垃圾坝设计与分析.pdf
:对垃圾卫生填埋场中常用的两种垃结构设计和计算中的主要要素进行关键词:垃圾itle://、aper,—ord:;;中图分类号:TV64文献标识码文章编号:1671—1092(2013)04—0059—04近年来随着国内环保事业的发展,城市垃圾的综合处理已经得到日趋重视。卫生填埋是目前城市生活垃圾处理的主要方法之一,可极大减少对周围环境的危害。垃圾坝的主要作用是维持填埋内垃圾堆体稳定,增加填埋有效容量,防止大雨时将垃圾冲出填埋区,有序引排填埋区渗滤液和兼作内外联系通道。垃圾卫生填埋场在国内起步较晚,垃圾坝设计方面的技术资料较少,相应规范尚未制定。目前垃圾坝设计均参考现行水工行业结构设计等规范,如《碾压式土石坝设计规范》、《砌石坝设计规范》等。
由于大坝拦挡物不同,两者设计也应有所不电站大坝主要用来挡水,而垃圾坝主要用来挡垃圾,而且垃圾卫生填埋场库区内设有严密的防渗措施场址及坝址选择垃圾卫生填埋场的场址选择主要考虑地形地貌及土壤条件。场地坡度应有利于填埋场内建筑设施的布置,不宜选在地形坡度起伏大的部位和低汇水处;地质条件方面,场址应选在工程地质条件较好的密实土或岩层之上,满足库区场地边坡稳定性及建筑物基础的承载力要求。对于山谷型填,垃圾坝应选择在填埋区下游相对狭窄处避开大断层等不利地质区域;对于平原型填埋场常用的垃圾坝根据材料的不同,主要有碾压式土石坝、重力坝两种,主要特点如下到广泛应用。在平原地区建垃圾填埋场,四周均需修筑垃圾坝,往往采取半挖半填的方式,土石坝一般也成为首选方案。其具有以下特点,利用当地材料筑坝,一般土石料原则上均可作为筑坝材料由于垃圾坝属于低坝,对坝基的要求不高,一般的软土地基经工程处理后均可作为坝;土石坝的施工机械化程度较高,并有利于控制坝的施工质量;综合造价相对较低由单一土料作为填筑材料。多种土质坝由几种土石料分区或混合填筑。填埋场由于垃圾渗滤液防渗要求,需在坝体上游(垃圾库区侧)铺设防渗以坝体内不需再设置防渗心墙。
此外,由于土石坝填筑材料方量较大,单一土料采集比较响垃圾填埋库容。对征地受到限制或山谷相对狭窄不利于机械化填筑施工的填埋场,当坝基条件较好或石料运距较近时,往往可选择体量相对较小的重力坝,以砌石坝最为常用砌石重力坝可分为混凝土砌石重力坝和水泥砂浆砌石重力坝)要求3.1(1)材料选择:就地取材是当地材料坝设计基本原则。由于垃圾坝的坝高一般小于30m,而且坝体没有防渗要求,因此材料的选择要求电站大坝低,材料选择范围更广泛。除了具有强烈膨胀特性、开挖及压实困难的干硬性土、冻土、淤泥质粘土、含有机质过多的土料外,其他土石料若具有长期稳定性(包括加工处理后),均可用作筑坝材料)填筑要求:黏性土填筑标准一般般控制在93%一97%。黏性土的压实度与最大干容重和最佳含水量密切相关由试验室标准击实试验确定。砂砾石等无黏性土的填筑标准以相对密度为控制指标,要求不低于0.70~0.75。1)材料选择:砌石体石料按外形分为毛石、粗料石三种。石料应新鲜、完整、质地坚硬。垃圾坝属于低坝,对石料的抗压强度要求较低,但须大于。胶凝材料主要有水泥砂浆土。水泥砂浆多选用M10、M7.5,级配混凝土标号常用C15、C10。
(2)砌筑要求:同一层面应大致砌平石块安置必须自身稳定土填塞应饱满密实,相邻砌块应错缝砌筑,不得有顺流向通缝。砌石体的密实性应满足设计密度2.10g/cm2.20g/cm,粗料石坝体结构设计4.1坝体高度Dam目前国内已建垃圾坝按水工分类标准都属于低坝。坝体高度的确定主要考虑垃圾场填埋所需的库容量,同时兼顾上坝道路以及进入填埋区道路布置,最终确定合理的坝高。结构为增强上游防渗膜的抗滑稳定,垃圾坝顶一般需设置锚。设计应根据构造、施工、交通等功交通要求的坝顶面层尽量采用柔性材料,如适应变形能力较强的沥青混凝土、泥结碎石等。砌石重力坝坝顶可采用混凝土面层一般可根据经验确定在1:1.5—1:2左右,坝坡每隔7~10m设置一条马道宽度1.5~2m。水电站砌石重力坝的上游坝坡一般选择在1:0.05~1:0.2范围内,但垃圾坝上游坡面铺的防渗材料一般选用HDPE,为增强防渗膜的抗滑稳定,垃圾坝上游坝坡一般选择在1:0.5~1:1左右,同时边坡每隔一定高度需要设置土工膜锚,可与马道平台兼顾设置。坝坡应进行稳定计算最终确定坝坡面的防护方式,上游坝面因铺设防渗层可仅做压实土层防护。长期暴露的下游坝面应做坡面防护,以防止坝体材料流失,可选择植草防护砌石骨架内铺草皮防护等。
4.4垃圾坝对于地基承载力和变形的要求站大坝低,但对于土石坝地基中如含有不良地质情,可采用局部换填、打水泥搅拌桩等措施进行处理,以防止软弱地基发生深层滑。处理后的地基除满足设计承载力要求外,还应进行基础滑移及沉降量验算,土石坝竣工后的总沉(包括坝基及坝体)一般不应大于坝高的1%。对于砌石重力坝应建在中风化以下的基础上中存在的断层破碎带、表层夹泥裂隙等局部地质缺陷,应予以挖除、换填,并进行固结灌浆处理。如果垃圾坝位于坡度较大的山谷游坝脚的高程差别会较大,坝基应做成台阶形ww.da作用力组合作用于垃圾坝的作用力组合可分为正常运行工况、非常运行工况和特殊工况。正常运行工况非常运行工况的荷载为垃圾堆体压力及重现期多年暴雨强度工况下库区内产生的水压力;特殊工况的荷载为地震荷载等。5.2垃圾堆体计算参数选择目前国内对于垃圾成分以及物理力学性质还没有成熟的理论及研究成果,因此设计对垃圾坝上游的垃圾堆体压力计算参数取值差异较大。垃埋容重与垃圾切相关,而且垃圾填埋过程需在填埋一定高度后进,综合考虑这些因素,建议垃圾填埋容重采用y=12~15kN/m。由于填埋垃圾存在诸多不确定因素,参考类似工程设计经验,建议垃圾堆体降解的土体压力计算参数可按无粘性土考虑,垃圾摩擦角采用=25。
~30。,c=0。上述力学参数取值略为了增强防渗膜的抗滑稳定,一般防渗膜毛面贴着坝体,比较光滑一面与垃圾堆体接触,垃圾土与垃圾坝坡面上防渗膜之间的摩擦角很小。偏于安全计,建议取垃圾堆体高程确定按规范规定填埋场终极状态(封场时 要有一定坡度,以利于增大库容及封场后的坡面排 ,因此堆体荷载按坝顶高程以上 1:3坡度填埋进 行计算。 渗滤液通过系统 收集后 由渗滤液导排总管穿 过垃圾坝接入调节池 。在收集 系统工作正常 ,库区内形成的渗滤液积聚较少,对垃圾坝产 的压力不大。然而 ,国内渗滤液收集系统的设计 中防渗膜参数,降水引起的渗滤液量一般只按多年 日平均降雨 量取值 ,设计的渗滤液导排管径一般不能满足非常 工况下重现期多年暴雨 的排水要求 。而且渗滤液 导排管采用 HDPE穿孔管 ,管壁穿孔 的直径小 且容易堵塞 ,渗滤液导排速度慢。国内已经发生过 极端暴雨情况下填埋 区渗滤液漫过坝顶而严重威 胁到垃圾坝的事例。因此 ,应慎重对待非常工况下 坝后渗滤液高程 的确定问题 。同时防渗膜参数,由于坝外 滤液调节池容量有限,为了防止调节池内的污水外 阀门关闭。为了安全计,暴雨工况渗滤液高程确定 可不考虑渗滤液导排管外排 出的水量 。
笔者认为 当垃圾填埋 至2/3 坝高以上时防渗膜参数,暴雨工况下产生的 水压力最大。设计首先应根据垃圾填埋场 的使用 年限来确定合理的暴雨强度等级 ,再根据填埋 库容以及已填埋的垃圾库容 ,最终确定渗滤液设计 高程。 坝坡稳定计算5.5.1 由于上游坡面通常采用HDPE 防渗膜进行水 平防渗 ,而且场内设有渗滤液 、地下水导排系统 进行坝坡的稳定和坝体变形计算 。坝坡稳定采用 瑞典 圆弧法 ,不计条块间作用力计算滑弧的安全系 数一般采用不 固结不排水 稳定验算中不计入土工膜的作用。 5.4 渗滤液高程确定 5.5.2 砌石重力坝 垃圾填埋场产生 ,如降雨量、蒸发量、地面流失 、地下渗入 、垃圾的 特性 、地下层 的结构、表层覆土和下层排水设施的隋 况等。垃圾降解产生的渗沥液并不多 ,大量垃圾渗 沥液的产生其实是 由外来 因素诱发 ,如地表径流水 和大气降水 。由于渗滤液 的成分对环境影响很大,
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