式中:φ——填土内摩擦角;
β——坡角;
Ka——主动土压力系数。
水平侧压力即为土坡稳定所需加筋力。将水平侧压力反向加于坡面,可求的坡内主应力方向及潜在滑动面位置。土工格栅在主动区长度记为la,可得到la/z与β的关系[6]。
土工格栅加筋层等距布置,间距h由格栅的容许拉伸强度和最低层的水平侧压力确定
式中:F5%——格栅在5%伸长率时的拉伸力;
H——坡高。
因而格栅铺设层数n应不小于H/h。格栅铺设长度l为la与被动区长度le之和,即
式中:φsf——土与格栅的界面摩擦角,取φsf=0.8φ。
由式(4)可见,当采用等距布置时,格栅长度与格栅层距坡顶的距离无关,即各层长度相等。
选用TGDG50单向土工格栅,F5%=30kN/m,格栅拉伸屈服力为58kN/m[7],安全系数约为2.0。其余条件为:φ=23°,φsf=18.4°,β=45°,γ=18.5,H=22.4m,la/H=0.6[6]。由式(2)、(3)、(4)计算得:K=0.145,h≈0.50m,l=13.7m。应指出的是,设计中未计粘性土填料的粘聚力c的影响,忽略c值的设计是偏于安全的。
2.2施工方法
施工中先按有关施工规程在加固范围内分层铺设格栅筋材。由于坝体坡度为45°的陡边坡,坝体加固还采用了一种土工格栅包裹式结构坡面新技术,可将填土料约束于坡面内以形成持久的土工结构,有效防止坝体表面开裂。如图3所示,将加长的土工格栅反包于坡面上,并将其与上一层格栅用连接栓相连,在包裹式格栅后用土袋来挡土,使坡面保持工程所要求的形状。施工时对格栅进行拉伸以避免坡面塌陷。
图3包裹式格栅加固坡脚示意
土袋作用除用来挡土和调整坡面外,还提供必要的支撑。此外,土袋填充料混入草籽和耕植土,形成植被坡面从而防止陡边坡水土流失。
3渗滤液和沼气收集系统设计
3.1收集系统的设计
渗滤液中的悬浮颗粒极易堵塞管道收集孔而造成收集系统失效。而垃圾填埋场环境的特殊性及垃圾腐败产生的大量沼气,不可能人工清掏堵塞的收集管,机械清掏难度大。国外采用砾石整体铺垫或大直径的石笼包裹收集管的做法,成本太高。国内一些建成的填埋场将收集管道直接放在垃圾上,垃圾残渣易从管外堵塞收集孔。此外,因垃圾成分复杂,所能提供的承载力差异较大,也易造成收集管弯曲、错位甚至折断。洪山头填埋场内设计了一套渗滤液和沼气合二为一的管道收集系统,可有效解决上述问题。如图4所示,收集系统位于垃圾底部、衬垫系统的上部,由含有纵向干管和横向支管的盲沟和竖向布置的石笼构成,收集管设置在砾石组成的盲沟内,通过石笼与大气连通。
图4渗滤液和沼气收集系统平面图
图5(a)为梯形状的砾石盲沟断面示意图,干管直径300mm,支管直径200mm,由密集开孔的高密度聚乙烯(HDPE)管构成,开孔部位在管道下部,呈120°的夹角对称布置。垃圾底部的渗滤液可通过收集孔直接进入盲沟中的多孔管。管外壁包缠土工布,外铺粒径范围为2~5mm的细砾石层,可防止垃圾残渣淤塞收集孔。
图5盲沟及石笼断面示意图