峽石溝垃圾填埋場

1、峽石溝垃圾填埋場峽石溝垃圾衛(wèi)生填埋場始建于 1996 年，負責石家莊市生活垃圾的無害化處理工作。在垃圾堆上安裝排氣導管。排洪溝全長 2500 米，修建在垃圾場兩側(cè)150 米高的山坡上，是疏排山洪避免造成垃圾滑坡的重要設施。由于山體風化，山上經(jīng)常滾落碎石。需及時清理塌方，確保排洪溝的暢通。填埋垃圾的工藝流程是稱重、推平、壓實、消殺、覆蓋。2009 年三伏，滲濾液技改工程施工，工程順利完工，峽石溝垃圾場衛(wèi)生環(huán)境得以改觀，綠化面積達到 14000 平方米，年處理生活垃圾33 萬余噸，為我市“三年大變樣”添磚加瓦，為我市構(gòu)建“天藍、地綠、水清、氣爽”的環(huán)保城市增添了力量。2005 年 09 月 19

2、日，峽石溝垃圾衛(wèi)生填埋場攔擋壩工程整體竣工。此工程的竣工，消除了垃圾滑坡的隱患，并為下一步利用沼氣創(chuàng)造了條件.攔擋壩主體工程由垃圾攔擋壩和第二調(diào)節(jié)池兩部分組成，大壩工程采用預應力錨固式結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)大壩建設中是首例。石家莊市垃圾衛(wèi)生填埋場攔擋壩設計摘要: 石家莊市峽石溝垃圾填埋場垃圾攔擋壩為預應力重力式壩型, 文章緊扣重力壩及垃圾填埋區(qū)這一特征, 說明壩體結(jié)構(gòu)布置, 溫度控制, 預應力錨索及濾水管幾個方面的設計思路。關鍵詞: 攔擋壩; 工程結(jié)構(gòu)布置; 穩(wěn)定計算; 溫度控制設計; 預應力錨索設計; 濾水管設計一、 工程概況石家莊市峽石溝垃圾填埋場位于石家莊市西部境內(nèi), 距石家莊市市區(qū)約19k m

3、。 該填埋場是一座以消納石家莊市及沿途郊區(qū)生活垃圾為主的垃圾衛(wèi)生處理場, 由垃圾填埋區(qū)、 第二調(diào)節(jié)池、 滲瀝液處理區(qū)、 排洪溝及垃圾擋壩( 土壩) 五部分構(gòu)成。場區(qū)為三面環(huán)山呈“V”型的自然谷地。填埋場占地面積 10.6 公頃, 其中填埋用地面積 9 公頃, 滲瀝液處理及生活區(qū)用地面積 l.6 公頃; 填埋場總?cè)莘e 310萬 m3, 填埋垃圾總?cè)莘e 278 萬 m3 ; 填埋區(qū)東西長 700 米, 南北平均寬 125 米, 溝頭至溝尾高差 70m; 有效試用期 10.3 年。石家莊市峽石溝垃圾填埋場由北京市市政設計研究院規(guī)劃設計, 于 1997 年建成并投入使用, 經(jīng)過六年的運行, 目前填埋垃

4、圾層高度已達 35m , 垃圾量約為80 萬噸。由于建場初期部分建筑物設計標準低, 在使用管理過程中, 填埋垃圾出現(xiàn)了不同程度的沉降, 滑坡, 滲瀝液四溢問題, 為確保垃圾填埋場正常運用, 增加調(diào)節(jié)池容量, 改善下游環(huán)境, 決定在第二調(diào)節(jié)池上游增建重力式垃圾攔擋壩, 并改建第二調(diào)節(jié)池。根據(jù) 水利水電工程等級劃分及防洪標準 ( SL252- 2000) , 本工程為四等,但考慮到其下游為中等城市, 故主要建筑物垃圾攔擋壩按三級設計, 次要建筑物按四級設計。根據(jù)國家地震局中國地震參數(shù)區(qū)劃圖, 工程所在區(qū)域地震基本加速度值為 0.05g , 相當于地震基本烈度為度, 依據(jù) 水工建筑物抗震設計規(guī)范 (

5、 SL203- 97) , 地震設計烈度為 6 度。二、 工程結(jié)構(gòu)布置該攔擋壩基礎面置于弱風化上部, 兩岸地形較高部位的壩段, 壩基礎可進入強風化下部。壩基礎面略向上游傾斜, 高差取 0.5m 。 兩岸邊坡基礎面形狀, 在平行壩軸線方向開挖成有一定寬度的臺階狀。巖石開挖邊坡為 10.5, 填土開挖邊坡為11。開挖時壩基兩側(cè)各留出 1.3m 的工作平臺, 基坑周邊設置排水溝。根據(jù)地質(zhì)資料, 在安山巖和片麻巖之間存在不整合面, 該不整合面存在斷層破碎帶, 應將壩基礎面部分的破碎帶及兩側(cè)風化巖體挖除, 挖深為自壩基面下 1.5 倍破碎帶寬度, 然后澆注 C 20 混凝土塞。本工程最大壩高 32m ,

6、 根據(jù)其垃圾填埋、覆土容積要求及地質(zhì)縱剖面圖, 建基面高程 74.0m , 壩前垃圾填埋高程為104m, 壩 頂 超 過 填 埋 高 程 2m, 定 為106.0m 。兩岸地形較高部位的壩段, 壩基礎置入強風化巖石下部。 垃圾攔擋壩頂寬 2m, 上游壩面為垂直, 下游壩坡 1: 0.3, 離壩頂 2m 為垂直面, 最大壩高 32m, 壩長127.5m。壩體以混凝土澆注, 每隔 15m 設置伸縮橫縫一道, 共分 9 個壩段。中間部位 3# 、 4#、 5#、 6# 、 7# 壩段混凝土強度為 C 25, 兩端部位 1# 、 2# 、 8#、 9# 壩段混凝土強度為 C 20, 離壩頂 2m -

7、4m 錨固范圍內(nèi)混凝土強度為 C 50, 離壩頂 2m處到壩頂混凝土強度 C 15。上游面混凝土抗?jié)B標號 W4, 下游面及內(nèi)部混凝土抗?jié)B標號 W2, 上游面抗凍標號 F200?？紤]該混凝土重力壩為大體積混凝土澆筑, 溫度應力較大, 在壩上游面和壩下游面設置一定數(shù)量的鋼筋。 縱向鋼筋采用直徑 20mm 的螺紋筋, 間距為 250mm,橫向鋼筋采用直徑 20mm 的螺紋筋, 間距為 250mm。壩體前緣橫縫中設置止水, 采用 652型橡膠止水, 兩端嵌入混凝土 250mm, 沿縫豎向通長布置, 止水保護層厚 250mm。壩體橫縫中以瀝青木板填縫。三、 壩體穩(wěn)定計算該攔擋壩采用預應力混凝土重力壩壩型

8、, 其穩(wěn)定計算考慮施工期和運用期兩種工況: 施工期考慮荷載有壩前后的土( 垃圾) 壓力、 壩后土重、 壩體自重、 錨固力; 運用期考慮荷載有壩前后的土 ( 垃圾) 壓力、 壩前的水壓力、 壩體底部的揚壓力、 壩體自重、 壩后土自重、 錨固力。計算方法為取單寬驗算壩體的抗滑穩(wěn)定和邊緣應力, 采用公式如下: (一)抗滑采用抗剪斷強度計算公式:K= fW+cAP式中: K 按抗剪斷強度計算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù); f 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù); c 壩體混凝土與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力; A 壩基面面積。(二)邊緣應力y= WA MxJ式中:W 作用于 1 m 壩長上全部荷載( 包括或不包

9、括揚壓力) 在壩基面截面上法向分力的總和;M 作用于 1 m 壩長上全部荷載( 包括或不包括揚壓力) 對壩基面截面形心軸的力矩總和; A 1 m 壩長的壩 基面截面 積;J 1m 壩長的壩基面截面積對形心軸的慣性矩; x 壩基面截面上計算點到形心軸的距離。壩體穩(wěn)定和邊緣應力計算結(jié)果見表 1。按計算結(jié)果, 壩體在各種工況下抗滑穩(wěn)定和邊緣應力滿足要求。四、 溫度控制設計該混凝土重力壩屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu), 按規(guī)范規(guī)定, 應進行防裂及溫度控制設計, 以防止壩體在施工期和運用早期產(chǎn)生裂縫, 達到控制工程質(zhì)量、 加速施工進度的目的。由于壩基底寬最大處僅 10.85 米, 所以不設縱縫, 采用通倉澆筑。沿

10、壩軸方向上, 每隔 15 米設橫縫。 混凝土澆筑分層情況表見下表 2。備注: 在距壩頂 10 米范圍內(nèi), 在不超過溫控指標的前提下, 混凝土澆筑層厚可適當加大; 施工中, 在距壩頂 10 米范圍內(nèi), 混凝土澆注應在每個壩段中間位置設置臨時施工縫, 澆注完后將裂縫灌漿。鑒于基巖變形模量與混凝土彈性模量相近, 確定在離基礎面 0- 3m 高度范圍內(nèi)基礎允許溫差為 24, 在離基礎面 3- 7m 高度范圍內(nèi)為 26, 離基礎面 7m 以上為 28。7m 以下基礎混凝土應在 6 月底澆完。7月份原則上不允許澆筑大體積混凝土( 混凝土最高溫度及澆筑溫度情況見表2) 。考慮到下層降溫后的老混凝土對上層新混

11、凝土的約束作用, 要求上下層允許溫差不大于 16。在施工過程中, 各壩塊應均勻上升,相鄰塊高差不超過 6m, 間隔時間應大于6 天, 小于 10 天。未滿 28d 齡期的暴露在空氣中的混凝土表面, 必須采取保溫措施, 如用草袋遮蓋。當兩天內(nèi)日平均溫差超過 8 度時, 應采取特殊保溫措施。本工程施工期溫度仍然較高, 可采取一些常規(guī)降溫措施來降溫, 并做好溫度監(jiān)測, 隨時調(diào)整溫度控制措施。五、 預應力錨索設計取單位寬度壩體計算得: 在運用期和施工期滿足穩(wěn)定和壩踵邊緣應力要求, 在壩頂中間位置布置一排錨索, 總錨索根數(shù)為 62 根, 總錨固范圍沿壩長方向 75m 。 錨索錨固段應有足夠的抗拔拉力,

12、因此將錨索的錨固段設置在巖石中的微風化層。在錨固范圍內(nèi), 4# 、 5# 、 6# 、 7# 壩段錨索錨固力 2076.9K N , 間距為 1.15m( 有濾水管處為 1.2m ) , 采用由 14 根鋼絞線組成的錨索, 單根鋼絞線為 7絲, 錨固段長度為 8m , 自由長度 為24.85- 35m 。 3# 壩 段 錨 索 錨 固 力1950KN, 采用由 14 根鋼絞線組成的錨索, 間距為 1.5m ( 最左端兩 間距為1.45m) , 單根鋼絞線為 7 絲, 錨固段長度為 8m , 自 由 段 長 度 為 24.85m 和28.85m 。各壩段錨索錨固段采用長短相間布置。六、 濾水管設

13、計該垃圾攔擋壩地處峽谷, 垃圾中的滲瀝液將順地勢流向下游, 考慮下游第二調(diào)節(jié)池底高程為 82.75m, 在壩前高程為84.3m、 91.3m、 98.3m 高程處各設置一排濾水管, 坡比為 1: 10, 沿壩軸線方向, 壩兩側(cè)順地勢分別設置濾水管, 與 84.3m 高程處濾水管連通。84.3m 高程處和壩兩端濾水管伸出壩面部分采用 HDPE 花管, 其它段采用 HDPE 實壁濾水管。橫向濾水支管直徑為 400mm, 豎向及兩端連接主管直徑為 400mm, 中間橫向連接主管和出水管直徑為 500mm, 各管設置水平間距 15m( 最右端管間距為 12m) 。 濾水管兩端及中間段濾水管頂端各設一

14、HDPE 導氣管( 直徑為 100mm) , 用以排除沼氣。為防止垃圾中的滲瀝液淤積濾水管,在濾水管前設置濾水碎石層和碎石鋼筋籠 , 碎 石 需 經(jīng) 過 水 洗 , 碎 石 粒 徑20- 40mm, 鋼筋網(wǎng)格應小于 15mm。前伸的濾水花管通過碎石包裹, 管以上碎石700mm, 管以下設置混凝土墊座, 管口通過聚乙烯錨板封口, 聚乙烯錨板上打孔,孔徑不大于 15mm。沿壩軸線方向濾水管上層通過 700mm 的碎石導流層連通, 導流 層 上 以 垃 圾 覆 蓋 。 鋼 筋 石 籠 柱 底1.5m1.5m , 高 14m 。為防止濾水管以下滲瀝液污染地下水, 在濾水管以下鋪設一層土工膜與原有土工膜

15、銜接, 土工膜以下以 0.3m 壓實壤土墊底。 濾水管兩測沿回填土高程鋪設土工膜, 土工膜鋪設頂高程 95.0m。土工膜下壤土墊層及面層粘性土保護層壓實度要求大于 90%。七、 結(jié)束語石家莊垃圾衛(wèi)生填埋場攔擋壩工程采用預應力錨固式結(jié)構(gòu), 在國內(nèi)大壩的建設中尚屬首例, 在壩體設計上主要考慮壩體結(jié)構(gòu)、 壩基處理、 溫度控制、 預應力錨固和濾水管設計。由于垃圾的特性, 對其引起的大壩穩(wěn)定、 壩體的錨索的腐蝕、 基礎的滲透及其滲瀝液污染為本設計考慮的重點部分, 以對類似工程作為借鑒。(作者單位: 劉能勝, 湖北水利水電職業(yè)技術學院; 童海英, 武漢理工大學)石家莊市峽石溝垃圾衛(wèi)生填埋場可持續(xù)性發(fā)展的探討通過對石家莊市峽石溝垃圾衛(wèi)生填埋場現(xiàn)狀分析,提出從滲瀝液處理工藝改進.沼氣利用和全封閉式擴容等方面來實現(xiàn)填埋場的可持續(xù)性發(fā)展.峽石溝垃圾填埋場 1997 年 7 月投入使用，目前已填埋垃圾 120 多萬噸，最深處達 30 多米。據(jù)介紹，將垃圾填埋場設為未成年人思想道德教育實踐基地，