課程設(shè)計(jì)—某城市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 氣空間，使排氣管與滲濾液收集管相通，使得排氣和進(jìn)氣形成循環(huán)，并在填埋地表層、集氣管附近、立渠和排氣設(shè)施附近形成好氧狀態(tài)，從而擴(kuò)大填埋層的好氧區(qū)域，促進(jìn)有機(jī)物分解。但在空氣接近不了的填埋層中央部分處于厭氧狀態(tài)。在武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 7厭氧狀態(tài)區(qū)域，部分有機(jī)物被分解，還原成硫化氫，垃圾中含有鎘、汞、鉛等重金屬離子與硫化氫反應(yīng)，生成不溶于水的硫化物，存留在填埋層中。這種好氧、厭氧相結(jié)合的填埋方式稱為準(zhǔn)好氧填埋。 本次設(shè)計(jì)的填埋工藝為厭氧性填埋，單元作業(yè)采用分層壓實(shí)填埋，垃圾壓實(shí)密度為 1t/m 。3 庫(kù)容設(shè)計(jì)根據(jù)本垃圾填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)要求，服務(wù)人口為 30 萬(wàn)，填埋年限為 15 年（以 2022 年為基準(zhǔn)年，設(shè)計(jì)年為 2022~2023 年） ，垃圾填埋壓實(shí)密度為 1t/m ，由于每日覆蓋和終3場(chǎng)覆蓋需要占用一部分庫(kù)容，所以填埋場(chǎng)的實(shí)際可用庫(kù)容為設(shè)計(jì)庫(kù)容的 85%，所以本填埋場(chǎng)的設(shè)計(jì)庫(kù)容。由此可以得到：年份 人口/個(gè)人均垃圾日產(chǎn)/kg 人年均垃圾量/kg 年垃圾總量/t 年需庫(kù)容/m32022 基準(zhǔn) 300000 114975 1149752022 300600 2022 2022 2022 2022 303012 2022 2022 2022 2022 2022 2022 2020 2021 2022 2023 總量 　 　 所以實(shí)際所需庫(kù)容為：武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 8 防滲系統(tǒng)設(shè)計(jì) 防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的功能要求A. 防滲結(jié)構(gòu)應(yīng)符合當(dāng)?shù)氐那闆r（包括水文、地質(zhì)、氣候情況等） ；B. 防滲結(jié)構(gòu)應(yīng)能有效的發(fā)揮防滲和倒排滲濾液的功能；C. 防滲結(jié)構(gòu)應(yīng)對(duì)外界破壞具有一定的抵御能力；D. 防滲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)約材料和節(jié)省投資；E. 防滲結(jié)構(gòu)應(yīng)有較長(zhǎng)的使用壽命。防滲層設(shè)計(jì)常用方式1) 防滲層設(shè)計(jì)的常用方式有：2) 單層 HDPE 土工膜防滲，適用于經(jīng)濟(jì)較弱，地下水填埋較深的地區(qū)。3) HDPE 土工膜與 GCL 膨潤(rùn)土墊共同防滲，適用于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)或?qū)Φ叵滤Ｗo(hù)要求較高的地區(qū)。4) 采用雙層防滲層時(shí)，主輔防滲層可采用不同的防滲材料。根據(jù)填埋場(chǎng)防滲設(shè)施（材料）鋪設(shè)方向不同可將填埋場(chǎng)防滲分為垂直防滲和水平防滲，根據(jù)所用防滲材料的來(lái)源不同又可將水平防滲進(jìn)一步分為自然防滲和人工防滲兩種。水平防滲：水平防滲層的構(gòu)造形式，經(jīng)歷了最初的不加限制到早期的粘土單層設(shè)計(jì)，直至進(jìn)氣的柔性膜與粘土復(fù)合層的發(fā)展歷程。用于填埋場(chǎng)防滲層的天然材料主要有粘土、亞粘土、膨潤(rùn)土，人工合成材料主要有聚氯乙烯（PVC） 、高密度聚乙烯（HDPE） ，條狀低密度聚乙烯（LLDPE） 、超低密度聚乙烯（VLDPE） 、氯化聚乙烯（CPE）和氯磺化聚乙烯（CSPE） 。高密度聚乙烯（HDPE）膜作為一種高分子合成材料，有其抗拉性好、抗腐蝕性強(qiáng)、抗老化性能高等優(yōu)良的物性、化學(xué)性能，使用壽命 50 年以上。比如防滲功能比最好的壓實(shí)粘土高 107 倍（壓實(shí)粘土的滲透系數(shù)級(jí)數(shù)為 107 級(jí)，而 HDPE 防膜的滲透系數(shù)級(jí)數(shù)為 1014 級(jí)） ；其斷裂延伸率高達(dá) 600%以上，完全滿足垃圾填埋運(yùn)行過(guò)程中由蠕變運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的變形；其它有利于施工、填埋運(yùn)行。根據(jù)地質(zhì)勘查情況，為達(dá)到既保證安全又經(jīng)濟(jì)可行的目的，本設(shè)計(jì)作出三種防滲方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以便確定最合適的防滲結(jié)構(gòu)體系。方案一：?jiǎn)螌?HDPE 膜＋粘土復(fù)合襯墊1）豎向結(jié)構(gòu) 其豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)造自上而下分別入圖所示：武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 9圖 2 單層膜＋粘土復(fù)合墊2）工程造價(jià)：HDPE 膜選用進(jìn)口產(chǎn)品，土工網(wǎng)格、土工布選用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，其余按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格，單位工程造價(jià)大概為 元/m3。方案二：雙層 HDPE 膜復(fù)合防滲襯墊1）豎向結(jié)構(gòu) 其豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)造自上而下分別如圖所示：圖 3 雙層膜＋粘土復(fù)合墊2）工程造價(jià)：HDPE 膜選用進(jìn)口產(chǎn)品，土工網(wǎng)格、土工布選用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，其余按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格，單位工程造價(jià)大概為 元/m3。方案三：?jiǎn)螌?HDPE＋膨潤(rùn)土復(fù)合防滲襯墊1）豎向結(jié)構(gòu) 其豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)造自上而下分別如圖所示：圖 4 單層膜＋膨潤(rùn)土復(fù)合墊武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 102）工程造價(jià)：HDPE 膜、含膨潤(rùn)土交織土工布選用進(jìn)口產(chǎn)品，土工布選用國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，其余按當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)價(jià)格，單位工程造價(jià)大概為 元/m3。各方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較：1）對(duì)方案一的評(píng)價(jià) A）次方案是三個(gè)方案中較經(jīng)濟(jì)的一個(gè)方案B）適用性：若在填埋作業(yè)是，第一層所填垃圾很有尖銳物或在填埋過(guò)程中壓實(shí)機(jī)械操作不當(dāng)，使單層膜被刺穿，則防滲系統(tǒng)基本失效，造成水體污染。故本方案對(duì)填埋作業(yè)是的技術(shù)要求較高，且發(fā)生膜刺穿時(shí)造成的危害較大。2）對(duì)方案二的評(píng)價(jià)A）次方案造價(jià)較貴，并要求較高的監(jiān)管水平B）適用性：雙層膜具有雙保險(xiǎn)的作用。若第一層被刺穿，還有下層膜及土工布可阻擋滲濾液進(jìn)一步向下滲透，因此可將經(jīng)過(guò)上層膜孔洞的滲漏量減至最少，從而可大大減少通過(guò)防滲襯墊的滲漏量。3）對(duì)方案三的評(píng)價(jià)A）次方案造價(jià)在三個(gè)方案中相對(duì)經(jīng)濟(jì)B）適用性：?jiǎn)螌幽ぃ驖?rùn)土的復(fù)合防滲襯墊最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。既可解決單層摸的穿刺問(wèn)題，又可減少造價(jià)，不僅防滲效果良好，可靠性、耐久性也好，且施工方便，膨潤(rùn)土能夠?qū)植繚B漏點(diǎn)起到補(bǔ)漏的作用。 【2】考慮到本垃圾填埋場(chǎng)設(shè)計(jì)人口只三十萬(wàn)，且處理的固體垃圾為城市生活垃圾，垃圾填埋場(chǎng)的地下水埋藏深度是有 3~4m，屬于地下水埋藏較淺的地區(qū)，為了保護(hù)地下水，在考慮了經(jīng)濟(jì)和防滲能力的條件下，決定在本垃圾場(chǎng)采取方案三！施工工藝：（1）特點(diǎn)和要求HDPE 膜是高密度聚乙烯合成材料，具有較強(qiáng)的延展性和良好的防滲性能，但遇尖銳物易破裂。因此，HDPE 膜的墊層、鋪襯、覆蓋及其他相關(guān)作業(yè)等在施工過(guò)程中均應(yīng)十分嚴(yán)格地加以保護(hù)，這是保證垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)質(zhì)量的關(guān)鍵。（2）坡面可分為土質(zhì)坡面和石質(zhì)坡面，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)定，坡面放破系數(shù)不得德育1:。土質(zhì)坡面經(jīng)機(jī)械開(kāi)挖后，用人工整平夯實(shí)，徹底清除樹(shù)根、礫石等尖銳雜物，然后鋪墊一層土工布（400g/m2） 、鋪襯 HDPE 膜，再在膜上鋪墊一層土工布；石質(zhì)坡面應(yīng)與周?chē)临|(zhì)坡面厚度一致，經(jīng)修鑿的石質(zhì)坡面上用水泥砂漿抹平，然后鋪襯 HDPE 膜，上覆一層土工布。溝谷一般由數(shù)條支溝和 1 條主干溝組成。支溝上設(shè)滲濾液收集溝（下設(shè)地下水收集盲溝）和魚(yú)刺狀滲濾液收集支溝；主干溝上設(shè)匯集滲濾液收集溝的滲濾液主盲溝（下設(shè)地下水主干溝） 。場(chǎng)底為垃圾堆填區(qū)，場(chǎng)底基礎(chǔ)為土方層填筑，機(jī)械碾壓平整。場(chǎng)底土層（30cm 厚）應(yīng)由人工徹底清除樹(shù)根、石塊等雜物，然后鋪筑 40cm 粗砂層，粗砂層中不得含有粒徑 的角礫或其他尖銳物。在粗砂層表面鋪墊一層土工布，然后鋪襯 HDPE 膜，上覆50cm 過(guò)篩的優(yōu)質(zhì)粘土保護(hù)層，再鋪筑 40cm 粗砂過(guò)濾層，才能用于垃圾堆填。武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 11（3）在坡面進(jìn)行 HDPE 膜鋪襯時(shí)，坡面上端應(yīng)進(jìn)行錨固，錨固采用錨固溝法，即在坡面上端距破口 100cm 處開(kāi)挖寬、深各 100cm 的矩形溝槽，將 HDPE 膜和下層土工布沿溝槽底部及邊緣鋪設(shè)，然后用粘土分層回填夯實(shí)。石質(zhì)坡面的錨固方法與土質(zhì)基本相同，但錨固溝的尺寸可適當(dāng)縮小，溝內(nèi)采用低強(qiáng)度等級(jí)素混凝土回填。HDPE 膜的拼接接口采用專用機(jī)械熔焊，局部破損也可采用焊接法修補(bǔ)。由于 HDPE膜是進(jìn)口產(chǎn)品，鋪襯和焊接施工時(shí)應(yīng)有專家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。垂直防滲：填埋場(chǎng)的垂直防滲系統(tǒng)是根據(jù)填埋場(chǎng)的工程、水文地質(zhì)特征，利用填埋場(chǎng)基礎(chǔ)下方存在的獨(dú)立水文地質(zhì)單元、不透水或弱透水層等，在填埋場(chǎng)一邊或周邊設(shè)置垂直的防滲工程(如防滲墻、防滲板、注漿帷幕等)，將垃圾瀝出液封閉于填埋場(chǎng)中進(jìn)行有控制地導(dǎo)出，防止瀝出液向周?chē)鷿B透污染地下水和填埋場(chǎng)氣體無(wú)控制釋放，同時(shí)也有阻止周?chē)叵滤魅胩盥駡?chǎng)的功能。垂直防滲系統(tǒng)在山谷型填埋場(chǎng)中應(yīng)用較多，在平原區(qū)填埋場(chǎng)中也有應(yīng)用。垂直防滲系統(tǒng)廣泛用于新建填埋場(chǎng)的防滲工程和已有填埋場(chǎng)的污染治理工程，尤其對(duì)于已有填埋場(chǎng)的污染治理，因目前對(duì)其基底防滲尚無(wú)辦法，因此周邊垂直防滲就特別重要。根據(jù)施工方法的不同，可用于垂直防滲墻工程施工的方法有地基土改性法、打入法和開(kāi)挖法等。防滲墻的施工有以下方法：1 地基土改性法施工防滲墻地基土改性方法施工防滲墻是通過(guò)充填、壓密地基土等方法使原土滲透性降低而形成的防滲墻。在填埋場(chǎng)垂直防滲墻施工中主要有注漿法、噴射法和原土就地混合法3 種。 (1) 注漿法施工防滲墻注漿法即注漿帷幕的一種方法，按一定的間距設(shè)計(jì)鉆孔，采用一定的注漿方法和壓力把防滲材料通過(guò)鉆孔注入地層，使其充填地層孔隙，達(dá)到防滲的目的。該方法在我國(guó)的垃圾填埋場(chǎng)防滲中應(yīng)用較廣泛。 (2) 噴射法施工防滲墻武漢工程大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 錦州市垃圾填埋場(chǎng)工藝設(shè)計(jì) 12噴射法施工是指通過(guò)高壓旋噴或擺噴方法使?jié){液與地基土攪拌混合，凝固后成為具有特殊結(jié)構(gòu)、滲透性低、有一定固結(jié)強(qiáng)度的固結(jié)體。該方法可使防滲墻的滲透系數(shù)達(dá)到 10 cm/ s，固結(jié)體強(qiáng)度可達(dá)到 1020MPa。漿液可使用膨潤(rùn)土—水泥漿液或者化學(xué)漿液，如中科院研制的中化798 注漿材料。(3) 原土就地混合法施工防滲墻原土就地混合法施工方法是將欲形成防滲墻位置的原狀土用吊鏟等工具挖出，并使其與水泥或其他充填材料就地混合后重新回填到截槽中。為了保證切槽的連續(xù)施工，采用膨潤(rùn)土漿液護(hù)壁。該方法在美國(guó)應(yīng)用較多。這種方法適用于深度較淺的防滲墻。2 打入法施工防滲墻打入法施工防滲墻是利用夯擊或振動(dòng)的方法將預(yù)制好的防滲墻體構(gòu)件打入土體成墻 ,或者利用夯擊或振動(dòng)方法成槽后灌漿成墻的一種方法。用這種方法施工的防滲墻有板樁墻、復(fù)合窄壁墻及擠壓灌注防滲墻等。 (1) 板樁墻板樁墻的施工是將已預(yù)制好的板樁構(gòu)件垂直夯入地層中。常用的板樁有鋼板樁和外包鐵皮的木板樁，板樁之間要用板樁鎖連接 ,兩板樁之間要有重疊，間隙要保持閉合或進(jìn)行密封，防止?jié)B漏。板樁墻還要有耐腐蝕性。板樁墻比較適宜在軟弱土層中使用，對(duì)于硬塑性土層則由于打夯困難而受到限制。 (2) 復(fù)合窄壁墻復(fù)合窄壁墻施工是：首先通過(guò)夯擊或振動(dòng)將土體向周?chē)艛D形成防滲墻空間，把防滲板放入已形成的防滲墻空間，然后注漿充填縫隙形成防滲墻體復(fù)合窄壁墻的施工有梯段夯入法和振動(dòng)沖壓法等。梯段夯入法是先夯入厚的夯入件，最后分梯段夯入最薄的夯入件達(dá)到預(yù)計(jì)深度。打夯結(jié)束后，把含有膨潤(rùn)土和水泥的漿液注入形成的槽內(nèi)，硬化后便形成了防滲墻體。振動(dòng)沖壓法是用振動(dòng)器把板樁垂直打入土體里，直至進(jìn)入填埋場(chǎng)基礎(chǔ)下方的粘土層里，板樁以外的空隙注漿充填。施工時(shí)還要求振動(dòng)板之間的排列和搭接閉合成一體，兩板的間隙要保證閉合和封閉板樁墻通常是耐腐蝕的。 (3) 擠壓灌注防滲墻利用沖擊錘或振動(dòng)器將夯入件打入到所要求的深度，夯入件在土體中排擠出一個(gè)槽段空間，一般 5 —6 個(gè)夯入件循環(huán)使用 ,當(dāng)?shù)?3 個(gè)和第 4 個(gè)夯入件打入后，前 2 個(gè)打入件可起出，向槽段灌注防滲漿材成墻。灌注漿材料可使用由骨料(砂和粒級(jí)為 0 —8mm 的礫石) 、水泥、膨潤(rùn)土和石灰粉加水混合而成土狀混凝土。土狀混凝土各成分配比要根據(jù)對(duì)防滲墻體要求的滲透性、強(qiáng)度和可施工性等指標(biāo)而定防滲墻體材料應(yīng)滿足制成防滲墻體的滲透系數(shù)(k ≤10 cm/ s) ,并滿足抗腐蝕性、能用泵抽吸、具有流動(dòng)性、便于填充等要求。3