生活垃圾焚烧发电项目垃圾仓变形加固设计实例

谭丰，吕程

（中机第一设计研究院有限公司，合肥230601）

1 工程概况

某生活垃圾焚烧发电项目，建设规模为1×400 t/d机械炉排炉，配置1×9 MW凝汽式汽轮发电机组，年运行小时数≥8 000 h，年处理生活垃圾13.35×104t。综合主厂房中垃圾仓采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用桩筏式基础。垃圾仓平面尺寸为26 m×24 m，垃圾仓底标高为-6.000 m，卸料平台标高为7.000 m，垃圾仓侧壁顶部标高22.500 m。垃圾仓基础筏板厚度1 500 mm；垃圾仓侧壁墙体厚度-6.000～7.000 m、标高为500 mm，垃圾仓侧壁墙体厚度7.000～16.500 m、标高为400 mm，垃圾仓侧壁墙体厚度16.500～22.500 m、标高为300 mm；垃圾仓侧壁混凝土柱截面为1 200 mm×800 mm，柱间距最大为8 m。

此工程按照垃圾仓有效容积不少于7 d的额定垃圾焚烧量设计[1]，垃圾仓内垃圾堆积按照从卸料平台门侧7.000 m标高斜堆至垃圾进料斗侧18.000 m标高设计。设计计算时，垃圾仓内垃圾堆积密度取值5 kN/m3[2]，考虑垃圾仓底部6 m高度范围内有渗滤液聚集，此范围垃圾平均堆积密度取值9 kN/m3。设计垃圾仓储量约6 000 t，能达到约14 d额定垃圾焚烧量。该项目在正常投产运营11个月后，出现垃圾仓周边地坪开裂，垃圾仓侧壁局部变形的情况。

2 垃圾仓变形情况与原因分析

2.1 垃圾仓变形情况

经过对现场的勘测，对变形的垃圾仓部分墙、柱检测和变形观测及对垃圾仓周边局部回填土检测得出以下结果：

经鉴定该项目垃圾仓结构构件截面尺寸、混凝土强度等级、配筋均符合原设计要求。垃圾仓侧壁结构构件最大变形量统计见表1。

表1 垃圾仓侧壁结构构件最大变形量统计

垃圾仓沉降观测共设置观测点7个，经过间隔9 d的2次观测结果比较，最大沉降量变化量为1.43 mm。垃圾仓正负零以下周边回填土压实度采用环刀法检测结果为：垃圾仓炉前上料口侧正负零以下周边回填土压实度为0.89，其余侧回填土压实度为0.94。

2.2 垃圾仓变形原因分析

首先，对原设计进行了复核计算，原设计满足规范要求。其次，对现场运营情况进行了解，发生垃圾仓侧壁变形前1个月左右，运营单位实际统计仓内垃圾储量始终超过9 000 t，仓内垃圾堆积高度除卸料门侧，其余侧均达到了垃圾仓侧壁顶22.5 m标高处，垃圾存储量超出了设计要求的安全值。现场随机抽检仓内上部垃圾堆积密度为7 kN/m3，垃圾含灰土成分较高，实际垃圾堆积密度比设计取值大。垃圾仓底部渗滤液位高度达到10 m左右，且较长时间滞留在仓内。垃圾仓正负零以下周边回填土部分区域施工质量不满足设计要求。

以上情况分析得出结论：垃圾仓整体未出现不均匀沉降，垃圾仓侧壁变形以竖向平面外变形为主，垃圾仓变形较大的地方出现在垃圾堆载较高的侧壁0～8 m标高范围内。其中，炉前垃圾仓侧壁变形较大，已超出设计允许范围。为了继续满足项目运营要求，经鉴定，须对垃圾仓结构进行加固处理。

3 垃圾仓变形加固方案

3.1 垃圾仓正负零以下周边回填土及地坪加固

根据本工程情况，对垃圾仓正负零以下周边回填土进行加固，加固方案采用地聚合物压力注浆处理[3]，增加垃圾仓周边地下土体对垃圾仓侧壁的约束。具体参数：注浆孔孔径90 mm，钻孔深度6.5 m，间距1 m左右。注浆材料流动度（15 min）≤30s，终凝时间≤120 min，3 d抗压强度≥35.0 MPa，注浆量按120 kg/m3，注浆压力1.0 MPa。对局部开裂的地坪拆除，重新施工1层配筋刚性地坪，增加对垃圾仓侧壁的侧向约束刚度。

3.2 垃圾仓侧壁结构构件加固

根据现场垃圾仓侧壁变形情况，结合现场施工条件，采用外加预应力加固法[4，5]，在垃圾仓侧壁四周外围4 m标高处设置一道钢结构撑杆预应力钢绞线环箍加固。具体方案布置见图1。

图1 垃圾仓侧壁结构加固具体方案布置图

钢结构撑杆对柱的支撑力为1 600 kN，共设置3组钢绞线：钢绞线A，3束共36根，张拉力共4 800 kN；钢绞线B，2束共24根，张拉力共3 200 kN；钢绞线C，1束共12根，张拉力共1 600 kN。钢结构材质为Q345B；钢绞线抗拉强度设计值为1 320 N/mm2。钢绞线张拉施工时对垃圾仓扶壁柱水平位移进行观测，施工按预应力钢绞线张拉力及垃圾仓扶壁柱变形量进行双控。

根据以上方案加固，按垃圾仓上部实际垃圾堆积密度7 kN/m3，考虑垃圾仓底部6 m高度范围内有渗滤液聚集，此范围垃圾堆积密度按照9 kN/m3进行复核计算，仓内垃圾堆放高度最大可以到20 m标高处，最大垃圾储存量约9 000 t，可满足20 d的额定垃圾焚烧量。

4 结语

本工程原设计满足相关规范要求，但设计时考虑垃圾仓安全富余度偏低。目前，国内大部分地区垃圾未进行分类化管理，运送至焚烧发电厂的生活垃圾成分较复杂，垃圾实际堆积密度在设计阶段不能十分准确的取值。部分企业运营阶段管理不严格，导致垃圾仓内垃圾及渗滤液存储量严重超出设计允许的范围。所以，垃圾仓结构设计时应根据项目接收的生活垃圾成分专门研究确定垃圾堆积密度，垃圾仓内垃圾存储量建议按照满载最不利情况进行结构设计，并在经济合理的情况下，适当考虑结构安全富余度，尽量避免出现垃圾仓变形的隐患。