垃圾填埋场重力式垃圾坝的工程设计

2.3主动土压力计算公式
垃圾坝的高度和规模相对于水利工程中的坝体往往较小，其更接近于岩土工程中的挡土墙，因此坝后的垃圾土体可参照无粘性土的情况进行设计计算，主动土压力可按库仑土压力理论确定，当支撑结构满足朗肯条件时，主动土压力可亦按朗肯土压力理论确定。并根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）引入了主动土压力增大系数ψc：土坡高度＜5m时宜取1.0；高度为5～8m时宜取1.1；高度＞8m时宜取1.2。规范规定填埋场终极状态（封场时）的填土要有一定坡度，以便增大库容，通常采用最大坡度（1:3），此措施将明显提高主动土压力，增大坝体断面。因此应在坝后大于坝高的范围内，尽量减小坝体的地面填土坡角。
本工程原有垃圾坝后填埋建筑垃圾土，现状边坡对坝顶水平面的坡角为33°，其现状土层与垃圾场填埋垃圾的成分完全不同，故垃圾坝的主动土压力计算采用了层状填土的情况下库仑理论进行计算，即将上层填土换算为下层填土的厚度，将作用在坝后的土压力分成两部分，由坝面土层分界点以上三角形土压力和分界点以下四边形土压力共同作用。在库仑土压力的层状填土计算理论的计算模型中两层土的界面是水平，故为了符合计算模型的需要，将现状土层削坡至水平。
2.4垃圾坝的稳定性系数（抗滑、抗倾）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）及《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2003）对于不同安全等级的建（构）筑物的稳定性系数取值并没有加以区分，均取固定数值，只按照平面滑动和圆弧滑动有所区分，但《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的第5.3.1条规定了抗滑稳定安全系数应按边坡工程安全等级的具体划分进行取值。
当垃圾坝的安全等级定为二级时，其稳定性系数宜按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）取值（即抗滑移稳定性系数取1.3，抗倾覆稳定性系数取1.6），当按圆弧滑动面法验算整体滑动稳定性时，按《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的第5.3.1条取1.25。
2.5垃圾坝设计中的计算参数
国内目前对于垃圾材料的成分以及物理力学性质并没有很多的理论及研究试验结果，对于垃圾坝后所阻挡的垃圾土的物理力学参数的取值并没有一个可供参考的试验依据，在没有切实依据的情况下，其取值偏于保守。基本采用γ=13～15kN/m3，φ＝20°～25°，c=0；对于墙背平滑、排水不良（铺膜，仅设渗滤液管）的情况，δ=0；对于墙背粗糙、排水良好（不铺膜设混凝土芯墙，设渗滤液管与地下水导排管）的情况，δ＝0.33φk。
3垃圾坝结构设计
首先对原有垃圾坝进行复核，坝体抗倾覆安全系数为1.17，抗滑移安全系数为0.86，不满足设计规范要求，由于现状边坡对水平面的坡角为33°，故对现状建筑垃圾土采取了卸载措施，使垃圾土边坡与坝顶水平面保持水平，即可满足设计要求。在新建垃圾坝坝基槽开挖前，为了进一步明确原有垃圾坝的坝基情况，在垃圾坝靠近中间的部位各钻2个测孔，以便确定其坝基是否深入中风化砂砾岩内，明确坝后填土性质。同时在新建垃圾坝施工前进行灌浆处理，以免造成原有垃圾坝失稳。接着以新旧垃圾坝为一整体，主动土压力按库仑理论层状填土的情况进行设计，并进行抗倾覆验算、抗滑移验算，其后又根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）对坝体能承受的轴向力设计值进行了验算，均符合规范要求。
为了使新旧坝体能够有效结合为一体，亦采取了相应措施，即在原有垃圾坝在坝面上做了300mm×300mm×800mm的混凝土连接件，其间距为2m。
垃圾坝剖面图见图1。

图1砌石垃圾坝剖面
4垃圾坝的设计优化
①如果将垃圾坝上游坝坡改为直立，在坝底设置悬挑的平直段，则将有效地减小坝的断面，并能够利用压于悬挑段上的垃圾土的质量参与稳定计算，总体效果良好，十分经济。
②设计规定终极状态（封场时）的填土有一定坡度，以便增大库容，通常采用1:3的最大坡度，此措施将明显提高主动土压力，增大坝体断面。应在坝后大于坝高的范围内，尽量减小坝体的地面填土坡角，最好为零。
③对于坝底置于中风化基岩上的垃圾坝，坝体埋深较大，通常地下部分占坝体全高的25%～45%，因此可适当考虑下游侧的主动土压力的有利作用，由于垃圾坝坝底中风化基岩在纵轴方向一般呈“u”或“V”形，故应结合实际情况对整个垃圾坝进行综合分析，合理减小断面尺寸。
④渗滤液是由大气降水、垃圾降解产生的水以及垃圾自身带有的水形成的，由于渗滤液的成分对于环境的影响很大，故设计中在库底及垃圾坝的上游均铺设了HDPE防渗膜。设计上均要求在垃圾库区周围设置足够断面的截洪沟，以保证截洪沟范围以外由于暴雨或其他原因产生的水流不在截洪沟内溢流进入垃圾库区。对于截洪沟范围内在不同标高设置盲沟形成收集系统，其流量应由工艺专业根据垃圾产生渗液量及该面积区域内的降雨量来确定。渗滤液通过收集系统收集再通过渗滤液导排总管穿过垃圾坝接入调节池，且渗滤液收集系统均有坡度，渗滤液导排总管的出口端也高于调节池最高水位。在收集系统工作正常的情况下，应该不会在垃圾坝后形成渗滤液积聚。设计中要求垃圾库区的渗滤液收集系统的工艺设计安全可靠，这样就可以降低坝后渗滤液的标高，节省垃圾坝的工程造价。