海宁市生活垃圾卫生填埋场工程设计方案
1 工程概述
海宁市位于浙江省东北部，嘉兴市南部，市政府所在地为硖石镇。新建垃圾填埋场位于袁花镇袁花石料厂，该场址距海宁市市区约16km，总占地面积约9.6hm2。
根据海宁市城市环境卫生专项规划，海宁市现有南漾垃圾填埋场即将填满封场，规划近期建设海宁市生活垃圾焚烧处理中心，主要处理海宁市市区的生活垃圾，处理规模500t/d，远期实施焚烧处理厂二期工程。南漾垃圾填埋场填满后至海宁市生活垃圾焚烧处理中心建成前的过渡时期，海宁市市区生活垃圾将由新建填埋场处置，焚烧处理中心建成后，焚烧厂残渣和焚烧厂检修期间的生活垃圾以及部分未能焚烧的原生垃圾将继续由该场处置。
本填埋场总库容为257.4万m3，预计使用年限约22年，平均处置规模为295t/d。
海宁属北亚热带海洋性湿润气候区，常年平均气温15.9℃，年平均降雨量1184.8mm，年平均蒸发量1375.5mm，主导风向为东风，因地处中纬度，冷暖空气经常在此交会，有旱、涝、风等灾害性天气出现。
2 工程设计主要内容
2.1填埋分区
结合矿坑地形，填埋库区分三期建设。一期工程填埋至-46.81m，库容29万m3，使用年限3年；二期填至-35m，库容65.3万m3，使用年限6年；三期工程填至设计标高，库容163.1万m3，使用年限13年。
2.2场内垃圾运输
本填埋场属坑式填埋场，与同类型填埋场不同的是，本工程库底最深处达90m，远远超过一般坑式垃圾填埋场的深度。为保证填埋时垃圾运输的方便通畅，设计比选了3种运输方案：
2.2.1方案1：滑道运输
滑道定义宽泛，就物流运输而言，是指利用自然坡度，借助物体本身所具有的势能来完成运输的设施。目前，国内尚未有滑道用于生活垃圾运输的工程实例。对本工程而言，滑道可采用曲折式斜滑槽和整体式滑槽两种型式。
曲折式斜滑槽由多条相互独立的滑板组成，滑板从上至下依次固定于库区侧壁，呈之字形排列，垃圾从上一条滑板跌入下一条滑板，最终落入库底。
整体式滑槽滑道沿矿坑边坡设置，滑板通过联接件组合、架设而成。滑道前部分设计为直线，坡度1:0.7，确保垃圾在下滑时与道槽形成面接触；滑道后部分设计为圆曲线，以减少垃圾到达库底时的垂直速度并使垃圾的运动变化均匀；为确保垃圾从滑道直线部分平稳过渡到曲线部分，滑道前部分直线设计为后部分曲线的切线。
两种型式滑道均采用工程塑料PVC制成，断面采用半圆型式，半径1500mm，滑道面通过锚杆与矿坑岩壁锚固，为防止垃圾滑行过程中的飞散，平行滑道表面方向设置玻璃钢顶棚。
2.2.2方案2：塔吊运输
塔吊（塔式起重机）为建筑用起重机械，根据本工程特点，选用广泛应用于高层建筑施工中的上回转自升塔式起重机，为提高起重能力，使用锚固装置将塔身与矿坑岩壁相联结（附着）。方案采用2台QT80A塔吊，单台塔吊起重力矩1000kN•m，最大幅度50m，对应起重荷载1.5t，最小幅度12.5m，对应起重荷载8t，最大起升高度120m，电机功率30kW;塔吊基础采用钢结构，锚固装置沿竖直高度每隔16.5m设置1个，整个塔身共设置4个。
2.2.3方案3：道路运输
在原石矿开采时修筑的简易道路基础上，新建4m宽新路，使整条道路满足《厂矿道路设计规范》露天矿山道路三级标准，设计路面宽6m，路基宽7m，最大纵坡9%，道路最小转弯半径15m，使用年限20年，路面结构采用混凝土面层。
3种方案的综合比较见表1。
表1 3种垃圾运输方案比较
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通过以上综合比较，3种方案的优先顺序为：滑道运输、塔吊运输、道路运输，滑道方案中曲折式斜滑槽又优于整体式滑槽，设计最终采用曲折式斜滑槽。
2.3库区防渗
防渗是垃圾填埋场库区设计的重要组成部分。本工程为一废弃石矿坑，库底及侧壁均为致密岩石，但从防渗角度分析，库区底部勘察区有两条小规模断裂，同时，库区东北角、东侧、南侧岩壁顶部均有粉质粘土层出露，库区内东侧及东南侧岩壁受地下水影响有渗水现象，因此，必须采取人工防渗措施。
2.3.1库底防渗
库底防渗采用单层复合防渗系统。具体做法从下至上依次为先用水泥砂浆把场底裂隙灌实，再铺设30cm厚粘土找平，粘土垫层上依次铺设膨润土复合防水衬垫(GCL)，2mm厚HDPE膜，无纺土工织物保护层，500cm厚砾石渗沥液导排层及反滤隔离层。
2.3.2边坡防渗
一般山谷型或坑式垃圾填埋场边坡均采取与库底相似的防渗方式，即铺设HDPE膜，膜通过每一坡段两端的锚固来定位、固定，对岩土地基，主要采用锚固沟的型式，在混凝土、砖石结构及可靠的岩基上，多半采用胀锚螺栓、射钉或特制的HDPE预埋锁条来固定。本工程库区侧壁坡度达 1:0.5～1:0.7，且为致密岩石，锚固沟开挖困难，同时，岩壁表面极为粗糙，凹凸不平，其他锚固方式也难以实施，即便喷射混凝土整平，也难以达到一般混凝土、砖石结构表面的整体平整度，于膜的铺设不利，这使得本工程填埋库区侧壁的防渗必须采取特殊的方式。针对工程特点，设计中采用“混凝土+无机抗渗剂”进行侧壁防渗，即在岩壁先用水泥砂浆把裂隙灌实，然后浇注30cm厚C30混凝土，最后涂一层1mm厚的无机抗渗剂，用量为1.2kg/m2。该方案的原理是：高分子防渗剂的活性化学成分渗入混凝土内部，在混凝土中催化形成不溶于水的结晶体，填充、封堵毛细管和收缩裂缝，使水无法进入从而达到防水目的。对于侧壁地下水的外渗，设计在渗水部位混凝土面层中预埋DN150HDPE排水管，排水管连通库底地下水导排系统。
2.4清污分流
设计通过实施分区填埋及设置环库截洪沟进行清污分流，以减少渗沥液产生量。
一期填埋时，在库区中间位置设置临时隔堤，填临时隔堤以南区块时，临时隔堤以北区块雨水通过潜水泵抽取，潜水泵3台，2用1备，单台流量50m3/h，扬程 95m，功率45kW。当北区块实施填埋作业后，潜水泵用于抽取渗沥液，在中间平台和最上面平台分别设置雨水外排泵。中间平台的雨水首先通过泵提升至最上面的平台。中间平台设2台潜水泵，1用1备，单台流量200m3/h，扬程25m，功率22kW。最上面平台设置3台潜水泵，2用1备，单台流量 175m3/h，扬程42m，功率45kW。
根据矿坑顶部周边地形特点，沿库顶设置一圈截洪沟，截洪沟尺寸采用梯形断面，下宽300mm，上宽800mm，深500mm，坡度1‰～5‰，截留雨水分段就近外排。
2.5渗沥液导排
在 3个平台上分别设置渗沥液收集主盲沟。最低平台设两条主盲沟，其中一条自南向北敷设，另一条自东向西敷设，中间平台和最上面平台的主盲沟依次通过 DN300HDPE管与最低平台主盲沟相连。主盲沟采用梯形断面，下底宽500mm，上底宽1250mm，深500mm，在主盲沟中埋入DN300穿孔 HDPE管，导流管周围覆盖直径20～50mm碎石，并由粒径9～20mm碎石组成反滤结构，再回填碎石、中粗砂至沟面，即可形成纵向主盲沟。支盲沟与主盲沟横向交叉布置，采取梯形断面，下底宽400mm，上底宽1000mm，深400mm，其余做法与主盲沟相同。主、支盲沟坡度均不小于2%。
随着垃圾堆体的逐渐增高，为增加堆体中填埋气体和渗沥液的导排和收集，在垃圾堆体-30m、0m高程分别设置中间导气导液碎石盲沟，盲沟内铺设DN200软管，外填粒径30～100mm碎石，再加150g/m2的反滤土工布。由于中间盲沟铺设于中间覆盖层之上，汇集于该层的渗沥液也可通过盲沟流入竖向石笼井，然后流入库底盲沟收集系统。
根据填埋场的地形特点，在填埋场西北角和南侧分别设立一个渗沥液收集井。收集井尺寸为3.5×2.0m，井筒采用预制混凝土，随填埋堆体逐渐加高。每个收集井内设3台潜水泵，单台流量50m3/h，扬程95m，功率45kW。
2.6渗沥液处理
本工程填埋库区高差大，边坡陡，汇水面积小，为6.4万m2，且随着填埋高度的变化，汇水面积变化不大，因此，渗沥液水量波动小，总量少，约150m3/d。
根据使用要求，焚烧厂建成后，本填埋场将用于焚烧残渣、焚烧厂检修期间生活垃圾、未焚烧处理的部分原生垃圾的填埋，因此，本工程渗沥液水质将不同于一般生活垃圾填埋场，相当一部分为灰渣渗沥水。国外对灰渣专用填埋场渗出液水质的检测结果表明，灰渣渗沥水中金属含量可以达到地下水的标准，总溶解盐浓度比饮用水标准高出数个数量级；二恶英和呋喃的浓度极低;COD与BOD5的浓度数量级约在10～103mg/L之间。据此分析，本工程渗沥液有机物浓度低于一般生活垃圾填埋场，水质波动小。考虑到目前国内尚未有生活垃圾焚烧灰渣专用填埋场的建设运行，类似工程渗沥液的水质资料无法获取，从安全角度着想，对本填埋场渗沥液拟经预处理达《生活垃圾填埋污染控制标准》三级排放标准后排入海宁市污水处理厂。
2.7气体导排
生活垃圾卫生填埋场必须设置有效的填埋气体导排设施，以防止引起火灾和爆炸。本工程库底深入地平面以下达90m，坑口敞开，地面气温与坑内平均气温相近，且四周为石壁环绕，容易造成坑内风流的停滞现象，填埋气体扩散条件较差，因此，必须对气体采取主动导排，快速将其导出，防止填埋气体在库底沉积，给填埋场劳动安全带来隐患。
设计采用由竖向导气石笼井及中间导气碎石盲沟形成的立体导排系统。石笼井的布置与结构与一般生活垃圾填埋场相同。石笼井顶部和输气支管(DN50不锈钢金属软管）连接，气体经各支管汇集到输气主管(DN100不锈钢金属软管和无缝钢管），再由主管输送至抽气机。为提高集气的可靠性，输气支管采用环形布置。
3 结束语
本工程利用废弃采石矿坑做垃圾填埋场，国内尚无类似工程实例，针对场地地形地质条件，设计中对场内垃圾运输方式、库区防渗等提出了经济、适用、合理的工程解决方案，其中一些较为新颖的设计思路河供填埋场工程设计人员借鉴参考。
〔参考文献〕
[1]《实用建筑施工手册》编写组实用建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999：231-243.
[2]张耀钧．城市生活垃圾卫生填埋场的HDPE土工膜防渗技术[J].中国建筑防水，2003(3)：20-23.
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