城市垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)綜合施工技術(shù)

李麗琴LI Li-qin

（中鐵十七局集團(tuán)有限公司，太原030006）

0 引言

當(dāng)前，我國(guó)垃圾年產(chǎn)量已達(dá)到4 億多噸，是世界上垃圾包袱最重的國(guó)家，垃圾填埋場(chǎng)作為生活垃圾處理的主要模式，已經(jīng)進(jìn)入使用高峰期。近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程的不斷加劇，很多填埋場(chǎng)漸漸接近主城區(qū)，其釋放的各類(lèi)污染物也影響到城市居民生活，成為城市發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)新污染源，加之很多垃圾填埋場(chǎng)達(dá)到填埋上限，未來(lái)將有大量垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)入封場(chǎng)修復(fù)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)待修復(fù)的填埋場(chǎng)土地近7900 公頃，但由于國(guó)內(nèi)垃圾填埋場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)還處于起步階段，已對(duì)垃圾填埋場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的成功案例很少。

1 工程概況

重慶市長(zhǎng)生橋垃圾填埋場(chǎng)位于重慶市南巖區(qū)長(zhǎng)生橋鎮(zhèn)的茶園村和涼風(fēng)村，填埋庫(kù)區(qū)總面積為34.7 萬(wàn)m2，距離南岸區(qū)政府、城南家園公租房、魯能領(lǐng)秀城等人口聚集地約2km，由管理區(qū)、填埋區(qū)、滲濾液處理區(qū)、沼氣發(fā)電區(qū)四部分構(gòu)成。該填埋場(chǎng)于2001 年9 月開(kāi)工建設(shè)，2003 年7月底投入運(yùn)行，于2016 年5 月關(guān)停，已填生活垃圾1043萬(wàn)t。

對(duì)填埋場(chǎng)的修復(fù)采用原位規(guī)范封場(chǎng)的生態(tài)修復(fù)方案，主要工程內(nèi)容：有毒有害氣體收集與利用，污泥原位固化，封場(chǎng)覆蓋等。

2 工程特點(diǎn)、重難點(diǎn)分析

2.1 技術(shù)難度大

垃圾填埋堆體時(shí)間長(zhǎng)，堆體內(nèi)垃圾已分解成污泥、滲濾液及絮狀物，且滲濾液液位很高，穩(wěn)定性極差。收集有害氣體所采用的導(dǎo)氣石籠井成孔難度大、導(dǎo)氣石籠整體（含鋼筋籠、土工濾網(wǎng)、填充碎石、導(dǎo)氣花管）底部無(wú)持力層，極易下沉而刺破底膜。

2.2 質(zhì)量控制難

堆體內(nèi)垃圾降解程度、含水量、埋置深度不同，各部位導(dǎo)氣石籠井設(shè)計(jì)下沉量不同，石籠井整體沉降控制難度大。同時(shí)因污泥成分復(fù)雜且含水率不同，污泥固化采用的固化劑用量與試驗(yàn)確定數(shù)值存在偏差，固化效果難以控制。

2.3 施工難度較大

封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)各層結(jié)構(gòu)鋪設(shè)施工過(guò)程以及搭接施工，工作量大，工藝標(biāo)準(zhǔn)要求高。

3 高液位垃圾填埋場(chǎng)導(dǎo)氣石籠井施工技術(shù)

垃圾填埋場(chǎng)產(chǎn)生的氣體有毒有害、易燃易爆、產(chǎn)生量巨大且源源不斷，若任其自由排放不但會(huì)造成環(huán)境污染、威脅周邊居民及其他生物健康，還會(huì)產(chǎn)生火災(zāi)爆炸、氣體中毒等事故隱患，因此需將填埋氣體集中收集利用。在開(kāi)展封場(chǎng)覆蓋施工之前，設(shè)置導(dǎo)氣石籠井和橫向?qū)饷?，將?dǎo)氣石籠井、橫向?qū)饷贤ㄟ^(guò)負(fù)壓管道系統(tǒng)連接沼氣發(fā)電站及燃燒火炬，將垃圾堆體內(nèi)部產(chǎn)生的可燃?xì)怏w轉(zhuǎn)化為電能，而有毒有害氣則通過(guò)高溫燃燒變成CO2等無(wú)毒的氣體，可以有效達(dá)到安全環(huán)保的目的。

3.1 全護(hù)筒跟進(jìn)旋挖鉆機(jī)施工技術(shù)

本工程導(dǎo)氣石籠井最大鉆孔深度為35m，施工中采用全護(hù)筒跟進(jìn)旋挖成孔技術(shù)，有效提取不同類(lèi)型的孔內(nèi)物質(zhì)，保證了鉆孔過(guò)程成孔質(zhì)量以及安裝石籠過(guò)程中孔壁的完整性。

先用鉆機(jī)的護(hù)筒驅(qū)動(dòng)器下設(shè)護(hù)筒，并以水平尺測(cè)定護(hù)筒的垂直度；然后用短螺旋鉆頭提取垃圾，并通過(guò)操作鉆機(jī)上的糾偏液壓油缸調(diào)整鉆的垂直狀況，以控制成孔精度。每鉆進(jìn)2.5m（每節(jié)護(hù)筒為2.5m）后停鉆，并安裝下一節(jié)護(hù)筒。持續(xù)上述過(guò)程，在快要鉆至設(shè)計(jì)要求孔深后，根據(jù)垃圾體厚度及液化程度，預(yù)留一定的長(zhǎng)度，停止鉆孔，并移除鉆機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)擺放制作好的鋼筋籠，將底部密封的土工濾網(wǎng)套在鋼筋籠套上，安裝HDPE 花管。將以上鋼筋籠綜合體安裝在已鉆好的孔內(nèi)，并逐節(jié)安裝，安裝完畢后在鋼筋籠內(nèi)填筑碎石。

圖1 導(dǎo)氣石籠井施工工藝流程圖

3.2 質(zhì)量及安全控制

①垃圾堆體上導(dǎo)氣井鉆井應(yīng)采用旋挖機(jī)鉆孔,孔的垂直度偏差應(yīng)小于2%。②導(dǎo)氣井的井底標(biāo)高均根據(jù)建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)時(shí)場(chǎng)底竣工圖確定,施工中嚴(yán)格控制井深不得超鉆，不得破壞場(chǎng)區(qū)底部防滲系統(tǒng)。③成孔后應(yīng)盡快將導(dǎo)氣管道、碎石和土工濾網(wǎng)安裝到井中，避免長(zhǎng)時(shí)間放置孔底污泥反向壓入孔內(nèi)。④由于垃圾體中大量垃圾已經(jīng)分解為污泥及絮狀物，成孔后孔底部分區(qū)域污泥容易將導(dǎo)氣石籠井井底部分區(qū)域反向填充，清孔處理易造成底部垃圾體內(nèi)污泥大量進(jìn)入孔內(nèi)，使得鉆孔達(dá)不到設(shè)計(jì)深度。因此，導(dǎo)氣石籠井鉆進(jìn)深度宜按照旋挖鉆機(jī)進(jìn)尺控制，孔底不宜進(jìn)行清孔處理。⑤在垃圾堆體上鉆井后再進(jìn)行場(chǎng)地平整和土方回填，以減少鉆井深度，需采取措施保障土方施工過(guò)程中原有導(dǎo)氣石籠井及新建導(dǎo)氣石籠井不受破壞。具體措施如下：采用鋼套管作為導(dǎo)氣石籠井的保護(hù)套管，埋地深度0.5m，同時(shí)導(dǎo)氣井周邊2m 內(nèi)的土方回填須采用人工回填，人工回填至鋼護(hù)筒頂部以下0.5m 時(shí)，提升鋼護(hù)筒，保持埋地深度。

3.3 沉降控制技術(shù)

該垃圾填埋場(chǎng)底部在建設(shè)期設(shè)置有防滲膜，垃圾全部填筑在防滲膜上，鋼筋石籠體（鋼筋籠+碎石+導(dǎo)氣HDPE花管+土工濾網(wǎng)）由于自身的重量較大，且石籠井孔底不具有承重能力，石籠體會(huì)不斷下沉，可能會(huì)刺穿垃圾填埋場(chǎng)底膜；在封場(chǎng)完成后，石籠井下沉?xí)逊鈭?chǎng)覆蓋隔離層防滲防氣膜，導(dǎo)致場(chǎng)區(qū)有害有毒及可燃?xì)怏w氣體逸散出來(lái)，雨水通過(guò)拉裂位置進(jìn)入到垃圾體內(nèi)，增加后續(xù)處理難度。

3.3.1 預(yù)留沉降量

根據(jù)垃圾成分確定沉降量，垃圾基本降解的預(yù)留1.5m，在鉆孔時(shí)應(yīng)預(yù)留出1.5m 長(zhǎng)度，使得石籠體高出頂面1.5m。而垃圾未降解完全的區(qū)域預(yù)留1m，在鉆孔時(shí)預(yù)留1m，使得石籠體高出頂面1m。

3.3.2 設(shè)置限位裝置

在制作鋼筋籠時(shí)，應(yīng)在最后一節(jié)鋼筋籠上焊接限位裝置：具體為鋼筋籠主筋向水平面輻射1m,并將比鋼筋籠直徑大的環(huán)狀鋼筋焊接到水平面的輻射鋼筋上，環(huán)狀鋼筋間距不小于20cm。

3.3.3 水平托盤(pán)裝置

在鋼筋籠體底部焊接水平托盤(pán)，將導(dǎo)氣花管固定在水平托盤(pán)上。

4 垃圾填埋場(chǎng)高含水率污染沼渣坑污泥固化施工技術(shù)

4.1 固化原理及工藝流程

污泥原位固化主要是通過(guò)固化劑（水泥、生石灰等）攪拌輸送一體機(jī)及污泥攪拌設(shè)備，將固化劑輸送到污泥內(nèi)，通過(guò)一系列物理、化學(xué)反應(yīng)，改變污泥形態(tài)，使其成為類(lèi)似土壤等膠接強(qiáng)度較大的固體，封鎖污泥中的有毒有害物質(zhì)，提高場(chǎng)地的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及抗剪強(qiáng)度，滿(mǎn)足填埋場(chǎng)封場(chǎng)施工需求。

根據(jù)污泥小試及中試方案選定的固化劑（硅酸鹽水泥：生石灰）配比，確定現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際固化施工固化劑配比，污泥：42.5 硅酸鹽水泥：生石灰=1:0.2:0.06，固化劑比例為26%。

4.2 固化施工技術(shù)主要步驟

4.2.1 設(shè)備安裝及試噴

在工作平臺(tái)上，進(jìn)行原位攪拌設(shè)備的安裝調(diào)試固化劑料倉(cāng)、輸送罐、控制平臺(tái)的安裝。實(shí)際施工開(kāi)始之前進(jìn)行試噴，試噴過(guò)程中加入固化劑配比與實(shí)際施工一致，以檢驗(yàn)混合固化劑中的晶體是否會(huì)對(duì)輸送管路的流暢性及穩(wěn)定性造成影響。攪拌施工時(shí)，由于污泥底面非平面具有一定坡度，固化劑通過(guò)攪拌頭注入后由于重力作用會(huì)順著坡度向下轉(zhuǎn)移，對(duì)底面坡度較大區(qū)域進(jìn)行施工時(shí)，固化劑投加量在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行一定量增加。

4.2.2 固化施工

對(duì)污泥進(jìn)行兩次加藥，多次混合攪拌處理。

①第一次加藥攪拌固化劑添加量為設(shè)計(jì)固化劑設(shè)計(jì)比例的60%，在攪拌頭就位后，開(kāi)啟后臺(tái)泵送系統(tǒng)，進(jìn)行固化施工作業(yè)，攪拌頭由淺層向深層以80r/min 速率均勻攪拌，下沉速度3.3m/min，直至設(shè)計(jì)固化深度，將固化劑均勻噴射到污泥各個(gè)層面并和污泥混合均勻。

圖2 污泥固化工藝流程圖

②在第一次加藥攪拌完成后，第二次加藥攪拌加藥量為剩余40%，后臺(tái)泵送系統(tǒng)通過(guò)控制設(shè)備記錄和調(diào)節(jié)藥劑輸送量，然后將藥劑輸送至攪拌頭實(shí)時(shí)噴出，噴出藥劑隨著攪拌頭在污泥中位置不斷移動(dòng)，噴射到污泥中各個(gè)部位，同時(shí)攪拌頭以80r/min 速率由上往下攪拌，上升速度5.0m/min，最終達(dá)到污泥和藥劑均勻混合的目的。

③為保證固化藥劑均勻添加到污泥沼渣坑中各個(gè)部位，使污泥和藥劑達(dá)到均勻混合的目的，在前兩次工序攪拌完成后，為保證攪拌質(zhì)量，第三次固化攪拌在藥劑添加完畢后進(jìn)行，攪拌頭在固化區(qū)域依順序勻速移動(dòng)攪拌，在污泥各部位和泥層進(jìn)行以100r/min 進(jìn)行勻速移動(dòng)攪拌2min，保證攪拌到之前未得到均勻攪拌的部位和死角，確保污泥固化施工質(zhì)量。

4.2.3 固化養(yǎng)護(hù)

進(jìn)行攪拌固化作業(yè)，在挖機(jī)攪拌頭達(dá)到處理半徑后，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)5 天，養(yǎng)護(hù)完畢后，在養(yǎng)護(hù)區(qū)域向前繼續(xù)鋪設(shè)鋼板，作為工作平臺(tái)繼續(xù)固化施工，整個(gè)過(guò)程依次重復(fù)。

4.2.4 現(xiàn)場(chǎng)氣味控制

污泥坑原位固化及治理過(guò)程中產(chǎn)生的惡臭氣體會(huì)對(duì)人體及動(dòng)物的嗅覺(jué)產(chǎn)生不良刺激，產(chǎn)生的灰塵影響空氣質(zhì)量，在原位固化工作區(qū)域進(jìn)行苫蓋，并噴灑除臭液，使用高位噴淋除臭，可降低揚(yáng)塵，對(duì)污泥坑暴露作業(yè)區(qū)域進(jìn)行全方位覆蓋除臭。固化施工過(guò)程配備霧炮機(jī)，攪拌施工過(guò)程持續(xù)不斷噴灑除臭劑，污泥坑外圍設(shè)置自動(dòng)噴霧系統(tǒng)。

4.2.5 取樣檢測(cè)

污泥固化完成28 天后，采用φ100 鉆機(jī)取芯，每500m3取樣1 組送檢，分別檢測(cè)固化后污泥的含水率、pH值、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及剪切強(qiáng)度。5 天后檢測(cè)結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)值70%，確定合格，進(jìn)入下一區(qū)域固化；28 天檢測(cè)結(jié)果都達(dá)到設(shè)計(jì)值。

5 垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)施工技術(shù)

5.1 封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)的組成及作用

封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)采用單層復(fù)合人工襯層防滲結(jié)構(gòu)；防滲襯層從下到上主要結(jié)構(gòu)組成及作用如下：第一層：7.5mm復(fù)合土工排氣網(wǎng)+300mm 細(xì)粒土，主要作用為收集垃圾體內(nèi)通過(guò)封場(chǎng)層（填土）溢出的少量可燃、有害有毒氣體，并通過(guò)復(fù)合土工布中間的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)排入就近氣體收集盲溝；第二層：1.5mmHDPE 土工膜，為保護(hù)調(diào)平隔離層；第三層：600g/m 聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ?，為土工膜保護(hù)層；第四層：7.5mm 復(fù)合土工排水網(wǎng)，為排水層主要作用為收集部分未通過(guò)封場(chǎng)表面排走滲入土壤的雨水；第五層：50cm 覆蓋土，為保護(hù)隔離作用，作用為保護(hù)下部系統(tǒng)，與上部綠化層隔離；第六層：500mm 營(yíng)養(yǎng)土層，為表面種植綠化的營(yíng)養(yǎng)土層。

5.2 封場(chǎng)覆蓋系統(tǒng)施工

工藝流程：7.5mm 復(fù)合土工排氣網(wǎng)→300mm 細(xì)粒土→1.5mmHDPE 土工膜→600g/m2聚酯長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ肌?.5mm 復(fù)合土工排水網(wǎng)→500mm 覆蓋土層→500mm 營(yíng)養(yǎng)土層。

5.3 覆蓋系統(tǒng)施工注意事項(xiàng)

①?gòu)?fù)合土工排氣、排水網(wǎng)材料所有的重疊都采用尼龍扣連接，不允許使用金屬帶或金屬扣件。②防滲膜及土工布的鋪設(shè)要求在平地先將幅寬拼接焊成20m 寬幅，然后自上而下鋪設(shè)。③在填埋區(qū)下游垃圾壩滲濾液收集管穿壩處，管與膜的銜接焊接應(yīng)采用“管穿膜”特殊工藝進(jìn)行施工。④土工布保護(hù)層根據(jù)實(shí)際地形丈量結(jié)果，對(duì)整個(gè)場(chǎng)地的土工布鋪設(shè)做好總體規(guī)劃。土工布的搭接根據(jù)地形及使用功能可分為自然搭接、縫接或焊接。

6 結(jié)語(yǔ)

論文以重慶市長(zhǎng)生橋垃圾填埋場(chǎng)生態(tài)修復(fù)工程為實(shí)例，針對(duì)城市大型高液位、壩體不穩(wěn)、成分復(fù)雜的垃圾填埋場(chǎng)修復(fù)整治難題，總結(jié)出了一整套生態(tài)修復(fù)綜合治理技術(shù)，解決了高液位、有毒有害氣體等導(dǎo)氣引水及污泥固化等技術(shù)難題，安全、順利完成了施工修復(fù)任務(wù)，有力地保障長(zhǎng)生橋垃圾填埋場(chǎng)的環(huán)境安全，改善場(chǎng)區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境，消除環(huán)境和安全隱患，并通過(guò)對(duì)該技術(shù)的推廣利用，順利完成后續(xù)B 區(qū)、C 區(qū)施工，提升了施工效率，降低了施工成本，共計(jì)節(jié)約成本275.8 萬(wàn)元，受到建設(shè)單位及參建各方的充分肯定，也對(duì)后續(xù)國(guó)內(nèi)其他垃圾填埋場(chǎng)封場(chǎng)修復(fù)具有很大的推廣使用價(jià)值。