導滲管應用 垃圾掩埋管應用

生活垃圾填埋場擴建工程滲瀝液導排設計

1工程概況 
桃花山垃圾填埋場是無錫市區的生活垃圾衛生填埋場，位于濱湖區河埒街道與惠山區錢橋鎮交界處的桃花山山坳。 
該場屬于典型山谷型填埋場，建于上世紀90年代初，是我國批按照建設部1988年頒布標準《生活垃圾衛生填埋技術規范》(CJJ17-88)建設的生活垃圾衛生填埋場。填埋場原工程總庫容462萬m3，設計垃圾填埋量434萬t，采用垂直防滲帷幕，設計服務年限為1995年～2007年，即將達到使用壽命。 
桃花山垃圾填埋場擴建工程是解決原工程填埋場日趨飽和以及重新選址存在較大困難之間矛盾的方案。擴建工程建設范圍主要位于原工程頂部，擴建工程設計庫容419.15萬m3，可填埋的垃圾為377.24萬m3，可使用17年(至2024年)，在服務期內，處理量為675m3/d。 
2原工程滲瀝液收集與導排系統 
2.1原工程滲瀝液導排問題 
原工程填埋氣體發電廠投產后，為了保持填埋氣體發電廠的采氣量，臺面盲溝系統停止建設。同時，污水處理廠污泥進入垃圾填埋廠填埋后，堵塞了盲溝系統。地質勘察發現，原工程每10m一層的覆蓋土層均形成了相對隔水層，導致垃圾滲瀝液無法通過原盲溝系統排出，從而聚集在每個相對隔水層之上。 
2.2原工程滲瀝液導排的必要性 
原工程垃圾滲濾液聚集在庫區底部會對擴建工程產生一定的危害，主要表現為：影響垃圾堆體穩定性；滲瀝液水位過高時，會對擴建工程防滲系統產生浮力；影響填埋氣體的排出。 因此，在原工程封場之前需采取切實有效的導排措施降低原工程滲瀝液水位，以確保擴建工程的正常建設及運行，同時減少擴建工程建成后原工程滲瀝液對周圍地下水環境的污染。 
2.3原工程滲瀝液導排方案 
由于原工程滲瀝液導排不暢，導致原工程滲瀝液水位較高，局部地段從垃圾堆體表面直接溢出，不利于擴建工程垃圾堆體的穩定。根據穩定分析，認為原工程滲瀝液安全控制浸潤線應位于原工程垃圾土頂面以下約5m(平均深度)，才能確保垃圾堆體的穩定性。 
擴建工程依現場實際情況，在整個填埋場建設運營周期內，原工程滲瀝液導排設計采用了重力導排方案、固結排水方案和原工程頂部排水層相結合的降水措施。 
2.3.1重力導排方案 
對原工程垃圾壩及污水池實施改建、污水調蓄池實施新建等措施，將原工程滲瀝液以重力流導排方式導排至新建污水調蓄池。 
在新建污水調蓄池周邊新建檢查及反沖洗管，作為原工程滲瀝液導排樞紐。原工程、擴建工程滲瀝液在各自獨立的導排系統下匯集至各自導流層出口處，分別通過一根φ600mm的HDPE管將滲瀝液導排進入各自的檢查及反沖洗管，終導排通道將原工程和擴建工程滲瀝液均導排至新建污水調蓄池。滲瀝液導排盡可能利用地勢條件采用重力流方式，節省能耗。 
2.3.2固結排水方案 
固結排水方案是在原工程垃圾堆體頂部設置塑料排水板，以加快原工程垃圾堆體在擴建工程垃圾荷載作用下的固結排水效果，改善原工程垃圾堆體內的滲瀝液導排途經。塑料排水板作為原工程滲瀝液導排通道，將深入原工程滲瀝液安全浸潤線以下，同時頂部接入一定厚度的碎石導排層(兼作原庫區填埋氣導排層與滲瀝液橫向排水層)。原工程垃圾堆體固結后所排出的滲瀝液沿塑料排水板豎向排放至碎石導排層，通過原工程滲瀝液收集系統，在下游低處滲瀝液由一根φ600mm收集管進入檢查及反沖洗井，后導排至新建污水調蓄池。 
固結排水方案與原工程垃圾土地基加固方案應相結合，排水板間距設計為3m，采用梅花型布置；排水板進入原工程庫區垃圾土的深度為5m。 
固結排水方案在原工程停止填埋作業后實施，在擴建工程整個填埋運行期間均有效，隨著擴建工程垃圾堆體的堆高，原工程垃圾土的固結度將不斷提高，原工程滲瀝液也將被有效導排至場外。 
2.3.3原工程垃圾堆體頂部排水層 
頂部排水層是沿整個原工程垃圾堆體頂部鋪設一定厚度的碎石排水層(兼作原工程填埋氣導排層)，將原工程滲瀝液導排至新建污水調蓄池。此方案能排走匯集在原工程垃圾堆體頂部的滲瀝液，減小原工程滲瀝液對擴建工程防滲襯墊系統的浮托影響。 
以上3種導排降水措施是相輔相成的，在擴建工程的不同運行時期發揮著不同的導排效果，可確保原工程垃圾堆體滲瀝液降低至安全浸潤線以下，為擴建工程實施豎向堆高提供必要保證。 
2.4原工程各區滲瀝液導排設計 
該場屬于典型山谷型填埋場，分平臺和坡面部位。 
填埋庫區的低平臺處滲瀝液溢出現象嚴重，因此滲瀝液導排采用重力導排、固結排水和垃圾堆體頂部排水層3種方案。垃圾堆體頂部排水層為300mm厚碎石導流層加盲溝系統。盲溝斷面為梯形，上底寬1000mm，下底寬600mm，高為600mm。盲溝內填碎石，粒徑大小為20～60mm，按照上大下小形成反濾，碎石外包裹土工布，溝內鋪設φ350mmHDPE穿孔管，如圖1(a)所示。孔徑及開孔布局如圖2所示，縱向布置孔中心間距L為100mm，孔徑為20mm。 

其余平臺，原工程的滲瀝液導排僅采用垃圾堆體頂部排水層方案。頂部排水層方案僅設計為300mm厚碎石導流層加盲溝系統，盲溝內填碎石，不設置HDPE管，斷面如圖1(b)所示。盲溝僅設置在平臺一側坡腳處。 
垃圾堆體坡面同樣僅采用垃圾堆體頂部排水層方案。垃圾坡面因坡度較大，若采用碎石層做為導水層，不易施工，且堆體穩定性能較差。因此，設計在坡面上僅設置盲溝系統，盲溝斷面如圖1(b)，內填碎石，但不鋪設穿孔HDPE管。 

圖1盲溝斷面圖 

圖2開孔布局 
3擴建工程滲瀝液導排設計 
3.1導排方案及材料的選擇 
本次擴建工程庫底滲瀝液導排在不同部位采用不同的導排方式及材料。 
3.1.1平臺部位 
滲瀝液導排系統設置為400mm厚的碎石導流層，導流層中內置導滲管，如圖3。又由于垃圾堆體存在不均勻沉降，故同時使用三維土工排水網格以提高導排能力，兼有碎石導排層的保護層作用。其中，碎石粒徑分布在20～60mm范圍內；考慮到垃圾滲瀝液對鋼筋混凝土有腐蝕作用，導滲管通常采用HDPE管，并預先置孔，管壁包裹土工布起滲瀝液過濾作用。 
3.1.2坡面部位 
坡面坡度較陡，使用碎石做為導排層，施工較為困難，堆體穩定性較差，故僅設置三維土工排水網格做為導排層。 
3.1.3碎石盲溝系統 
每隔10m設碎石盲溝系統，加強導滲導氣效果。 
3.2庫區底部導滲系統總體設計 
導滲管設計內容包括布局格式、管道間距、管道尺寸及管道穿孔數。其中管道間距、管道尺寸及管道穿孔數通過計算機軟件計算。 

圖3導滲管斷面圖 
3.2.1導滲管平面布局格式 
整個碎石層中導滲管布局呈樹枝狀[1]，如圖4所示。導滲主管為南北走向，管間距為50m，采用φ350mm的穿孔HDPE管，開孔布局如圖2，縱向布置孔中心間距L為100mm，孔徑為20mm。主管上每隔25m兩邊各設置支管，支管與主管夾角為60°[2]，管間距為25m，采用φ200mm的穿孔HDPE管，縱向布置孔中心間距L為200mm，孔徑為20mm。 

圖4導滲管布局格式 
3.2.2導滲管基層布局格式 
結合現場地形條件，導滲主管間的基層設計為起伏波紋狀，波紋坡度為4%。“起伏波紋狀”的基層布置不僅增加了開挖量、拓寬了庫容，而且構成了“人工的”獨立水文單元，每個單元都有獨立的滲瀝液收集與導排系統[3]。導滲支管間的地基則結合現場北高南低的地形條件設計為連續坡度狀，坡度為2.5%，如圖5所示。 

圖5滲管地基布置

3.3庫區豎向導滲系統設計 
在庫區豎向導滲結構中，設計每間距50m設一填埋氣體收集豎井，兼具導滲功能，管材為φ250mm的穿孔HDPE管。填埋庫區每隔10m填埋高度鋪設碎石盲溝系統，加強各層導滲導氣效果。 
盲溝斷面為梯形，上底寬1000mm，下底寬600mm，高為600mm。盲溝內填級配碎石，粒徑為20～60mm，按照上大下小形成反濾，碎石外包裹土工布，溝內鋪設φ200mm的HDPE水平穿孔管。水平管布管格局為井字型，間距為50m。盲溝分南北和東西走向，南北向管底坡度結合地形條件，擬設計為2.5%。 
填埋氣體垂直收集豎井和各層水平管環向均布8個孔，縱向布置孔中心間距為100mm，孔徑為8mm。 
填埋氣體收集豎井與各層碎石盲溝內水平管連通，這樣可以通過各填埋層的水平管收集不同高程產生的滲瀝液和填埋氣體，形成垂直2水平立體收集系統，強化滲瀝液和填埋氣體收集效果。 
4結論 
(1)原工程垃圾滲瀝液聚集在庫區底部會對擴建工程產生一定的危害，因此擴建工程需對原工程滲瀝液做導排設計。設計采用重力導排方案、固結排水方案和原工程頂部排水層相聯合的降水措施。 
(2)擴建工程庫底滲瀝液導流層在不同部位采用不同的導排方式及材料。平臺部位滲瀝液導排系統設置為400mm厚的碎石導流層，導流層中內置導滲管。坡面部位因坡度較大，設置三維土工排水網格做為導排層。 
(3)在庫區豎向導滲結構中，每間距50m設1個填埋氣體收集豎井，兼具導滲功能。 
(4)填埋庫區每隔10m填埋高度鋪設碎石盲溝系統。填埋氣體收集豎井與各層碎石盲溝內水平管連通，收集不同高程產生的滲瀝液和填埋氣體，形成垂直-水平立體收集系統加強各層導滲導氣效果。