大田山生活垃圾填埋场封场研究及设计

摘要：介绍大田山生活垃圾填埋场封场工程，比选研究垃圾填埋场封场工艺，对该工程设计及施工中遇到的难点，提出解决办法。
关键词：垃圾填埋场；封场工艺；封场设计；封场研究
1概述
大田山生活垃圾填埋场位于广州市黄埔区姬堂乡旧围村东侧，1989年开始使用，填埋区面积近14万平方米，总填埋容积为515万立方米，累计进场垃圾约500万吨，填埋面最大标高78米，2002年9月30日停止垃圾进场。此后，该场进人封场阶段。
封场的目的是为了防止裸露的垃圾场孽生蚊蝇，传播疾病，散发臭气，污染环境，防止垃圾场自燃引起火灾和烟尘；恢复填埋场区域的生态环境，为土地的再利用做好准备。由于周边都是村庄，人群密度较大，封场工程措施的好坏直接将影响到村民的身心健康及居住环境；另外，广州地区属多雨地区，若封场效果不好，雨水将不断渗人垃圾层，污水（渗滤液）将源源不断地产生，污水处理费用将大大增加。
2工艺研究
2.1国内外的标准
2.1.1我国垃圾卫生填埋场封场技术规范。
衬层系统自下而上结构层如下：（1)粘土层或人工合成材料复合层：粘土的渗透系数应小于1.0×10-7cm/s，厚度为20-30cm；其上再覆盖20-30cm的自然土，并均匀压实；(2)营养土层：厚度不应小于20cm，总覆土厚度在80cm以上；（3）封场坡度宜为5%，即1：200
2:1.2德国垃圾卫生填埋场封场技术规范
衬层系统自下而上结构层如下；（1)排水层：厚度≥0.3cm，面状过滤，横向坡度3%，纵向坡度1%；(2)保护层：采用土工布材料；(3)柔性膜：采用HDPE膜材料；(4)粘土层：厚度50-75cm，分2层压实。
2.1.3美国垃圾卫生填埋场封场技术规范
衬层系统自下而上结构层如下：（1)过滤层：采用土工布或有级配比15cm厚的土层；（2)上部排水系统：厚度0.3cm，面状过滤，横向坡度3%，纵向坡度2%；(3)保护层：采用土工布材料；(4)柔性膜：采用HDPE膜材料；（5）压实土层。
2.2拟定工艺
根据大田山垃圾卫生填埋场的场地所属地区为多雨地区，场地缺少自然土，填埋量已超过设计，场地已购置有光面HDPE膜，经过对几种方案的性能和投资情况的评估，参照德国和美国的封场技术规范，我们选用如下最终覆盖层设计方案（见图1）。由下而上为：自然土压实层、土工复合层／网格排水层、自然土保护层、耕植土。 

3设计难点及研究
3.1覆盖土层稳定性
垃圾填埋场封场工程中覆盖层的稳定是垃圾填埋场封场的关键所在，为了防止复植面上任何活动给下层带来的破坏，对下面排水层及防渗层起到一定保护作用，在植被表土层下设置覆盖土层。由于这层土是堆在光滑的PE膜上，为了保证堆土的稳定，作以下的布置：在堆体坡脚处，适当加大覆盖土层的厚度至1.8米，在堆体坡面上，覆盖土层的厚度为0.5米（只要其能满足自然土保护层的各项功能即可）。其目的是为了减少土层主动楔（见下图2)的重量（长度和厚度）增大被动楔的重量（厚度），从而增大边坡的安全系数。根据国外的资料介绍：1:3的边坡、PE膜上可铺设0.6米厚砂层和1米厚的自然土层．在等厚的条件下，在1:3的边坡条件下，砂层与自然土层之间是稳定的，自然土层与PE膜之间也是稳定的。因此，将覆土设计成有利的不等厚条件下的边坡，而且坡度小于1：5，其边坡上覆土则一定是稳定的。
以北面土坝前较长的边坡来计算，此处的边坡最长，受力较大。为了计算方便，先作二个假设：①设覆土与PE膜的接触面为理想的滑动面（平滑，无摩擦力）；②设PE膜下的土层为稳定的基座（各向变形均匀连续）。在1:3～1:10的边坡状况下，取较大值1:5来计算，膜上土层取饱和容重γ±=18kN/m3，土层的厚度为500mm粘土，300mm耕植土，共800mm厚。令Fa＝0，设L=1，Fh=5，Hv=1、分析见图2。 

图2边坡位置覆盖土层受力分析剖面图
边坡中，PE膜上单位土层（主动楔）受力分析 

K——安全系数，取1.2～1.5，γ±——土层饱和容重 

其中：tgβ=1:5 β=11.3°（按1:5边坡计算）
坡脚或中间平台处，主动楔作用于被动楔面的受力分析： 

Ep"——主动楔作用于被动楔面的水平分力
En——主动楔作用于被动楔面的垂直分力
被动楔的受力分析
为以减轻土坝的压力，在坝前坡角每隔50米处设一7米宽平台，并在平台处设一楔形沟（如下图3所示），将覆土层的剪切滑动面置于PE膜下的粘土层中。这样，即可以在不大幅度增加填土厚度的情况下增加被动楔的重量，又可以明确知道被动楔计算滑动面的摩擦阻力。