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文檔簡介
1、<p> 貴州垃圾填埋場垃圾壩設(shè)計理論及方法研究</p><p> 摘要:垃圾壩建設(shè)是垃圾填埋場建設(shè)的核心工程之一,垃圾壩結(jié)構(gòu)形式與水壩和重力式擋土墻均有所相似,但受力狀態(tài)又有很大區(qū)別。目前垃圾壩的設(shè)計還沒有比較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以執(zhí)行?,F(xiàn)結(jié)合近幾年工作經(jīng)驗,對于垃圾填埋場中的垃圾壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則,計算公式的采用,設(shè)計參數(shù)的選取,以及計算中應(yīng)考慮的一些問題提出了一些觀點和看法。 </p>
2、<p> 關(guān)鍵詞:垃圾填埋場垃圾壩結(jié)構(gòu)計算貴州 </p><p> 中圖分類號:S611 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: </p><p> 1 貴州垃圾衛(wèi)生填埋場設(shè)計的主要特點 </p><p> 1.1 貴州地形地貌特點 </p><p> 貴州高原起伏較大,山脈較多,海拔在1000—1500米之間。貴州高原位于多雨的季
3、風(fēng)區(qū),雨量充足。由于多雨,高原上的河流水量大,許多河流長期切割地面,形成許多又深又陡的峽谷。貴州高原的地貌可以大致分為三級地形面:山原、盆地和峽谷。高原上最高的一級是山原,以貴州西部最明顯。高原面因長期受河流切割而呈山原形態(tài)。在這個高原面下,分布著一些盆地(壩子),最大的是貴陽盆地,是高原上的主要農(nóng)耕地帶。根據(jù)貴州地形情況,垃圾填埋場的建設(shè)與平原地區(qū)有比較大的差別,一般是采取在山谷處填埋。 </p><p>
4、1.2 貴州垃圾衛(wèi)生填埋場選址特點 </p><p> 結(jié)合貴州地形地貌特點,填埋場一般選擇在溝谷地形,溝的中部大,開口小,容積大使用年限長,以簸箕形為宜;地形坡度平緩,且向出口邊微傾,以利于垃圾滲瀝液排出;避開河谷階地沖積物松散層和巖溶發(fā)育區(qū),防止污染地下水,以免防滲處理費用過高。 </p><p> 垃圾衛(wèi)生填埋場選址的主要原則: </p><p> (1
5、)可利用的庫容大、使用年限長,使用年限宜在10年以上;特殊情況下,不應(yīng)低于8年。 </p><p> ?。?)充分利用天然的洼地、溝壑、峽谷以及廢坑等,可用的覆蓋土量豐富,覆土取土距離較近。 </p><p> ?。?)交通方便,垃圾運輸距離較短。 </p><p> ?。?)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件良好。 </p><p> ?。?)遠(yuǎn)離居住
6、區(qū)和水源地,在當(dāng)?shù)叵募局鲗?dǎo)風(fēng)向的下方,不會引起群眾的不滿,不會造成不良的社會影響。 </p><p> 1.3 垃圾壩設(shè)計理論及應(yīng)用情況 </p><p> 垃圾處理設(shè)施建設(shè)是污染減排工作的重要組成部分,加快城鎮(zhèn)垃圾填埋場建設(shè)進(jìn)度,切實推進(jìn)污染減排工作,是實現(xiàn)我省節(jié)能減排任務(wù)的迫切需要,事關(guān)全省經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局和廣大人民群眾的切身利益。筆者近幾年參與設(shè)計的垃圾填埋場已達(dá)到二十余座(壩體
7、最低8m,最高達(dá)到22m),已建成投入使用的有近二十座。 </p><p> 由于城市垃圾衛(wèi)生填埋引入國內(nèi)僅30幾年的時間,在全國范圍內(nèi)大規(guī)模普遍實施垃圾衛(wèi)生填埋的時間更是短暫。雖然近幾年對于垃圾填埋場的設(shè)計規(guī)范和規(guī)程的制定工作在逐步展開完善,但是對于其中某些特定的構(gòu)筑物如垃圾壩的設(shè)計還沒有比較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以執(zhí)行。目前各地對于垃圾壩的設(shè)計均是參照現(xiàn)行的水工結(jié)構(gòu)規(guī)范,民用建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范以及相關(guān)的行業(yè)規(guī)范中的一種
8、或幾種綜合考慮來進(jìn)行設(shè)計的。 </p><p> 對于垃圾壩的結(jié)構(gòu)設(shè)計中關(guān)于垃圾壩結(jié)構(gòu)設(shè)計年限確定、安全等級的確定、安全系數(shù)的取值、結(jié)構(gòu)計算的一些關(guān)鍵系數(shù)的取值等,以及在施工過程中所遇到的一些問題的解決有一些設(shè)計經(jīng)驗、觀點及體會,在此作一個總結(jié)。對于這些參數(shù)比較切合實際的取值,在貴州有一定工程實踐經(jīng)驗,但未得到相關(guān)專業(yè)部門的認(rèn)證,在今后還需要國內(nèi)相關(guān)的研究部門在通過一系列的試驗來給出不同垃圾土的物理力學(xué)參數(shù),以
9、供設(shè)計部門設(shè)計時參考取值。 </p><p> 貴州各地石料均較為豐富,漿砌石擋墻及相關(guān)砌石壩體的建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗,因此漿砌石壩的建設(shè)較適宜,目前已得到廣泛使用。本文結(jié)合目前加筋土技術(shù)在加筋土擋墻、土工格柵軟土路基上的應(yīng)用等,對土工格柵修筑垃圾壩的建設(shè)作可能性分析;土工格柵土壩具有投資省、工期短、施工方便等優(yōu)點。 </p><p> 2垃圾壩力學(xué)分析及參數(shù) </p>
10、<p> 2.1垃圾壩力學(xué)分析 </p><p> 垃圾壩由于其特殊性,除了在幾何體型上與一般的水利工程的水壩相似以外,也和重力式擋土墻受力狀態(tài)有很大相似性;但其使用功能,受力特性等許多方面都與之不相同。因此在確定垃圾壩的結(jié)構(gòu)計算時是將其劃入水工建筑物還是劃入一般工程中的擋土墻,這是我們在選擇計算方法前必須解決的問題。 </p><p> 垃圾壩受力在垃圾堆體堆放前后作用力
11、有所不一。垃圾壩修建完成至堆放垃圾前只受到結(jié)構(gòu)自重力及附加重力、垃圾壩收縮及徐變作用力、基礎(chǔ)作用變位力等;隨著垃圾堆放至封場,逐漸增加垃圾堆體重力、垃圾堆體側(cè)壓力、滲濾液及水的浮力。垃圾堆放一定時間后,產(chǎn)生滲濾液,按照設(shè)計要求理想狀態(tài)滲濾液及雨水將直接由各自的導(dǎo)排管排至滲濾液處理站和場區(qū)外截水溝。從安全角度考慮,設(shè)計時務(wù)必得考慮滲濾液產(chǎn)生量較大時、雨季永久性截洪溝不能有效排出時垃圾壩內(nèi)側(cè)水位上升的情況進(jìn)行穩(wěn)定性驗算。結(jié)合該受力特點,垃圾
12、壩受力狀態(tài)與浸水地區(qū)重力式擋土墻受力狀態(tài)比較一致,只是垃圾堆體與土相關(guān)參數(shù)不一致。 </p><p> 2.2 垃圾壩設(shè)計參數(shù)的確定 </p><p> ?。?)垃圾壩設(shè)計年限的確定 </p><p> 根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo) 124-2009),填埋場的合理使用年限,應(yīng)在10年以上,特殊情況下可不低于8年。在填埋場關(guān)閉后相當(dāng)長時間內(nèi)
13、,如果不注意后期管理,可能會對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染,填埋場關(guān)閉后的管理是一項長期的任務(wù),一般在20年以上;填埋場產(chǎn)氣周期為20-30年,該時間內(nèi),垃圾組分可以基本完成降解。垃圾壩的設(shè)計使用年限也同時應(yīng)結(jié)合垃圾庫區(qū)相應(yīng)的配套設(shè)施的使用年限綜合考慮,主要包含防滲系統(tǒng)材料(HDPE防滲膜、無紡?fù)凉げ嫉?的使用年限、防滲導(dǎo)排系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使用年限等等。綜合以上因素考慮,并根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50068-2001)結(jié)構(gòu)使用年限表
14、的要求和《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153-2008)房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限的要求,兩表的要求完全吻合。填埋場使用年限按15年考慮,垃圾產(chǎn)氣降解周期按30年考慮,則垃圾壩設(shè)計年限按50年考慮較為合理。 </p><p> 表2.1設(shè)計使用年限分類 </p><p> ?。?)結(jié)構(gòu)安全等級的確定 </p><p> 根據(jù)《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》
15、(GB 50153-2008),工程結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果(危及人的生命、造成經(jīng)濟(jì)損失、對社會或環(huán)境產(chǎn)生影響等)的嚴(yán)重性,采用不同的安全等級。 </p><p> 表2.2工程結(jié)構(gòu)的安全等級 </p><p> 填埋場的核心工程包含防滲系統(tǒng)、垃圾壩以及滲濾液處理的達(dá)標(biāo)。可見垃圾壩在填埋場建設(shè)中的重要性,一旦潰壩,整個垃圾壩將處于癱瘓狀態(tài),會造成極大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞
16、;鑒于該情況,將垃圾壩的結(jié)構(gòu)安全等級定為二級。 </p><p> ?。?)安全系數(shù)的確定 </p><p> 結(jié)合垃圾壩受力狀態(tài)的分析,與浸水地區(qū)重力式擋土墻受力狀態(tài)相似,根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTGD 30-2004)荷載分類表和抗滑和抗抗傾覆的穩(wěn)定系數(shù)表的規(guī)定,結(jié)合垃圾壩受力,所受荷載為荷載組合I,取滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc≥1.3,傾覆穩(wěn)定系數(shù)取Ko≥1.3,作用于基底的合力偏心距e
17、≤1/6B。 </p><p> 2.3 其余設(shè)計參數(shù)的取值 </p><p> 影響生活垃圾成分主要因素有城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市居民的生活習(xí)俗和城市所處的地理位置(自然氣候)和季節(jié)等。主要成分含紙類、塑料、玻璃、金屬和餐櫥余物等,考慮垃圾降解無害化后的垃圾土體與其性質(zhì)相似的一些土體的資料,作的一個基本假定,但目前沒有切實依據(jù)的情況下,取值偏于保守。基本采用垃圾堆體容重γ=10—15
18、kN/m3 、內(nèi)摩擦角ψ=15?!?5。、內(nèi)粘聚力c=0。垃圾壩為一墻背向填埋體方向傾斜的構(gòu)筑物,承受主動土壓力。主動土壓力方向與垃圾壩內(nèi)坡的法向成δ夾角,由于垃圾壩內(nèi)坡坡度一般為0.2~0.4,而δ一般取值為ψ的1/2~2/3,因此主動土壓力作用方向接近于鉛直向下,對垃圾壩的整體抗滑穩(wěn)定性有利。 </p><p> 垃圾壩內(nèi)側(cè)產(chǎn)生滲濾液后,壩前與壩后產(chǎn)生水位差,受到靜水壓力作用,墻身受到靜水壓力差引起的推力;
19、墻身受到水的浮力作用,而使其抗傾覆和抗滑動穩(wěn)定性減弱;壩內(nèi)暴雨下滲,在垃圾內(nèi)出現(xiàn)滲流時,垃圾及墻身會受到滲透動水壓力。 由于浸水對壩體及垃圾體產(chǎn)生不同的影響,隨著壩內(nèi)水位的升高,壩的穩(wěn)定性出現(xiàn)不同的變化;最高水位不一定是最不利的狀態(tài);滑動穩(wěn)定系數(shù)和傾覆穩(wěn)定系數(shù)的最小值,可能同時出現(xiàn)于某一水位,也可能分別出現(xiàn)。在計算中,采用“優(yōu)選法”進(jìn)行試算。但該數(shù)據(jù)一般是壩后水位較高時,計算結(jié)果會使得垃圾壩體量過大??紤]到垃圾壩設(shè)得有滲濾液導(dǎo)排管,壩后
20、不應(yīng)該出現(xiàn)較高的水位,除非是滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)堵塞的情況,一般如遇導(dǎo)排管長期不排水的情況,應(yīng)盡快采取別的處理措施。結(jié)合該情況,一般計算時壩后水位差取0.25-0.30H(除埋置深度外的壩體高)左右為宜。 </p><p> 3漿砌石壩設(shè)計案例分析 </p><p> 3.1 壩體尺寸的確定方法 </p><p><b> ?。?)案例概況 </b&g
21、t;</p><p> 現(xiàn)根據(jù)貴州某縣城垃圾衛(wèi)生填埋場垃圾壩為例進(jìn)行闡述。該填埋場服務(wù)年限10年,期末服務(wù)人口8.3萬人,項目占地150.5畝,填埋庫容59.8萬m3;根據(jù)庫容量確定壩體位置及壩體高度;壩體長度45m,壩高9-20m,兩側(cè)壩肩9m,中間谷底壩高20m。 </p><p> ?。?)壩體尺寸計算的方法 </p><p> ?、俳Y(jié)合填埋場址根據(jù)庫容量確
22、定垃圾壩體高度,長度,地基承載力; </p><p><b> ?、诔鯏M壩體尺寸; </b></p><p> ③進(jìn)行垃圾堆體壓力計算,計算破裂角、判定是否出現(xiàn)第二破裂面、驗算破裂面位置; </p><p><b> ?、軌误w截面計算; </b></p><p> ⑤抗滑穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、基
23、底應(yīng)力及偏心距計算、壩體截面強度驗算、基礎(chǔ)強度驗算; </p><p> ?、奕缤ㄟ^則完成計算,未通過,則視未滿足參數(shù)情況調(diào)整壩頂寬度、面坡坡度、背坡坡度或基底坡度等進(jìn)行反復(fù)計算。 </p><p> 圖3.1 壩體結(jié)構(gòu)計算框圖 </p><p> 3.2 垃圾壩體計算 </p><p><b> (1)計算公式 </b
24、></p><p> 相對于填埋體而言,垃圾壩為一墻背向填埋體方向傾斜的垃圾壩,承受主動土壓力。 </p><p> 主動土壓力計算公式: </p><p> Eα=1/2γH2Ka </p><p> 式中:Eα—主動土壓力(KN),γ—土的容重(KN/m3),H—垃圾壩高(m) ,Ka—庫倫主動土壓力系數(shù); </p&g
25、t;<p> Ka為庫侖主動土壓力系數(shù),是填埋體內(nèi)摩擦角¢、填埋體與垃圾壩內(nèi)坡間的內(nèi)摩擦角δ、內(nèi)坡傾角ε和填埋體頂面向垃圾壩方向的平均傾角β的函數(shù),可以查表確定。在其它因素一定的情況下,¢ 越大,Ka越小。 </p><p> ?。?)計算簡圖及取值 </p><p><b> 案例墻身尺寸: </b></p
26、><p> 墻身高: 20.0 (m) </p><p> 墻頂寬: 2.5 (m) </p><p> 面坡傾斜坡度: 1:0.5 </p><p> 背坡傾斜坡度: 1:0.3 </p><p> 墻底傾斜坡率: 0.0:1, </p><p> 圖3.2 斷面尺寸圖 </p&
27、gt;<p><b> 物理參數(shù)取值: </b></p><p> 圬工砌體容重γ1=23.0 (kN/m3);圬工之間摩擦系數(shù)f1=0.4;地基土摩擦系數(shù)f2= 0.7;砌體種類: 片石砌體;砂漿標(biāo)號M 7.5;石料強度30(MPa);墻后填土內(nèi)摩擦角¢=20.0 (度);墻后填土粘聚力c=0.0 (kPa);墻后填土容重γ=13.0 (kN/m3);墻
28、背與墻后填土摩擦角δ=12.0 (度);地基土容重γ2=18.0 (kN/m3);墻底摩擦系數(shù)f3=0.6; 地基土類型: 巖石地基;地基土內(nèi)摩擦角f4=30.0 (度);墻后填土浮容重γ3=9.0 (kN/m3);地基浮力系數(shù): 0.7。 </p><p> 通過墻踵假擬若干破裂面,確定主動土壓力最大的那個破裂面為最危險的破裂面,并求得最大主動土壓力值。 </p><p> 圖3.3
29、 砌石壩(案例)受力簡圖 </p><p> 垃圾壩的計算時應(yīng)保證其在自重和外荷載作用下不發(fā)生壩體的滑動和傾覆,并保證墻身截面有足夠的強度、基底應(yīng)力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。按壩體斷面形式及尺寸進(jìn)行壩的穩(wěn)定及強度驗算。采用容許應(yīng)力法計算垃圾壩。 </p><p><b> 案例計算結(jié)果: </b></p><p> 按實際墻背計
30、算得到, 第1破裂角: 50.0 (度) </p><p> Ea=2000.157(kN) Ex=1754.443(kN) Ey=960.499(kN) 作用點高度 Zy=6.496(m) </p><p> 因為俯斜墻背,需判斷第二破裂面是否存在,計算后發(fā)現(xiàn)第二破裂面不存在 </p><p> 墻身截面積 = 210.0 (m2)重量 = 4830.0 k
31、N </p><p><b> ?。?)驗算 </b></p><p><b> ?、倩瑒臃€(wěn)定驗算 </b></p><p> 垃圾壩沿基底的滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc應(yīng)不小于1.3。計算公式為: </p><p> Kc= (W+Ey)f / Ex </p><p> 式中:W
32、——垃圾壩自重,,Ex,Ey——主動土壓力的水平和垂直分力(KN),f——基底摩擦系數(shù)。 </p><p> 設(shè)計中,為增加垃圾壩的抗滑穩(wěn)定性,如基底摩擦系數(shù)小不滿足抗滑要求時,常將基底做成向內(nèi)傾斜,以增大滑動穩(wěn)定系數(shù)。 </p><p><b> 案例計算結(jié)果: </b></p><p> 基底摩擦系數(shù)= 0.6 </p>
33、<p> 滑移力= 1979.443(kN)抗滑力= 3174.75 (kN) </p><p> 滑移驗算滿足: Kc =1.604 > 1.3 </p><p> 滑動穩(wěn)定方程驗算: </p><p> 滑動穩(wěn)定方程滿足: 方程值 = 1485.108(kN) > 0.0 </p><p><b>
34、; ②傾覆穩(wěn)定驗算 </b></p><p> 垃圾壩繞墻趾的傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko應(yīng)不小于1.5。計算公式為: </p><p> Ko=(WZw+EyZx)/(ExZy) </p><p> 式中:Zx——Ey對墻趾O點的力臂 (m),Zy——Ex對墻趾O點的力臂 (m),Zw——W對墻趾O點的力臂 (m)。 </p><p&g
35、t;<b> 案例計算結(jié)果: </b></p><p> 相對于墻趾點,墻身重力的力臂 Zw = 9.996 (m) </p><p> 相對于墻趾點,Ey的力臂 Zx = 16.551 (m) </p><p> 相對于墻趾點,Ex的力臂 Zy = 6.496 (m) </p><p> 驗算擋土墻繞墻趾的傾
36、覆穩(wěn)定性 </p><p> 傾覆力矩= 17031.598(kN-m)抗傾覆力矩= 64178.344(kN-m) </p><p> 傾覆驗算滿足: K0 = 3.768 > 1.5 </p><p> 傾覆穩(wěn)定方程驗算: </p><p> 傾覆穩(wěn)定方程滿足: 方程值 = 37490.582(kN-m) > 0.0
37、</p><p> ?、刍讘?yīng)力及偏心驗算 </p><p> 基底的合力偏心距e。計算公式為: </p><p> e=B/2-Zn=B/2-(WZw+EyZx-ExZy)/(W+Ey) </p><p> 在土質(zhì)地基上,e≤B/6;在軟弱巖石地基上,e≤B/5;在不易風(fēng)化的巖石地基上,e≤B/4。 </p><p
38、> 當(dāng)e≤B/6時,墻趾和墻踵處的法向壓應(yīng)力為: </p><p> σ1,2=(W+Ey)(1±6e/B)/B≤[σ] </p><p> 式中,[σ] ——地基土修正后的容許承載力(KPa) </p><p> [σ]= [σo]+K1γ1(B-2) </p><p> 式中,[σo] ——地基土的容許承載力(K
39、Pa),K1 ——地基土容許承載力隨基礎(chǔ)寬度的修正系數(shù),γ1 ——地基土的天然容重(KN/m3)。 </p><p> 當(dāng)e>B/6時,基底出現(xiàn)拉應(yīng)力,考慮到一般情況下地基與基礎(chǔ)間不能承受拉力,故不計拉力而按應(yīng)力重分布計算基底最大拉應(yīng)力: </p><p> σ1=2(W+Ey)/ 3Zn≤[σ] </p><p> 若出現(xiàn)負(fù)偏心,則上式的Zn改為(B-
40、Zn)。 </p><p><b> 案例計算結(jié)果: </b></p><p> 作用于基礎(chǔ)底的總豎向力 = 5291.25 (kN) 作用于墻趾下點的總彎矩=47146.742(kN-m) </p><p> 基礎(chǔ)底面寬度 B= 18.500 (m) 偏心距 e = 0.34 (m) </p><p> 基礎(chǔ)底
41、面合力作用點距離基礎(chǔ)趾點的距離 Zn = 8.91 (m) </p><p> 基底壓應(yīng)力: 趾部=317.522踵部=254.505(kPa) </p><p> 最大應(yīng)力與最小應(yīng)力之比 = 317.522 / 254.505 = 1.248 </p><p> 作用于基底的合力偏心距驗算滿足: e=0.340 <= 0.2*18.5 = 3.7 (m
42、) </p><p> 墻趾處地基承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=317.522 <= 420.0 (kPa) </p><p> 墻踵處地基承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=254.505 <= 455.0 (kPa) </p><p> 地基平均承載力驗算滿足:壓應(yīng)力=286.014 <= 350.0 (kPa) </p><p>
43、 ?、?墻身截面強度驗算 </p><p> 通常選取一、兩個截面進(jìn)行驗算。驗算截面可選在基礎(chǔ)底面、1/2壩高處。壩身截面強度驗算包括法向應(yīng)力和水平剪應(yīng)力的驗算。 </p><p><b> 案例計算結(jié)果: </b></p><p> 作用于驗算截面的總豎向力 = 5874.000(kN) 作用于墻趾下點的總彎矩=53535.410(kN
44、-m) </p><p> 相對于驗算截面外邊緣,合力作用力臂 Zn = 9.114(m) </p><p> 截面寬度 B= 18.500 (m) 偏心距 e1 = 0.136(m) </p><p> 截面上偏心距驗算滿足: e1= 0.136 <= 0.250*18.500 = 4.625(m) </p><p> 截面上
45、壓應(yīng)力: 面坡=331.522背坡=303.505(kPa) </p><p> 壓應(yīng)力驗算滿足: 計算值= 331.522 <= 1000.000(kPa) </p><p><b> 切向應(yīng)力檢算: </b></p><p> 剪應(yīng)力驗算滿足: 計算值= -32.171 <= 90.000(kPa) </p>
46、<p> 3.3 垃圾壩基礎(chǔ)處理及泄水孔設(shè)置 </p><p> (1)漿砌石壩基礎(chǔ)處理 </p><p> 根據(jù)垃圾填埋場選址,垃圾壩一般位于山谷處,地質(zhì)情況大多以沖擊沉積層腐質(zhì)土,基礎(chǔ)承載力低,下伏持力層較厚,如進(jìn)行大規(guī)模開挖將壩基礎(chǔ)置于巖層上,會導(dǎo)致壩體總高度增加,投資過高。鑒于該情況,一般采取將壩基埋置于地面以下1.8-2.5m,保證一定的埋置深度,如持力層在地面
47、以下4m以內(nèi),采取直接開挖至持力層砌筑壩體;若持力層在地面以下大于4m,建議根據(jù)基礎(chǔ)地質(zhì)情況對其進(jìn)行處理。結(jié)合貴州地質(zhì)特點、建筑材料供應(yīng)情況和垃圾填埋場建筑工藝等,基礎(chǔ)處理一般采用換填法。 </p><p> 換填時對基礎(chǔ)進(jìn)行超挖,采用碎石與片石混合料(四周比垃圾壩基礎(chǔ)寬1米以上,視換填深度確定)回填,碎石粒徑不得大于5cm,碎石含量不小于30%,要有較好的級配;用極振力不小于40t的振動壓路機分層碾壓,每層虛
48、鋪50cm,碾壓8遍以上,至無明顯輪跡。 </p><p> ?。?)漿砌石壩泄水孔的設(shè)置 </p><p> 垃圾壩砌筑完成后,庫區(qū)以內(nèi)鋪設(shè)有HDPE防滲膜、無紡?fù)凉げ嫉龋G闆r下地下水通過地下水導(dǎo)排層和導(dǎo)排管排出壩外、滲濾液通過滲濾液導(dǎo)排層和導(dǎo)排管排出壩外,設(shè)置泄水孔是沒有必要的。 </p><p> 但根據(jù)國內(nèi)目前建成垃圾填埋場的情況可見,有部分填埋場因
49、導(dǎo)排層堵塞,導(dǎo)致滲濾液翻壩情況時有發(fā)生。為保證壩體安全性考慮,施工時按一定間距預(yù)留泄水孔,在導(dǎo)排層堵塞和HDPE防滲膜破壞的情況下,能及時從防滲膜破壞點排出壩內(nèi)液體,防止壩后水位過高導(dǎo)致的匱壩。由于壩體較厚,施工中難以滿足泄水孔通透,為防止該情況的發(fā)生,建議施工中在泄水孔位置安放DN50的雙壁波紋管。 </p><p> 4土工格柵土壩方案可能性分析 </p><p> 4.1加筋土的
50、原理 </p><p> 加筋土的強度和穩(wěn)定性比無筋土有較大提高,對其提高的原因有兩種觀點可以解釋:一是摩擦加筋原理;二是準(zhǔn)粘聚力原理。摩擦加筋原理認(rèn)為:在加筋土結(jié)構(gòu)中,由填土自重和外力產(chǎn)生的土壓力作用于筋帶,企圖將拉筋從土中拉出,而拉筋又被土壓住,于是填土與拉筋之間的摩擦力阻止筋帶被拔出。準(zhǔn)粘聚力理論認(rèn)為:加筋土結(jié)構(gòu)可以看作是各向異性的復(fù)合材料,通常采用的拉筋,其彈性模量遠(yuǎn)大于填土,在這種情況下,拉筋與填土共
51、同作用,填土的抵抗剪切變形能力、填土與拉筋間的抗拔力及加筋土的協(xié)調(diào)變形能力明顯提高。 </p><p> 4.2土工格珊技術(shù)的應(yīng)用 </p><p> 土工格珊是采用高分子合成材料經(jīng)高熱拉伸,使分子結(jié)構(gòu)有序排列而成,具有強度高、韌性好、重量輕、防潮耐腐、吸溫性小、耐酸堿鹽侵蝕、使用壽命長(100年)等特性的一種新型土工合成材料。它產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代后期的歐洲,從土中加金屬條演變而來
52、,被國外土木工程界譽為繼水泥之后的第四大建筑材料。而我國則起步較晚。土工格珊廣泛應(yīng)用于公路、鐵路、碼頭、機場、礦山、水利工程等領(lǐng)域。采用加筋土形式修筑擋土墻、橋臺、堤岸基礎(chǔ)、路基、機場跑道等,加筋土技術(shù)的發(fā)展是與材料技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)的.加筋土筋材按力學(xué)性質(zhì)分為兩大類,即柔性材料和非柔性材料。通常加筋土所用的筋材以柔性材料為主,主要有兩類:一是天然有機材料,如前所述的木材、竹子、蘆葦、稻草等天然材料;二是土工合成材料,土工合成材料的最早
53、將聚乙烯、聚氯乙烯土工膜作為渠道和水池的防滲薄膜 ,隨著纖維工業(yè)的發(fā)展,50年代末以化纖制成的織造型土工織物問世。 </p><p> 4.3土工格珊土壩設(shè)計預(yù)想案例 </p><p> 現(xiàn)根據(jù)某填埋場12m高壩的設(shè)計預(yù)想案例進(jìn)行闡述,垃圾壩高12m,用圓弧穩(wěn)定分析方法、Bishop法進(jìn)行計算,并驗算其滑動穩(wěn)定性。計算結(jié)果壩頂寬度3. 5m,內(nèi)外坡均為1:0.75。 </p>
54、;<p> 圖4.1 土壩(案例)斷面尺寸圖 </p><p> 土工格珊水平方向每50cm滿鋪一層,強度較大的方向應(yīng)垂直于坡面鋪設(shè),兩端反包0.5m厚袋裝土,回折后與上層土工格柵用U型釘固定;壩體填料采用碎石類土,要求綜合內(nèi)摩擦角≥30°,片碎石含量≤20%,壓實度達(dá)93%以上。 </p><p> 圖4.2土壩(案例)土工格柵安裝大樣圖 </p>
55、;<p> 土工格柵PW10型縱向破斷拉力≥50KN/M,橫向破斷拉力≥25KN/M,屈服伸長率≤3%,結(jié)點剝離力≥300N,幅寬5m;土工格柵PW15型縱向破斷拉力≥80KN/M,橫向破斷拉力≥25KN/M,屈服伸長率≤3%,結(jié)點剝離力≥300N,幅寬5m。土工格柵受力縱向采用尼龍繩穿繞搭接2道,寬度200mm,且同一層格柵不得多于2個接頭,橫向相鄰?fù)凉じ駯胖丿B100mm寬。 </p><p>
56、 圖4.3土壩(案例)土工格柵搭接示意圖 </p><p> 為防止?jié)B濾液對筋帶產(chǎn)生腐蝕,垃圾壩內(nèi)側(cè)采取雙層防滲,滲濾液導(dǎo)排管采用鋼筋混凝土包裹,中間設(shè)HDPE防滲膜、無紡?fù)凉げ?,以防止?jié)B漏和不均勻沉降導(dǎo)致管道破壞。 </p><p> 5 結(jié)語:垃圾壩的建設(shè)應(yīng)結(jié)合壩位地質(zhì)情況,根據(jù)填埋場庫容量合理選擇壩體修建位置;遵循投資省、施工方便、結(jié)構(gòu)安全、占地少的原則進(jìn)行設(shè)計。設(shè)計前應(yīng)進(jìn)行詳
57、細(xì)的調(diào)查、勘測,確定構(gòu)造物的形式與尺寸,運用合適的理論計算垃圾堆體壓力,并進(jìn)行穩(wěn)定性和截面強度方面的驗算,采取合理、可行的措施,以保證壩體的安全性。 </p><p><b> 參考文獻(xiàn): </b></p><p> [1]《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場設(shè)計指南》 李穎郭愛軍中國環(huán)境科學(xué)出版社 </p><p> [2] 段韜,關(guān)于垃圾壩結(jié)構(gòu)設(shè)
58、計的一些探討,《福建建設(shè)科技》 2006.07 </p><p> [3] 劉建國,聶永豐.白慶中,衛(wèi)生填埋場結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題分析,《重慶環(huán)境科學(xué)》2001.03 </p><p> [4] 魏 麗、駱福英、王 沛, 加筋土技術(shù)的發(fā)展及工程應(yīng)用問題《天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報》2006.6月 </p><p> [5]《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》(建標(biāo) 1
59、24-2009) </p><p> [6]《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50153-2008) </p><p> [7]《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTGD 30-2004) </p><p><b> 作者簡介: </b></p><p> 李永亮,男,漢族,貴州遵義人,大學(xué)學(xué)歷,貴州省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院
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