利用垃圾堆體中側(cè)滲現(xiàn)象強化滲瀝液導排途徑探討

曲偉國，劉樹峰，靳俊平，李瑞華

（中國市政工程華北設計研究總院，天津 300074）

1 滲瀝液導排不暢的現(xiàn)象和原因分析

根據(jù)調(diào)研和現(xiàn)場勘察，目前國內(nèi)生活垃圾填埋場滲瀝液下滲通道不暢的現(xiàn)象較為普遍，致使?jié)B瀝液側(cè)滲現(xiàn)象嚴重，造成垃圾堆體或臨時封場坡面滲瀝液外溢，污染嚴重且難以解決。此類現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于滲瀝液導排系統(tǒng)（導滲層和導排穿孔管）堵塞造成排水不暢、黏土覆蓋也是造成滲瀝液下滲困難的原因之一［1-2］。另外，垃圾成分中難以降解的物質(zhì)也是主要原因。

滲瀝液主要是由垃圾填埋場范圍內(nèi)的降水滲透轉(zhuǎn)化、地下水的侵入（采用水平防滲系統(tǒng)的垃圾填埋場此種影響概率比較?。┮约袄旧硭徒到獾乃中纬?。影響滲瀝液產(chǎn)生量的因素主要有降水、地下水侵入、垃圾成分、水分蒸發(fā)、清污分流的程度（包括截洪溝設置和臨時覆蓋）、垃圾堆體臨時封場的地表徑流等。但是垃圾滲瀝液的主要來源是降水。

堆體內(nèi)所產(chǎn)生的滲瀝液在重力作用下滲匯集到滲瀝液導排系統(tǒng)中，在填埋作業(yè)過程中通過每日覆蓋、壓實、清污分流等措施減少滲瀝液的產(chǎn)生量，但是隨著垃圾堆體厚度的增加，垃圾層滯水、阻水的現(xiàn)象越來越明顯，致使?jié)B瀝液下滲困難，從而形成了滯水層。

造成垃圾堆體滯水層的原因：①高濃度的有機物和無機物是導滲層堵塞的主要原因，堵塞導致導滲層空隙率減少，滲透率下降。②黏土覆蓋后，形成黏土阻水層。但是目前國內(nèi)許多大中型生活垃圾填埋場已經(jīng)使用HDPE膜作為覆蓋材料，因此黏土形成阻水層的幾率減少。③垃圾中塑料包裝袋的比例較大，其在垃圾堆體中很難降解，當有機物質(zhì)降解后，在重力壓實作用下，塑料包裝袋形成一片一片、一層一層的薄膜，其在垃圾堆體中橫豎疊加，交替錯落，層理不清，最終形成若干個阻水層，使得滲瀝液難以順利下滲。④由于填埋作業(yè)一般都是下推法，要使垃圾堆體作業(yè)面均坡向每個導氣（水）石籠操作起來比較困難，致使垃圾堆體表面坡向不明顯，造成滲瀝液流向不清，沒有流速，致使?jié)B瀝液滯留在堆體中，此種現(xiàn)象在平原型填埋場中尤為突出。

2 滲瀝液導排途徑的探討

解決垃圾堆體滯水現(xiàn)象，目前已經(jīng)有多個垃圾填埋場在填埋運行過程中進行了探索性的改進。如隨著填埋堆體厚度的加大，適當增加水平倒排系統(tǒng)；沿垃圾壩以上坡面敷設滲瀝液導排干管，然后向每一填埋層引入導排支管或?qū)琶希?］，這種措施在填埋場運行中行之有效。但是設計者更要為有效解決垃圾層滯水、阻水的現(xiàn)象做出一些探討。

增加水平倒排系統(tǒng)，使得填埋場在運行中增加了投資費用，運行成本增加，國內(nèi)大型填埋場尚可承受，中小城市、縣鎮(zhèn)的中小型填埋場就勉為其難了。筆者認為針對國內(nèi)一些填埋場特點，不妨利用滲瀝液外滲的現(xiàn)象，來部分解決滲瀝液導排不暢的問題。

設計要求垃圾堆體分層填埋，但是必須強調(diào)的是每一層填埋的堆體坡度須大于等于設計場底坡度（≥2%），這樣才能保證垃圾填埋厚度相同，使得堆體中的垃圾形成傾斜，堆積出傾向和傾角來，山谷型至少保證2個面坡，平原型可以采用多面坡，這樣設計的目的是保證滲瀝液在堆體中形成水力梯度，增加向外部滲透的水頭壓力，可以保證滲瀝液在重力的作用下向側(cè)下方流動（即向垃圾壩或圍堤方向流動），如同山體裂隙水一樣，從坡面滲出，增加了滲瀝液導排的通道。

有了滲瀝液向垃圾壩或圍堤方向流動，設計即可根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場技術(shù)規(guī)范》中的要求，在垃圾壩或圍堤高度以上空間部分，按照填埋單元分層高度分成臺階狀，臺階間垃圾堆體坡度不宜大于1∶3，因此設計需要在每個坡面上設置魚刺型排水復合材料（此項投資可結(jié)合到封場設計施工中），臺階坡腳內(nèi)設置橫向?qū)琶希ü埽?，然后將導排盲溝與石籠井連接，將沿坡面流出的滲瀝液截住收集導向石籠井內(nèi)（見圖1），此石籠井下部一定和庫區(qū)底部滲瀝液導排干管連接。

此時，堆體外輪廓的投影（平面、剖面）在圖紙上反映出來，根據(jù)圖紙上的平臺位置來調(diào)整石籠井位置，即導氣（水）石籠井的布置間隔距離，在滿足規(guī)范要求的同時，需結(jié)合平臺位置確定設置，以便于填埋運行中導排盲溝與石籠井的連接。

在垃圾壩或圍堤高度以下的空間，同樣設置坡面和壩上游坡面魚刺型豎向?qū)排潘畯秃喜牧希靥盥駧靺^(qū)坡腳設置環(huán)庫區(qū)導排盲溝，導排盲溝與庫底導滲系統(tǒng)連通即可，同時填埋單元分層高度和坡度、坡向不變，考慮增加了堆體滲瀝液側(cè)滲的結(jié)構(gòu)功能，滲瀝液導排系統(tǒng)就形成了三維立體的導排系統(tǒng)，可大大減輕垃圾堆體內(nèi)滯水狀況。

3 垃圾堆體穩(wěn)定性影響

垃圾堆體一般有以下3種失穩(wěn)模式：①通過垃圾堆體內(nèi)部的滑動破壞；②因下伏地基破壞引起的通過堆體內(nèi)部與下伏地基的滑動破壞；③因土工材料界面強度不足引起的部分或全部沿土工材料界面的滑動破壞。垃圾堆體內(nèi)設置魚刺型復合排水材料和滯水主要改變垃圾的抗剪強度，從而對第①種失穩(wěn)產(chǎn)生影響。通常，垃圾抗剪強度采用有效黏聚力和有效內(nèi)摩擦角表示，宜按下式計算［4］：

式中：τf為垃圾的抗剪強度（kPa）；σ為法向總壓力（kPa）；μ為孔隙水壓力（kPa）；c'為垃圾的有效黏聚力（kPa）；φ'為垃圾的有效內(nèi)摩擦角 （°）。

在一定填埋高度時，垃圾的垂直法向總壓力幾乎是穩(wěn)定不變的。強化垃圾堆體中滯水（孔隙水）的導排，可減小孔隙水壓力，同時減少垃圾堆體內(nèi)部的孔隙率，增大垃圾的有效黏聚力和內(nèi)摩擦角，從而增加垃圾的抗剪強度和穩(wěn)定性。其次，土工復合排水材料的拉伸性能較好。每填埋10 m左右時在垃圾堆體內(nèi)設置魚刺型復合排水材料，一方面起到排水導排的作用，另一方面起到在垃圾堆體內(nèi)加筋，阻止垃圾堆體分層或局部活動破壞。此外，每層垃圾堆體內(nèi)滯水的及時導出，可較好地控制庫底滲瀝液水位，增加下游垃圾壩或圍堤的安全系數(shù)，同時降低地下水被污染的風險。

4 結(jié)論

充分利用垃圾堆體的自然現(xiàn)象，因勢利導，使得滲瀝液外滲成為滲瀝液導排系統(tǒng)的一部分，既節(jié)約資金又行之有效，是目前國內(nèi)生活垃圾衛(wèi)生填埋場填埋運行嘗試的一個有效途徑。

［1］趙穎，薛強，梁冰，等.垃圾滲瀝液釋放傳輸過程的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2010，18（1）：1-5.

［2］錢學德，施建勇，劉曉東.現(xiàn)代衛(wèi)生填埋場的設計與施工［M］.中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［3］姜紹森，徐子嚴，劉亞淘.北方地區(qū)平原式垃圾衛(wèi)生填埋場滲瀝液分層導排系統(tǒng)工程研究［J］.環(huán)境衛(wèi)生工程，2008，16（4）：56-58.

［4］CJJ 176—2012 生活垃圾衛(wèi)生填埋場巖土工程技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.