导渗管应用 垃圾掩埋管应用
生活垃圾填埋场扩建工程渗沥液导排设计
1工程概况
桃花山垃圾填埋场是无锡市区的生活垃圾卫生填埋场，位于滨湖区河埒街道与惠山区钱桥镇交界处的桃花山山坳。
该场属于典型山谷型填埋场，建于上世纪90年代初，是我国批按照建设部1988年颁布标准《生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-88)建设的生活垃圾卫生填埋场。填埋场原工程总库容462万m3，设计垃圾填埋量434万t，采用垂直防渗帷幕，设计服务年限为1995年～2007年，即将达到使用寿命。
桃花山垃圾填埋场扩建工程是解决原工程填埋场日趋饱和以及重新选址存在较大困难之间矛盾的方案。扩建工程建设范围主要位于原工程顶部，扩建工程设计库容419.15万m3，可填埋的垃圾为377.24万m3，可使用17年(至2024年)，在服务期内，处理量为675m3/d。
2原工程渗沥液收集与导排系统
2.1原工程渗沥液导排问题
原工程填埋气体发电厂投产后，为了保持填埋气体发电厂的采气量，台面盲沟系统停止建设。同时，污水处理厂污泥进入垃圾填埋厂填埋后，堵塞了盲沟系统。地质勘察发现，原工程每10m一层的覆盖土层均形成了相对隔水层，导致垃圾渗沥液无法通过原盲沟系统排出，从而聚集在每个相对隔水层之上。
2.2原工程渗沥液导排的必要性
原工程垃圾渗滤液聚集在库区底部会对扩建工程产生一定的危害，主要表现为：影响垃圾堆体稳定性；渗沥液水位过高时，会对扩建工程防渗系统产生浮力；影响填埋气体的排出。 因此，在原工程封场之前需采取切实有效的导排措施降低原工程渗沥液水位，以确保扩建工程的正常建设及运行，同时减少扩建工程建成后原工程渗沥液对周围地下水环境的污染。
2.3原工程渗沥液导排方案
由于原工程渗沥液导排不畅，导致原工程渗沥液水位较高，局部地段从垃圾堆体表面直接溢出，不利于扩建工程垃圾堆体的稳定。根据稳定分析，认为原工程渗沥液安全控制浸润线应位于原工程垃圾土顶面以下约5m(平均深度)，才能确保垃圾堆体的稳定性。
扩建工程依现场实际情况，在整个填埋场建设运营周期内，原工程渗沥液导排设计采用了重力导排方案、固结排水方案和原工程顶部排水层相结合的降水措施。
2.3.1重力导排方案
对原工程垃圾坝及污水池实施改建、污水调蓄池实施新建等措施，将原工程渗沥液以重力流导排方式导排至新建污水调蓄池。
在新建污水调蓄池周边新建检查及反冲洗管，作为原工程渗沥液导排枢纽。原工程、扩建工程渗沥液在各自独立的导排系统下汇集至各自导流层出口处，分别通过一根φ600mm的HDPE管将渗沥液导排进入各自的检查及反冲洗管，终导排通道将原工程和扩建工程渗沥液均导排至新建污水调蓄池。渗沥液导排尽可能利用地势条件采用重力流方式，节省能耗。
2.3.2固结排水方案
固结排水方案是在原工程垃圾堆体顶部设置塑料排水板，以加快原工程垃圾堆体在扩建工程垃圾荷载作用下的固结排水效果，改善原工程垃圾堆体内的渗沥液导排途经。塑料排水板作为原工程渗沥液导排通道，将深入原工程渗沥液安全浸润线以下，同时顶部接入一定厚度的碎石导排层(兼作原库区填埋气导排层与渗沥液横向排水层)。原工程垃圾堆体固结后所排出的渗沥液沿塑料排水板竖向排放至碎石导排层，通过原工程渗沥液收集系统，在下游低处渗沥液由一根φ600mm收集管进入检查及反冲洗井，后导排至新建污水调蓄池。
固结排水方案与原工程垃圾土地基加固方案应相结合，排水板间距设计为3m，采用梅花型布置；排水板进入原工程库区垃圾土的深度为5m。
固结排水方案在原工程停止填埋作业后实施，在扩建工程整个填埋运行期间均有效，随着扩建工程垃圾堆体的堆高，原工程垃圾土的固结度将不断提高，原工程渗沥液也将被有效导排至场外。
2.3.3原工程垃圾堆体顶部排水层
顶部排水层是沿整个原工程垃圾堆体顶部铺设一定厚度的碎石排水层(兼作原工程填埋气导排层)，将原工程渗沥液导排至新建污水调蓄池。此方案能排走汇集在原工程垃圾堆体顶部的渗沥液，减小原工程渗沥液对扩建工程防渗衬垫系统的浮托影响。
以上3种导排降水措施是相辅相成的，在扩建工程的不同运行时期发挥着不同的导排效果，可确保原工程垃圾堆体渗沥液降低至安全浸润线以下，为扩建工程实施竖向堆高提供必要保证。
2.4原工程各区渗沥液导排设计
该场属于典型山谷型填埋场，分平台和坡面部位。
填埋库区的低平台处渗沥液溢出现象严重，因此渗沥液导排采用重力导排、固结排水和垃圾堆体顶部排水层3种方案。垃圾堆体顶部排水层为300mm厚碎石导流层加盲沟系统。盲沟断面为梯形，上底宽1000mm，下底宽600mm，高为600mm。盲沟内填碎石，粒径大小为20～60mm，按照上大下小形成反滤，碎石外包裹土工布，沟内铺设φ350mmHDPE穿孔管，如图1(a)所示。孔径及开孔布局如图2所示，纵向布置孔中心间距L为100mm，孔径为20mm。
其余平台，原工程的渗沥液导排仅采用垃圾堆体顶部排水层方案。顶部排水层方案仅设计为300mm厚碎石导流层加盲沟系统，盲沟内填碎石，不设置HDPE管，断面如图1(b)所示。盲沟仅设置在平台一侧坡脚处。
垃圾堆体坡面同样仅采用垃圾堆体顶部排水层方案。垃圾坡面因坡度较大，若采用碎石层做为导水层，不易施工，且堆体稳定性能较差。因此，设计在坡面上仅设置盲沟系统，盲沟断面如图1(b)，内填碎石，但不铺设穿孔HDPE管。
图1盲沟断面图
图2开孔布局
3扩建工程渗沥液导排设计
3.1导排方案及材料的选择
本次扩建工程库底渗沥液导排在不同部位采用不同的导排方式及材料。
3.1.1平台部位
渗沥液导排系统设置为400mm厚的碎石导流层，导流层中内置导渗管，如图3。又由于垃圾堆体存在不均匀沉降，故同时使用三维土工排水网格以提高导排能力，兼有碎石导排层的保护层作用。其中，碎石粒径分布在20～60mm范围内；考虑到垃圾渗沥液对钢筋混凝土有腐蚀作用，导渗管通常采用HDPE管，并预先置孔，管壁包裹土工布起渗沥液过滤作用。
3.1.2坡面部位
坡面坡度较陡，使用碎石做为导排层，施工较为困难，堆体稳定性较差，故仅设置三维土工排水网格做为导排层。
3.1.3碎石盲沟系统
每隔10m设碎石盲沟系统，加强导渗导气效果。
3.2库区底部导渗系统总体设计
导渗管设计内容包括布局格式、管道间距、管道尺寸及管道穿孔数。其中管道间距、管道尺寸及管道穿孔数通过计算机软件计算。
图3导渗管断面图
3.2.1导渗管平面布局格式
整个碎石层中导渗管布局呈树枝状[1]，如图4所示。导渗主管为南北走向，管间距为50m，采用φ350mm的穿孔HDPE管，开孔布局如图2，纵向布置孔中心间距L为100mm，孔径为20mm。主管上每隔25m两边各设置支管，支管与主管夹角为60°[2]，管间距为25m，采用φ200mm的穿孔HDPE管，纵向布置孔中心间距L为200mm，孔径为20mm。
图4导渗管布局格式
3.2.2导渗管基层布局格式
结合现场地形条件，导渗主管间的基层设计为起伏波纹状，波纹坡度为4%。“起伏波纹状”的基层布置不仅增加了开挖量、拓宽了库容，而且构成了“人工的”独立水文单元，每个单元都有独立的渗沥液收集与导排系统[3]。导渗支管间的地基则结合现场北高南低的地形条件设计为连续坡度状，坡度为2.5%，如图5所示。
图5渗管地基布置
3.3库区竖向导渗系统设计
在库区竖向导渗结构中，设计每间距50m设一填埋气体收集竖井，兼具导渗功能，管材为φ250mm的穿孔HDPE管。填埋库区每隔10m填埋高度铺设碎石盲沟系统，加强各层导渗导气效果。
盲沟断面为梯形，上底宽1000mm，下底宽600mm，高为600mm。盲沟内填级配碎石，粒径为20～60mm，按照上大下小形成反滤，碎石外包裹土工布，沟内铺设φ200mm的HDPE水平穿孔管。水平管布管格局为井字型，间距为50m。盲沟分南北和东西走向，南北向管底坡度结合地形条件，拟设计为2.5%。
填埋气体垂直收集竖井和各层水平管环向均布8个孔，纵向布置孔中心间距为100mm，孔径为8mm。
填埋气体收集竖井与各层碎石盲沟内水平管连通，这样可以通过各填埋层的水平管收集不同高程产生的渗沥液和填埋气体，形成垂直2水平立体收集系统，强化渗沥液和填埋气体收集效果。
4结论
(1)原工程垃圾渗沥液聚集在库区底部会对扩建工程产生一定的危害，因此扩建工程需对原工程渗沥液做导排设计。设计采用重力导排方案、固结排水方案和原工程顶部排水层相联合的降水措施。
(2)扩建工程库底渗沥液导流层在不同部位采用不同的导排方式及材料。平台部位渗沥液导排系统设置为400mm厚的碎石导流层，导流层中内置导渗管。坡面部位因坡度较大，设置三维土工排水网格做为导排层。
(3)在库区竖向导渗结构中，每间距50m设1个填埋气体收集竖井，兼具导渗功能。
(4)填埋库区每隔10m填埋高度铺设碎石盲沟系统。填埋气体收集竖井与各层碎石盲沟内水平管连通，收集不同高程产生的渗沥液和填埋气体，形成垂直-水平立体收集系统加强各层导渗导气效果。
