峡石沟垃圾填埋场

1、峡石沟垃圾填埋场峡石沟垃圾卫生填埋场始建于 1996 年，负责石家庄市生活垃圾的无害化处理工作。在垃圾堆上安装排气导管。排洪沟全长 2500 米，修建在垃圾场两侧150 米高的山坡上，是疏排山洪避免造成垃圾滑坡的重要设施。由于山体风化，山上经常滚落碎石。需及时清理塌方，确保排洪沟的畅通。填埋垃圾的工艺流程是称重、推平、压实、消杀、覆盖。2009 年三伏，渗滤液技改工程施工，工程顺利完工，峡石沟垃圾场卫生环境得以改观，绿化面积达到 14000 平方米，年处理生活垃圾33 万余吨，为我市“三年大变样”添砖加瓦，为我市构建“天蓝、地绿、水清、气爽”的环保城市增添了力量。2005 年 09 月 19

2、日，峡石沟垃圾卫生填埋场拦挡坝工程整体竣工。此工程的竣工，消除了垃圾滑坡的隐患，并为下一步利用沼气创造了条件.拦挡坝主体工程由垃圾拦挡坝和第二调节池两部分组成，大坝工程采用预应力锚固式结构，在国内大坝建设中是首例。石家庄市垃圾卫生填埋场拦挡坝设计摘要: 石家庄市峡石沟垃圾填埋场垃圾拦挡坝为预应力重力式坝型, 文章紧扣重力坝及垃圾填埋区这一特征, 说明坝体结构布置, 温度控制, 预应力锚索及滤水管几个方面的设计思路。关键词: 拦挡坝; 工程结构布置; 稳定计算; 温度控制设计; 预应力锚索设计; 滤水管设计一、 工程概况石家庄市峡石沟垃圾填埋场位于石家庄市西部境内, 距石家庄市市区约19k m

3、。 该填埋场是一座以消纳石家庄市及沿途郊区生活垃圾为主的垃圾卫生处理场, 由垃圾填埋区、 第二调节池、 渗沥液处理区、 排洪沟及垃圾挡坝( 土坝) 五部分构成。场区为三面环山呈“V”型的自然谷地。填埋场占地面积 10.6 公顷, 其中填埋用地面积 9 公顷, 渗沥液处理及生活区用地面积 l.6 公顷; 填埋场总容积 310万 m3, 填埋垃圾总容积 278 万 m3 ; 填埋区东西长 700 米, 南北平均宽 125 米, 沟头至沟尾高差 70m; 有效试用期 10.3 年。石家庄市峡石沟垃圾填埋场由北京市市政设计研究院规划设计, 于 1997 年建成并投入使用, 经过六年的运行, 目前填埋垃

4、圾层高度已达 35m , 垃圾量约为80 万吨。由于建场初期部分建筑物设计标准低, 在使用管理过程中, 填埋垃圾出现了不同程度的沉降, 滑坡, 渗沥液四溢问题, 为确保垃圾填埋场正常运用, 增加调节池容量, 改善下游环境, 决定在第二调节池上游增建重力式垃圾拦挡坝, 并改建第二调节池。根据 水利水电工程等级划分及防洪标准 ( SL252- 2000) , 本工程为四等,但考虑到其下游为中等城市, 故主要建筑物垃圾拦挡坝按三级设计, 次要建筑物按四级设计。根据国家地震局中国地震参数区划图, 工程所在区域地震基本加速度值为 0.05g , 相当于地震基本烈度为度, 依据 水工建筑物抗震设计规范 (

5、 SL203- 97) , 地震设计烈度为 6 度。二、 工程结构布置该拦挡坝基础面置于弱风化上部, 两岸地形较高部位的坝段, 坝基础可进入强风化下部。坝基础面略向上游倾斜, 高差取 0.5m 。 两岸边坡基础面形状, 在平行坝轴线方向开挖成有一定宽度的台阶状。岩石开挖边坡为 10.5, 填土开挖边坡为11。开挖时坝基两侧各留出 1.3m 的工作平台, 基坑周边设置排水沟。根据地质资料, 在安山岩和片麻岩之间存在不整合面, 该不整合面存在断层破碎带, 应将坝基础面部分的破碎带及两侧风化岩体挖除, 挖深为自坝基面下 1.5 倍破碎带宽度, 然后浇注 C 20 混凝土塞。本工程最大坝高 32m ,

6、 根据其垃圾填埋、覆土容积要求及地质纵剖面图, 建基面高程 74.0m , 坝前垃圾填埋高程为104m, 坝 顶 超 过 填 埋 高 程 2m, 定 为106.0m 。两岸地形较高部位的坝段, 坝基础置入强风化岩石下部。 垃圾拦挡坝顶宽 2m, 上游坝面为垂直, 下游坝坡 1: 0.3, 离坝顶 2m 为垂直面, 最大坝高 32m, 坝长127.5m。坝体以混凝土浇注, 每隔 15m 设置伸缩横缝一道, 共分 9 个坝段。中间部位 3# 、 4#、 5#、 6# 、 7# 坝段混凝土强度为 C 25, 两端部位 1# 、 2# 、 8#、 9# 坝段混凝土强度为 C 20, 离坝顶 2m -

7、4m 锚固范围内混凝土强度为 C 50, 离坝顶 2m处到坝顶混凝土强度 C 15。上游面混凝土抗渗标号 W4, 下游面及内部混凝土抗渗标号 W2, 上游面抗冻标号 F200。考虑该混凝土重力坝为大体积混凝土浇筑, 温度应力较大, 在坝上游面和坝下游面设置一定数量的钢筋。 纵向钢筋采用直径 20mm 的螺纹筋, 间距为 250mm,横向钢筋采用直径 20mm 的螺纹筋, 间距为 250mm。坝体前缘横缝中设置止水, 采用 652型橡胶止水, 两端嵌入混凝土 250mm, 沿缝竖向通长布置, 止水保护层厚 250mm。坝体横缝中以沥青木板填缝。三、 坝体稳定计算该拦挡坝采用预应力混凝土重力坝坝型

8、, 其稳定计算考虑施工期和运用期两种工况: 施工期考虑荷载有坝前后的土( 垃圾) 压力、 坝后土重、 坝体自重、 锚固力; 运用期考虑荷载有坝前后的土 ( 垃圾) 压力、 坝前的水压力、 坝体底部的扬压力、 坝体自重、 坝后土自重、 锚固力。计算方法为取单宽验算坝体的抗滑稳定和边缘应力, 采用公式如下: (一)抗滑采用抗剪断强度计算公式:K= fW+cAP式中: K 按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数; f 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断摩擦系数; c 坝体混凝土与坝基接触面的抗剪断凝聚力; A 坝基面面积。(二)边缘应力y= WA MxJ式中:W 作用于 1 m 坝长上全部荷载( 包括或不包

9、括扬压力) 在坝基面截面上法向分力的总和;M 作用于 1 m 坝长上全部荷载( 包括或不包括扬压力) 对坝基面截面形心轴的力矩总和; A 1 m 坝长的坝 基面截面 积;J 1m 坝长的坝基面截面积对形心轴的惯性矩; x 坝基面截面上计算点到形心轴的距离。坝体稳定和边缘应力计算结果见表 1。按计算结果, 坝体在各种工况下抗滑稳定和边缘应力满足要求。四、 温度控制设计该混凝土重力坝属于大体积混凝土结构, 按规范规定, 应进行防裂及温度控制设计, 以防止坝体在施工期和运用早期产生裂缝, 达到控制工程质量、 加速施工进度的目的。由于坝基底宽最大处仅 10.85 米, 所以不设纵缝, 采用通仓浇筑。沿

10、坝轴方向上, 每隔 15 米设横缝。 混凝土浇筑分层情况表见下表 2。备注: 在距坝顶 10 米范围内, 在不超过温控指标的前提下, 混凝土浇筑层厚可适当加大; 施工中, 在距坝顶 10 米范围内, 混凝土浇注应在每个坝段中间位置设置临时施工缝, 浇注完后将裂缝灌浆。鉴于基岩变形模量与混凝土弹性模量相近, 确定在离基础面 0- 3m 高度范围内基础允许温差为 24, 在离基础面 3- 7m 高度范围内为 26, 离基础面 7m 以上为 28。7m 以下基础混凝土应在 6 月底浇完。7月份原则上不允许浇筑大体积混凝土( 混凝土最高温度及浇筑温度情况见表2) 。考虑到下层降温后的老混凝土对上层新混

11、凝土的约束作用, 要求上下层允许温差不大于 16。在施工过程中, 各坝块应均匀上升,相邻块高差不超过 6m, 间隔时间应大于6 天, 小于 10 天。未满 28d 龄期的暴露在空气中的混凝土表面, 必须采取保温措施, 如用草袋遮盖。当两天内日平均温差超过 8 度时, 应采取特殊保温措施。本工程施工期温度仍然较高, 可采取一些常规降温措施来降温, 并做好温度监测, 随时调整温度控制措施。五、 预应力锚索设计取单位宽度坝体计算得: 在运用期和施工期满足稳定和坝踵边缘应力要求, 在坝顶中间位置布置一排锚索, 总锚索根数为 62 根, 总锚固范围沿坝长方向 75m 。 锚索锚固段应有足够的抗拔拉力,

12、因此将锚索的锚固段设置在岩石中的微风化层。在锚固范围内, 4# 、 5# 、 6# 、 7# 坝段锚索锚固力 2076.9K N , 间距为 1.15m( 有滤水管处为 1.2m ) , 采用由 14 根钢绞线组成的锚索, 单根钢绞线为 7丝, 锚固段长度为 8m , 自由长度 为24.85- 35m 。 3# 坝 段 锚 索 锚 固 力1950KN, 采用由 14 根钢绞线组成的锚索, 间距为 1.5m ( 最左端两 间距为1.45m) , 单根钢绞线为 7 丝, 锚固段长度为 8m , 自 由 段 长 度 为 24.85m 和28.85m 。各坝段锚索锚固段采用长短相间布置。六、 滤水管设

13、计该垃圾拦挡坝地处峡谷, 垃圾中的渗沥液将顺地势流向下游, 考虑下游第二调节池底高程为 82.75m, 在坝前高程为84.3m、 91.3m、 98.3m 高程处各设置一排滤水管, 坡比为 1: 10, 沿坝轴线方向, 坝两侧顺地势分别设置滤水管, 与 84.3m 高程处滤水管连通。84.3m 高程处和坝两端滤水管伸出坝面部分采用 HDPE 花管, 其它段采用 HDPE 实壁滤水管。横向滤水支管直径为 400mm, 竖向及两端连接主管直径为 400mm, 中间横向连接主管和出水管直径为 500mm, 各管设置水平间距 15m( 最右端管间距为 12m) 。 滤水管两端及中间段滤水管顶端各设一

14、HDPE 导气管( 直径为 100mm) , 用以排除沼气。为防止垃圾中的渗沥液淤积滤水管,在滤水管前设置滤水碎石层和碎石钢筋笼 , 碎 石 需 经 过 水 洗 , 碎 石 粒 径20- 40mm, 钢筋网格应小于 15mm。前伸的滤水花管通过碎石包裹, 管以上碎石700mm, 管以下设置混凝土垫座, 管口通过聚乙烯锚板封口, 聚乙烯锚板上打孔,孔径不大于 15mm。沿坝轴线方向滤水管上层通过 700mm 的碎石导流层连通, 导流 层 上 以 垃 圾 覆 盖 。 钢 筋 石 笼 柱 底1.5m1.5m , 高 14m 。为防止滤水管以下渗沥液污染地下水, 在滤水管以下铺设一层土工膜与原有土工膜

15、衔接, 土工膜以下以 0.3m 压实壤土垫底。 滤水管两测沿回填土高程铺设土工膜, 土工膜铺设顶高程 95.0m。土工膜下壤土垫层及面层粘性土保护层压实度要求大于 90%。七、 结束语石家庄垃圾卫生填埋场拦挡坝工程采用预应力锚固式结构, 在国内大坝的建设中尚属首例, 在坝体设计上主要考虑坝体结构、 坝基处理、 温度控制、 预应力锚固和滤水管设计。由于垃圾的特性, 对其引起的大坝稳定、 坝体的锚索的腐蚀、 基础的渗透及其渗沥液污染为本设计考虑的重点部分, 以对类似工程作为借鉴。(作者单位: 刘能胜, 湖北水利水电职业技术学院; 童海英, 武汉理工大学)石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场可持续性发展的探讨通过对石家庄市峡石沟垃圾卫生填埋场现状分析,提出从渗沥液处理工艺改进.沼气利用和全封闭式扩容等方面来实现填埋场的可持续性发展.峡石沟垃圾填埋场 1997 年 7 月投入使用，目前已填埋垃圾 120 多万吨，最深处达 30 多米。据介绍，将垃圾填埋场设为未成年人思想道德教育实践基地，