收集处理工程

本填埋场填埋气收集处理工程位于规划区内，封场设计应与规划相协调，因此本工程填埋气体导排系统设计采用水平导气盲沟、导排竖井和输送管道组成的填埋气体收集系统。

填埋气导排竖井的布置位置在水平导气盲沟交汇处，其导气方式为：垂直竖井导排、堆体内粗大建筑垃圾、水平导气盲沟三者相结合。导气竖井通过钻孔设置，钻孔深度为15～28m，以距离填埋场底部5m以内为宜，具体钻孔体深度还需根据检测的垃圾堆体填埋高度来进一步确定。钻孔孔径为800mm，钻孔后放置外包200g/m2土工滤网的HDPE导排花管（DN200）作为填埋气体垂直排放井，导排管上端不开孔，下端宜用长条形孔，且开孔率大于2%，四周宜用级配碎石填充。在导气管上端铺设1m厚的黏土，黏土高度应与垃圾堆体表层高度相同，因此垃圾堆体表层进行压实覆盖，以达到防渗的目的。

填埋气导排竖井的设置间距为50m左右，导排竖井之间的相互位置呈等边三角形形状，共设置17个导排竖井。导排竖井与DN200的HDPE横向输气干管之间由DN100的输气支管相连，在连接管上设置调节阀。将输气管敷设在土层下，输气支管的位置在填埋气导排竖井形成的等边三角形中心平行线位置，确保气体进入输气支管距离相等。最后输气支管接入输气主管，输气支管上布设氧含量监测报警仪，确保填埋气体中氧含量达到安全限值，将填埋气抽入燃烧装置进行燃烧。

3.7 渗滤液导排处理工程

为了使渗滤液更顺畅地从堆体中导出，又能防止其从垃圾堆体的边坡析出，本工程采取渗滤液导排盲沟和渗滤液导排竖井进行收集。

3.7.1 渗滤液导排盲沟

根据填埋场现状，填埋场导排盲沟位置设置在B区标高位于230～231m处，其设置在垃圾堆体内部，距表面深度约1 000mm。导排盲沟的高为500mm，底宽为600mm，顶宽为800mm；盲沟内填粒径为20～30mm的碎石，粒径按上细下粗设置；盲沟内铺设DN200的开孔HDPE花管，沟外包200g/m2土工滤网以防淤堵。

3.7.2 渗滤液导排竖井

根据检测成果说明，旧简易垃圾填埋场内未发现明显的渗滤液通道，但部分区域存在渗滤液聚集，由于已设填埋气导排竖井基本布满填埋场，且该填埋场部分填埋气导排竖井符合渗滤液导排的共用条件（垃圾层厚度较深、该位置聚集了大量的渗滤液、该点在垃圾层属地势低点）。因此，渗滤液导排竖井与填埋气导排竖井共用。

在导排竖井底部放入防爆深井泵，通过液位开关进行自动启停，将堆体内的渗滤液进行抽排；深井泵共3台。深井泵抽排后的渗滤液经导排支管收集汇聚于渗滤液输送管。渗滤液输送管沿地面敷设，主要将抽排的渗滤液汇至渗滤液收集池。

3.7.3 生态恢复及土地利用

本项目建设前为垃圾填埋场，其垃圾随意堆放不仅造成周围环境的污染，而且严重影响了区域景观的美感。垃圾填埋场经过封场后，需要对其实施生态恢复。生态恢复所用的植物类型宜选择浅根系的灌木和草本植物，以保证封场防渗膜不受损害。

4 效益分析

本项目的实施对于保护土地资源，利用土地资源建设主题公园，对居民身心健康有着极大的意义；本项目的实施还减少了蚊虫传染，防止渗滤液污染地下水，对居民身体健康效益很大；此外，在封场完成后需3人进行维护管理，为该市居民增加了就业机会。