上海生活垃圾卫生填埋场的若干岩土工程问题

（1)结合填埋场垃圾填埋的施工工艺和程序，比较准确地估算垃圾体（容重）荷载随时间的变化规律。垃圾体的沉降与压密和有机物降解速率直接相关，在沉降过程中垃圾体的容重也将随之变化。预测垃圾体的沉降固然重要，将垃圾体的容重与此沉降联系起来才能准确预测软土地基的沉降量。
（2）对于建在软土地基上的填埋场，地基的沉降量不能忽略。在基本掌握上部垃圾体荷载变化规律的前提下，在获得准确的地基土层的物理力学性质指标之后、地基沉降计算可以依据常用的土力学地基沉降计算方法进行。如果能在垃圾填埋过程中进行地基变形监测，将有利于该问题的彻底解决。
（3）在卫生填埋场的底部一般需要设置一定的坡度，以利于垃圾渗滤液的排出。填埋场地基在发生大变形的情况下，由于垃圾体的非均质特性，垃圾体荷载的不均匀性将会造成地基的不均匀性沉降。对不均匀沉降进行定量研究可为防渗底层坡度设置提供依据。
3.2填埋场的稳定性
垃圾填埋场的稳定性可从三个方面进行分析：衬里系统和封盖系统的稳定性、垃圾体的稳定性和地基的稳定性。
填埋场稳定性问题的一个重要方面是垃圾体的自身稳定性。国内外垃圾体失稳的事故时有发生，也引起了学术界的重视。稳定性评价的困难在于：垃圾在稳定化过程中其物理力学性质处在一个动态变化过程中，而正是垃圾体本身的工程性质对其稳定性起着决定性的作用，同时垃圾渗滤液的状况对稳定性也有一定的影响。垃圾填埋或封场时的坡度对稳定性有重要影响，如Danel等在美国俄亥俄州辛辛那提对封盖系统的稳定性做了试验研究，结果表明：对于采用GCL作为封盖材料，坡度为33.3％（3H：1V）比较稳定，而坡度为50%（2H:1V）时容易发生破坏。
因此，在垃圾稳定化过程中，如果垃圾体的稳定性不能得到保证，则可在封场覆盖系统中通过土工合成材料加筋或者减缓封场时垃圾的填埋坡度来提高稳定安全系数。
在上海软土地基上，填埋场失稳的另一个模式可能由于地基强度偏低而引起的滑动面穿过地基土层的整体滑动，如图1所示。

图1滑动面穿过地基土层的填埋场失稳模式
这里，填埋并经过分层压实的垃圾体作为荷载，与房屋建筑荷载一样，必然对地基的承载力提出要求。上海地区浅层软粘土层的极限承载力一般不超过80～l00kPa，前面提到当垃圾体填筑高度为40m时，荷载相当于360～400kPa。为了解决这一对矛盾，可以从三个方面采取措施：（1)在垃圾填埋区进行一定深度的开挖，卸土效应可以部分弥补地基承载力的不足；填埋区四周的土体起到一定的反压作用，有利于、整体稳定性。（2）合理安排垃圾填埋程序，使软土地基在前期垃圾荷载作用下获得一定的强度增长。（3)进行地基加固，直接提高地基的承载力，以满足上部垃圾体对地基的强度要求。
3.3与防渗衬里系统和封场覆盖系统有关的问题
对于现代生活垃圾卫生填埋场，防渗衬里系统和封场覆盖系统是两个重要的组成部分。
填埋场的防渗衬里系统包括位于垃圾填埋场底部的水平衬里和四周边坡衬里系统，在卫生填埋场中衬里系统是一种水力隔离措施，用来将生活垃圾和周围环境隔开，以避免垃圾渗滤液和填埋气污染周围的土壤和地下水。在国内外的工程实践中，底层衬里与边坡衬里系统共有4种结构形式：单层衬里、双层衬里、单层复合衬里和双层复合衬里系统。对于环保要求高的上海垃圾卫生填埋场，可采用我国规范推荐的单层复合衬里系统的结构形式，见图2。

图2填埋场底部单层复合衬里结构示意图
由图2可知，防渗衬里是一个以膨润土衬里(GCL）和高密度聚乙烯土工膜（HDPE）为中心的系统。膜上保护层一般采用土工织物（Geotextile）或土工网（Geonet)，起到缓冲和均匀上部填土、垃圾和施工荷载作用；膜下保护层一般采用低渗透性的细颗粒土，并具有一定的厚度（如大于1.0m），除了起到防止膜下坚硬、锋利物体刺破土工膜作用外，还可发挥阻止渗出的渗滤液进一步扩散和吸附污染物质的作用。积聚在膜上的渗滤液通过导流层排走，导流层一般采用粗颗粒土，厚度与地下水导流层一样（30～50cm）。地下水导流层的功能主要是降低地下水水位，防止地下水浮托土工膜，破坏衬里结构。最上层土工织物可起到隔离和过虑的作用。双层复合衬里结构增加了一层HDPE土工膜，并在两层土工膜之间增加了渗滤液检测层。
封场覆盖系统用来减少降水的入渗，控制填埋气的释放，整个系统应具有导排地表径流、减少侵蚀、排水防渗、填埋气收集和增加填埋体稳定性的功能。雨水的入渗势必增加渗滤液的排出量，不会增加处理费用，且不利于填埋体的稳定性。从环保的角度，覆盖系统的排水防渗和控制填埋气是核心功能。图3是一个典型的现代生活垃圾卫生填埋场封盖系统的结构示意图。在该系统中，采用含砾石砂作为排水层，排出入渗的雨水。HDPE土工膜起到防止雨水入渗和阻止填埋气的排出。在填埋气的收集层，设置双层土工格栅加筋，可有效地增加覆盖系统的稳定性。