垃 圾 处 理 工 程 中 垃 圾 坝 设 计 技 术 探 讨黄成岗(中国华西工程设计建设总公司(集团) 成都610081)(Huaxi General Engineering Design 二是抗滑安全最不利的工况 是终极状态,而那时垃圾土业经多年降解固结,起 到很好的铺盖作用,水坝根本无此条件;三是有良 好的渗滤液排除系统,渗滤液不可能过高积蓄。 事实上即便是水坝,仅仅由于在运转后期坝前的 泥砂沉积作用,其渗透压力也随之明显减小,刘家 峡、 三门峡等水库的试验资料即可说明此现象。 因此,可以认为:对于垃圾坝,完全没有必要沿用 水坝工作条件考虑渗透压力的因素。 三、 适当考虑下游侧主动土压力的有利作用 在前期工程中,均不考虑垃圾坝下游侧的主 动土压力有利因素,该做法沿用建筑地基基础设 计规范关于 “挡土墙” 的计算理论,将此有利因素 作为稳定计算的安全储备。对此在后期完成的4 项工程则依照工程的具体条件,适当考虑了下游 侧的主动土压力。虽然认为 “挡土墙” 设计的该项 假定是恰当的,但垃圾坝的条件与传统的 “挡土 墙” 往往有较大差异,主要是挡土墙的地下部分一 般仅满足埋深条件即可,而垃圾坝的坝高通常较 高,更是由于力争将坝底置于中风化岩基上(地基 承载力、 基底摩擦系数及防渗的特殊要求) ,从而 使坝体埋深较大,即 “地下部分” 较高,通常地下部 分占坝体全高的2540 %。因此,对于垃圾坝, 不能完全按挡土墙的计算理论,应适当考虑下游 侧的主动土压力的有利作用。为简化计,该主动 土压力可按朗金理论,其土压力系数为tg2(45- / 2)。例如阆中工程(图2) ,垃圾坝全高1217m , 下游侧填土高410m ,占全高的33 % ,如不考虑下 游侧土压力,抗滑安全系数为11262 ,而考虑了此 土压力,则安全系数为11372 ,大于1130。 四、 终极状态坝前封场坡度宜小 依照 建筑地基基础设计规范G B50007 2002 ,主动土压力系数Ka公式中计及了 “挡土墙” “地面填土坡角 ”,对于垃圾填埋场,工艺设计通 常要规定终极状态(封场时)的填土有一地面坡 度,以便增大库容,且往往采用最大坡度13(18142)。殊不知工艺的此措施将使主动土压力 增大30 %左右,将明显地加大坝体断面,增加造价。因此,应首先协调工艺与结构设计,争取在坝 前大于坝高的范围内,尽量缩小角,最好为0。 此措施所减小的理论库容量不大,但减小坝体断 面降低造价的作用却十分明显。图2 阆中垃圾坝最大断面五、 变形缝间距及做法 浆砌石坝显然应设置必要的变形缝。对于变 形缝的间距,目前尚无专门的规范可依。有的水 工低坝设计文献指出,对于仅以勾缝作为防渗措 施者,变形缝的间距宜为2040m。对此在上述 工程中采用3040m ,且以40m居多。其原因是 浆砌石坝的坝心较多的做法是采用手摆粗料石, 以C10细石砼为胶结料,这种坝体材料的干收缩 量将大大低于一般混凝土,其次,浆砌石垃圾坝通 常要求置于中风砂岩基上,各段坝体的不均匀沉 降量也很小,所以为节省造价,简化施工,变形缝 间距可取大一些。 关于变形缝的做法,上述所有垃圾坝均采用 设置橡胶止水带的混凝土键槽,置于变形缝两侧 的混凝土墩断面各为112112114114m2,中 设橡胶止水带。 六、 坝面防渗措施 对于垃圾坝,目前采用较多的防渗措施有三 种,即混凝土防渗面板、 混凝土防渗心墙及水泥砂 浆勾缝。由于前二种措施不仅施工麻烦,且造价 较高。因此,上述垃圾坝中有8项采用了水泥砂 浆勾缝作为防渗措施。具体做法是:坝面砌缝宽 度约2cm ,勾缝时将砌缝凿成不小于砌缝宽、 深度 约为宽度2倍的矩形或梯形槽,用M1015高标 号水泥砂浆压填密实,勾成平缝。砂浆宜用细砂, 且掺加适量微膨胀高效防水剂。可以认为,此法 完全可以满足垃圾坝的防渗要求,且可显著降低 造价。关键在于施工是否认真按上述要求进行, 从攀枝花盐边等工程实践看,此法应该是可行 的。 92No11 2004黄成岗 垃圾处理工程中垃圾坝设计技术探讨SPSTSPECIAL STRUCTURES No11 2004 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.有些工程附近无料石材料,却有丰富的大卵 石,例如岷江上游的汶川、 理县,坝体材料只好改用卵石砌筑,此时,坝面便无法采用勾缝措施用以 防渗,只能采用混凝土防渗面板。图3 垃圾坝最大断面七、 在土压力计算中,应适当考虑C、 值 根据国外一些试验资料,垃圾土的凝聚力C 值约为023kPa。事实上,在一些填埋场中可以 观察到很高的竖直切面仍能保持稳定,足见经长 期降解固结的生活垃圾确实存在可观的C值。 上述工程计算中,将C值仅按5kPa取用,即 便如此,已可使土压力减小10 %左右,可见适当 考虑C值对于降低垃圾坝造价具有不可忽视的 意义。依据 “墙背” 的粗糙状况及排水状况,规范给 出与 值的关系,=(012016)。目前,在垃 圾坝结构计算中,为安全考虑,往往令= 0,其 实,当渗滤液排除系统十分健全,且墙背较粗糙 时,也可考虑值的存在。 在计算中,仅计及了值的最低水平,即按 = 012,仅此一项,即可减小土压力5 %左右。可 见合理地考虑值,对于降低垃圾坝的造价同样 具有不可忽视的意义。图4 垃圾坝最大断面八、 渗滤液最不利标高的取值 垃圾坝不仅承受垃圾土的侧压力,而且承受 可能积蓄的渗滤液侧压力,且最不利渗滤液标高 的取值对于垃圾坝的造价影响极大。这是目前垃 圾坝结构设计中的一大难点,即最不利渗滤液标 高的合理取值。 影响渗滤液积蓄的因素很多,其中,垃圾库的 地形、 坡度、 汇水面积以及地区暴雨公式、 渗滤液 收集和排除条件、 截洪沟设置等因素的影响尤为 直接。正因为如此,所以目前还没有一种定量的 方法予以科学地计算。从工艺角度讲,由于设置 了完善的渗滤液收集和排除系统,理论上,渗滤液不可能过多积蓄,然而结构计算却必须考虑最不 利或者 “万一出现” 的工况,例如排水管 “万一堵 塞” 、 连续暴雨使截洪沟溢流等。因此,往往设定 较高的渗滤液标高,以确保结构安全。 目前在上列工程中同样只能依据上述影响因 素,分析并判断最不利渗滤液标高,通常设定在地 上部份五分之二至一半处。为确保在此基础上的 结构安全,着重加强如下措施:第1 :设置多排较 密的排水管;第2 :设置完善的截洪沟,对于较大 的垃圾库,尚应考虑分期设置;第3 :在服务期的 后期,垃圾堆置高度接近封顶时停止采用渗滤液 回喷措施。03SPST特 种 结 构2004年第1期SPECIAL STRUCTURES No11 2004 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.