填埋场垃圾堆体斜面压实工程试验研究

摘要：通过现场工程试验对填埋垃圾堆体斜面压实效果进行了影响因素的研究。试验证明：在垃圾填埋作业过程中，压实机械对填埋垃圾堆体斜面压实的效果受垃圾堆体斜面坡度、垃圾堆体构造层厚度、压实机械行程次数以及压实机械的行驶方向等因素影响显著。实验结果表明：为取得最佳的垃圾堆体斜面压实效果，斜面最佳坡度在1:5～1:4之间，最佳垃圾摊铺厚度在0.6m～0.7m之间，最佳机械行程次数为3次，压实机械的行驶方向为坡下向坡上。
关键词：填埋场；斜面压实；摊铺厚度；斜面坡度；压实次数
填埋场是消纳和处置城市生活垃圾的重要场所，目前，我国每年产生的大约1亿t城市生活垃圾中有70%以上的垃圾采用填埋的方式进行最终处置。垃圾填埋需要占用大量的土地资源，为节省库容，延长填埋场的使用寿命，有必要对进入填埋作业区的垃圾进行有效压实，提高垃圾堆体密实度，从而增加填埋场的使用寿命和填埋容量。
本文阐述了在深圳市下坪固体废弃物填埋场现场所进行的垃圾堆体斜面压实工程化实验的结果。拟通过现场实验，确定以较小功耗，获得符合垃圾堆体密实度（＞0.9t/m3）和最高压实量的作业参数，实现提高压实机的生产率和保证压实质量的最优化。为填埋作业，提供一套操作性强、高效的压实操作流程。
实验中，利用推土机和压实机，分别考察在不同垃圾含水率、垃圾待压层厚度、机械滚压次数和碾压速度等参数下垃圾堆体斜面压实的情况，以现场实验获取的实际运行参数，经数学分析，对垃圾堆体斜面压实进行优化。
1试验设备和材料
标准容器：四轮手推方斗车两辆，容积0.99m×0.75m×0.61m，自重103kg。称重工具：磅秤(200kg）；度量工具：坡度仪。压实机械：推土机、压实机（BMG-BC-670RB)
2试验方法
（1)构造坡度分别为12°、15°和20°的三种垃圾堆体斜面作为工作面。为方便现场作业，分别选用1:5、1:4、1:3的坡度进行试验构造。
(2)由推土机构造待压层（简称构造层），构造层的厚度分别采用垃圾堆填厚0.6m、0.7m和0.8m，由压实机对每一种构造层分别进行压实，压实次数为（m＋1)次。从（m－1)次压实起，对每一种待压层碾压一次后进行取样。
(3)先进行1:5斜坡的方向性对比试验。即分别作向上、向下2种方向的压实实验，以确定2种不同行驶方向对垃圾压实密实度的影响。根据其压实效果，来确定是否进行其他坡度上2种工艺的比较实验。
3试验结果与讨论
3.1最佳摊铺厚度及行程次数
依据斜面实验方法，确定斜面压实最佳摊铺厚度及压实次数。碾压方向为坡上向坡下，数据分析见图1。对图1的试验结果进行分析得出以下结论：

图1斜面压实最佳摊铺厚度及压实次数
(1)斜面压实表现出优于平面压实的效果。以压实机行程2次为例，除厚度为0.8m的构造层在1:4坡度下的密实度较低外，其他厚度的压实密度均在0.8t/m3以上，大多数达到0.85t/m3的密实度，一半以上达到0.9t/m3，远远优于平面压实效果。导致这一结果的原因是压实机械在斜坡下作业功耗更大。根据此次现场记录的压实机械的行程时间分析，对构造相同的待压层压实，斜面压实用时为平面压实的1.5倍，档位提升一档以上。（2）压实机行程3次能够保证压实度达到0.9t/m3的要求密实度。在第三遍压实后，不同构造层下，几乎所有试样达到要求，表明3次行程具有较高的可信度。(3)厚度为0.6m、0.7m与0.8m的构造层在3遍压实机行程前提下，均可作为较优构造，但考察4遍压实机行程后的效果发现，厚度为0.8m的构造层密实度的增长幅度要比厚度为0.6m和0.7m的构造层密实度的增长幅度小。考虑压实机械在作业面上的行程次数非严格约定，故建议使用厚度为0.6m和0.7m的构造层作为较优构造层，以便发生4次以上行程时，可获得更大密实度。
3.2最佳坡度
依据斜面试验方法，比较不同坡度对同一构造层的影响。结果如表1和图2所示。

图2不同坡度对不同构造层压实度的影响
对表1和图2的实验结果进行分析，可以得出以下结论:(1)对于厚度为0.6m的构造层，压实机械在不同行程次数下，坡度变化的影响几乎没有；对于厚度为0.7m的构造层，1:4的坡度下，压实的效果明显优于其它两个坡度；对于厚度为0.8m的构造层,1:5的坡度效果最好。(2)建议构造1:4～1:5的坡度作为斜面压实的最佳坡度。现场作业难以精确确定某个坡度，故应给出一定范围内的最佳坡度参数。对于1:3的坡度，填埋场现场作业中很少采用，因为摊铺机械普遍存在爬坡能力较弱的缺点，不适于大坡度作业，且压实机械在大坡度下的效率明显降低。同时根据前面试验建议使用厚度为0.6m和0.7m的构造层考虑，在1:4～1:5的坡度范围内，3遍或3遍以上机械行程后，能够得到较好的密实度，并表现出较好的稳定性，故建议采用1:4～1:5的坡度作为最佳压实坡度。