生活垃圾卫生填埋场扩容建设探讨及工程实例

卢圣良，罗卫华

（1.广州中和环境科技有限公司，广东 广州 510000；2.广东省建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

1 项目概况

广州市某生活垃圾卫生填埋场位于广州市白云区太和镇兴丰村，建成于2002年，总面积为92 hm2。伴随着广州李坑生活垃圾卫生填埋场、大田山生活垃圾卫生填埋场等相继封场，该生活垃圾卫生填埋场成为广州市中心城区唯一的生活垃圾卫生填埋场[1]。2013年，为破解“垃圾围城”的困境，缓解中心城区生活垃圾的处理压力，确保生活垃圾处理的可持续性，需对广州市中心城区唯一的生活垃圾卫生填埋场所进行扩容建设[2]。为达到增加垃圾填埋库容的目的，需要充分利用场地红线范围内的现状山体，抬高填埋区周边道路标高，并将场内填埋区的南部挡坝加高。

2 挡坝选址方案论证

2.1 加高挡坝方案一——清理存量垃圾

在现有渗滤液处理厂不搬迁的情况下，要加高垃圾挡坝，需清理第六填埋区已经填埋的存量垃圾（图1）。

图1 第六填埋区存量垃圾分布

2.2 加高挡坝方案二——不清理存量垃圾，异地重建渗滤液厂

在不清理转运现状已填埋垃圾的情况下，加高垃圾挡坝，需拆迁南部的渗滤液处理厂[3]（图2）。

图2 第六填埋区坝体加高剖面

2.3 方案确定

经勘查发现原有坝体已经存在滑坡现象[3]，在对坝体进行加高的同时，必须对原有的挡坝进行相应的加固。

方案一：加高南部挡坝坝体，清理存量垃圾。存量垃圾平面投影占地面积达5.7万m2，预测垃圾量约为118.6万m3，垃圾数量巨大，无处进行堆放。同时，清运工作容易破坏防渗系统，导致渗滤液下渗，污染地下水等，存在很大的环境污染风险。

方案二：对原挡坝进行加固后，在其基础上加高坝体，无须清运大量的垃圾，对原有防渗系统基本没有影响，不存在环境污染的风险。另外，渗滤液处理厂占地面积不大，可在场内选址重建。

经综合比较后，选用方案二。

3 挡坝设计

3.1 地形地貌

坝址处为较开阔“U”字形谷，右岸山体较单薄，山势较缓，其下游为垃圾渗滤液调节池；左岸山体较雄厚，山坡坡度为30°~40°。右岸山脊走向为东北向，呈长条形；左岸山脊走向大致呈正北向。

3.2 地层岩性及风化深度

地层岩性主要为硬塑砂质黏土和混合花岗岩。

两岸山体地质情况从上至下可分为：硬塑砂质黏土8 m，承载力220 kPa；全风化混合花岗岩9 m，承载力350 kPa；强风化混合花岗岩12 m，承载力700 kPa；下部为中风化岩，承载力2000 kPa。两岸弱风化带顶面埋深为17~29 m。

河谷地质情况从上至下可分为：硬塑砂质黏土4 m，全风化混合花岗岩2 m，强风化混合花岗岩0~10 m，下部为中风化岩。河床弱风化顶面埋深6~16 m。

3.3 坝型比选

坝轴线剖面呈较开阔的“U”形，中风化带顶面埋深两岸为20~29 m，河谷段为6~16 m。由于两岸山体均较低矮，右岸长条形山体较为单薄，并且其下游存在一处由人工开挖而形成的垃圾渗滤液调节池，若要建拱坝，左、右岸需设置刚性混凝土墩体并用素混凝土填平现有调节池来弥补地形上的不足，因此，坝址所处地形不适合建拱坝。

如果建重力坝拦渣，地基持力层需置于强风化混合花岗岩层中部，岸坡段需下挖17 m，河谷段需下挖10 m，开挖量和施工难度都较大。

当地材料坝对地基要求低，坝基可置于未扰动砂质黏土层上，开挖对周边已建设施影响最小，施工简单。加之当地可供筑坝的天然石料丰富，从工程安全性、施工进度和工程造价的角度出发，坝型推荐采用当地材料坝。

目前，当地坝型方案有堆石坝、风化料分区坝、混凝土重力坝、混凝土拱坝和加筋土坝5种方案，以下为5种坝型方案的比较分析。

（1）坝型布置方面，堆石坝及风化料分区坝体型较大。

（2）地形、地质方面，混凝土重力坝及混凝土拱坝对地基要求较高，地基需置于中风化岩中部，基础开挖量最大，且开挖对周边建筑物影响最大。而加筋土坝、堆石坝及风化料分区坝对地基要求较低，只需基面清除填埋垃圾及表层松土后即可筑坝。

（3）主体工程施工工期方面，重力坝方案可选用碾压工艺，从而缩短工期。

（4）施工对环境的影响方面，堆石坝需开采大量石料，对环境影响最大，风化料分区坝次之。重力坝由于基础开挖爆破石方，对周边建筑物产生的影响较大。拱坝方案为抵抗重力墩传导的下滑力，需将下游调节池填平并加建重力墩和传力墩，对周边影响大。

（5）投资方面，风化料分区坝方案投资最小，其次为加筋土坝、堆石坝、混凝土重力坝、混凝土拱坝。

综上所述，5种方案的坝型布置对垃圾填埋的影响相差不大。造价方面，混凝土重力坝、混凝土拱坝的投资较大，因此推荐选择加筋土坝、堆石坝及风化料分区坝。

而风化料分区坝的占地面积最大，需要全部搬迁渗滤液厂，在工期上不能满足要求。在用地面积相同的情况下，相比加筋土坝，堆石坝坝基的占地面积较大，会导致配电房、提升井等构筑物的面积被占用，因此推荐选择加筋土坝方案。

3.4 挡坝的稳定性计算

南侧挡坝设计高度为35 m，采用分级放坡，每10 m高设一处2 m宽的平台，根据现场地形，坡率采用1:1，坝体内设置土工格栅，坝体采用砂质黏性土压实堆填而成[4]，坝体及垃圾土体力学参数如表1所示。

表1 力学参数

应用岩土软件进行边坡稳定分析，得到正常条件下坝体整体稳定安全系数为1.319（≥1.20），地震条件下坝体整体稳定安全系数为1.187（≥1.10），两者均满足最小安全系数要求，如图3、图4所示。由此可以看出，南侧挡坝稳定性能够满足要求。

图3 正常条件下坝体整体稳定安全系数

图4 地震条件下坝体整体稳定安全系数

3.5 垃圾填埋堆体的稳定性计算及控制措施

垃圾填埋堆体采用1:3放坡，每坡高10 m处设置一个宽3 m的平台，要求垃圾填埋时应分层回填压实。垃圾土体的力学参数如表1所示，可计算得出在正常条件下和地震条件下垃圾填埋堆体的稳定安全系数分别为1.460（≥1.20）及1.342（≥1.10），故垃圾填埋堆体稳定性能满足要求。

同时，可通过以下措施，控制和降低垃圾填埋堆体的水位，进一步提高垃圾填埋堆体的稳定性和安全性[5]。

（1）设置坝脚渗滤液导排系统，控制坝脚水位。所有渗滤液导排主管穿坝后进入坝体南部新建的渗滤液提升池，通过池内的潜污泵提升到渗滤液调节池。

（2）设置分层水平导排盲沟及深层抽排竖井，形成有效的立体导排系统，控制和降低垃圾填埋堆体水位，确保垃圾填埋堆体的安全。

（3）结合水位控制措施，实施深部填埋气导排，提高填埋气收集率，控制与消减温室气体及臭气。

4 工程经验总结

（1）对垃圾填埋场进行扩容时，应尽量避免搬迁现状已填埋的存量垃圾，从而减少环境污染。

（2）对垃圾填埋场进行扩容改造时，应注意控制垃圾填埋堆体的水位及堆体的稳定安全，结合场内地形选择最优的堤坝改造方案。

（3）从工程安全、施工进度和工程造价的角度出发，坝型推荐采用当地材料坝，并尽量降低对现状垃圾填埋堆体的影响。

5 结语

垃圾填埋场是垃圾处理最终端的兜底设施，具有处理费用低廉、抗冲击负荷强、处理量大和处理彻底等优点，在我国众多城市得到了广泛的应用。在全国各大城市生活垃圾大幅增加的背景下，垃圾填埋场扩容问题日益突出，因此，本文通过对广州市某生活垃圾卫生填埋场扩容建设进行探讨，以期为今后相关工程提供参考。