李燕妮
（广州市城市管理技术研究中心，广东广州 510170）
生活垃圾卫生填埋作为处理生活垃圾主要方式之一，在国内外一直得到广泛应用。卫生填埋是一项特殊性较强的工程活动，建设运营和封场后的监管都非常重要。近年来，生活垃圾处理方式逐渐以焚烧处理为主、卫生填埋为辅，大部分垃圾填埋场逐步实施封场或停止原生生活垃圾填埋作业。整体安全稳定是填埋场全生命周期的重要内容之一，关乎人员、设施财产安全，其中坝体作为填埋场的必要设施和主要建设项目，其结构及稳定性既决定了垃圾填埋场的库容及使用年限，也关系到填埋场的安全运营。影响坝体稳定性的因素包括坝体设计、施工和维护等，需综合填埋场的实际情况进行建设管理。结合实际开展坝体水平位移、沉降监测和渗滤液液位观测，能系统全面掌握坝体稳定性情况，及时采取措施巩固坝体稳定安全。本文从垃圾填埋场坝体及填埋区水平位移、沉降和渗滤液液位观测角度出发，对影响坝体稳定性的因素进行分析，结合填埋场实际，对封场后的填埋场安全管理提出工作建议。
2.1 填埋场基本情况
某生活垃圾填埋场位于某山体西北侧的山坳处，总面积约18 万m2，于20 世纪90 年代初建成并投入使用，场地设施主要包括垃圾填埋区、办公管理区、渗滤液处理区和沼气发电区。建设初期，填埋库容为169 万m3，运营过程中，因生活垃圾产生量日益增长，当地环卫部门于2001 年对该填埋场进行了扩容，将原设置在填埋场内的渗滤液调节池移到填埋区挡坝外，对原有垃圾挡坝进行加高，增加垃圾填埋的高度，增加了库容。扩容后，填埋区面积近14 万m2，总填埋库容约515 万m3。2002 年该填埋场达到使用年限，实施封场工程。封场时，该场累计进场垃圾约500万t，填埋面最大标高约78 m。
2.2 地形地质条件
该填埋场所在区域地貌类型属构造剥蚀残余丘陵，地势总体东南高、西北低，场地地势起伏较大，实测高程在63.21～67.35 m，地表为人工堆填的素填土、杂填土。填埋场封场后整体地形地貌呈东南高、西北低，最大高差约50 m。该场地地基土成因类型自上而下分别为人工填土层（Qml）、残积层（Qel）及燕山三期γ2（3）5 花岗岩。
该填埋场坝体分为主坝、副坝Ⅰ、副坝Ⅱ，平面布置示意如图1 所示。
图1 填埋区平面布置示意
主坝位于场地西北侧，副坝Ⅰ位于场地南侧，副坝Ⅱ位于场地东北侧。封场过程中，由于垃圾堆体边坡较陡，按1∶5 进行了坡度修整，原有坝体的高度不能满足要求的，则对坝体进行加高。坝体采用新旧坝嵌套逐渐加高，封场实施后，垃圾挡坝主坝总高约16.5 m。
主坝位于填埋场西北侧“V”型谷中，两岸出露为燕山期花岗岩，地层有素填土、生活垃圾、淤泥质土、粉质黏土、砂质黏性土和弱风化花岗岩；
副坝Ⅰ坝址位于填埋场南侧“V”型谷中，两岸出露为燕山期花岗岩，地层有素填土、生活垃圾、砂质黏性土；
副坝Ⅱ坝址位于填埋场东北侧“V”型谷中，两岸出露为燕山期花岗岩，地层有素填土、生活垃圾、粉质黏土、砂质黏性土和弱风化花岗岩。
该填埋场主坝共分4 级，坝高分别为5，2.5，4，5 m，坝体由黏土夯实。坝体的筑坝方式为上游式筑坝，子坝中心线位置不断向初期坝上游移升。
该填埋场已封场多年，随着垃圾渗滤液和沼气的排出，以及填埋垃圾本身在重力作用下的固结，填埋场各部分均有沉降现象。沉降现象在一定程度上影响着垃圾堆体和坝体的稳定，关乎填埋场的安全性，为保障场区及办公人员、设备财产安全，提高运营管理水平，对填埋场实施为期2 年的变形（水平位移、沉降）监测及渗滤液液位监测，评估填埋场坝体稳定性。实施监测工作为填埋场封场后的信息化管理提供数据支撑，为突发滑移事故提供预警保障，同时对填埋区水平位移、沉降规律及渗滤液液位变化分析提供参考数据。
4.1 监测内容
监测内容为填埋场西北侧主坝及填埋区水平位移、沉降和渗滤液液位观测。其中，变形（水平位移、沉降）监测在主坝设置20 个观测点，填埋区设置30个观测点，共布设50 个监测点，对应监测点分别进行水平位移观测和沉降观测，相应的水平位移观测值以WY 记、沉降值以CJ 记；
渗滤液液位观测在填埋区设6 个观测点，相应的观测值以SW 记。观测点平面布置示意见图2。
图2 观测点平面布置示意
4.2 监测方案
监测周期为每月一测，遇超强台风或特大暴雨等特殊情况加密观测；
监测实施过程中，记录实时天气状况，并重点关注场区条件变化，结合实际适当增加监测次数。
4.2.1 坝体及填埋区水平位移监测
在坝体及护坡以外稳固地区埋设基准点9 个，建立本次监测系统的独立坐标系。水平位移监测点埋设采用Φ16 顶端为球形钢质标芯，用冲击钻在硬化地面成孔，放入标芯后，用32.5R 水泥浆固定，使之与地面结构合为一体。根据场地实际情况，采用固定设站观测方法，即每次观测时固定架设在观测点上，以固定的控制点作为全站仪定向后视，监测监测点的坐标，即可得到监测点的位移变化值。现场观测数据记录采用仪器自动记录，同时设定观测限差，利用仪器在测量记录过程中随时对观测数据进行检查，出现超限提示时及时重测；
通过专用计算程序算出各监测点每次水平位移量及累积水平位移量。
4.2.2 坝体及填埋区沉降监测
共埋设3 个深式水准基准点，埋设时应避开受压受震等区域，确保基准点稳固可靠。沉降监测点采用Φ20 顶端为球形钢质标芯，用冲击钻在相应的位置成孔，放入标芯后，用32.5R 水泥浆固定，使之与原有结构合为一体。监测时采用二等水准测量精度，精度为±0.5 mm/km，水准基点采用往返测路线，沉降监测点采用闭合环水准路线。现场观测数据采集过程中对各项限差进行检核，若限差超限时，即重测。监测数据采用“二等水准测量数据处理程序”进行平差，计算监测点高程、沉降量，并形成现场观测记录、监测点沉降量计算表。
4.2.3 填埋区渗滤液液位观测
共布设两排渗滤液液位观测孔，每排3 个孔，共6 个孔（编号SW1-SW6）。采用PVC 压力管，观测孔口直径为100 mm，为防止孔口掉入杂物，孔口管接出地面50～60 mm，并在管口加盖，盖的中部留有直径10 mm 的孔眼，以便垃圾堆体内的沼气溢出。
4.3 监测成果
完成水平位移、沉降观测和渗滤液液位观测后，计算各监测点的变形量、渗滤液液位值及累积量，绘制变形量—时间和渗滤液液位—时间曲线图，部分曲线图见图3。
图3 部分曲线图
（1）水平位移、沉降监测结果
监测数据显示，该填埋场存在一定水平位移、沉降变形情形。本期监测所得，位移累计最大值为24.2 mm，沉降累计最大值为-37.7 mm。最大水平位移、沉降点发生在填埋场中北部观测点，最小位移、沉降点在主坝靠近坝脚的观测点；
水平位移速率为0.03 mm/d；
沉降速率为0.05 mm/d，水平位移、沉降整体较稳定。
（2）渗滤液液位观测结果
从渗滤液液位观测所得（见图4），监测期间，渗滤液液位不同孔位的埋深在2.89～18.00 m 之间，其中某个月的渗滤液液位不同孔位的埋深在6.34～15.15 m之间。
图4 渗滤液液位变化曲线
综上，从2 年的坝体稳定性监测结果可知，水平位移累计最大值为24.2 mm，沉降累计最大值为-37.7 mm，水平位移速率为0.03 mm/d，沉降速率为0.05 mm/d。结合有关工程案例进行综合分析，该填埋场西北侧主坝及填埋区水平位移、沉降总体较稳定。从观测结果所得，多个渗滤液孔位水位保持较高的状况，考虑到该填埋场底部无防渗膜，周边山体排水、降雨渗入垃圾堆体，对渗滤液液位有一定影响；
距离主坝最近的观测点孔位的埋深在2.89～6.34 m之间，推测主坝段可能有较高的浸润线，需对渗滤液液位和坝体位移进行持续监测，并适当增加坝体浸润线监测；
此外，因该填埋场主坝中三级坝体设置在残坡积土层和垃圾上，因扩容而采用新旧坝嵌套加高坝体，且前期渗滤液调节池设置在坝前，对坝体稳定性造成一定影响，应加固坝体以提高其抗滑、抗倾覆能力，确保场区整体安全。
填埋场坝体及垃圾堆体的稳定性问题直接关系到场区安全及正常运营，通过对垃圾填埋场进行安全监测及稳定性评估，既可对其安全状况作出科学、客观、全面的评价，对填埋场存在的安全隐患进行预警，发现隐患可以有针对性地进行处理，又可分析总结影响填埋场稳定性的因素并制定整改措施，利于填埋场安全运营管理。
5.1 坝体稳定性影响因素
填埋场坝体承受的主要作用力有坝体自重、填埋体土压力、渗透压力［1］。封场后，垃圾堆体内有机物不断降解压缩，在重力作用下均有沉降发生，从而影响填埋场坝体稳定性。此外，影响填埋场坝体稳定性的因素还有以下几点：
坝体自身情况。如坝体基础情况、坝体自重、坝体材料、坝体高度等，其中坝体自重是坝体的主要荷载。常用的填埋场坝型主要为重力式坝和柔性坝2种，分别以砌石坝和碾压式土石坝为代表［2］，若坝体建设时未按相关规范进行设计施工，使得坝体本身存在缺陷，将影响坝体稳定性。坝体本身存在软弱层和渗漏点，则表明坝体结构存在薄弱环节，整体性较不完善。
地下水水位高低情况。部分老旧填埋场因防渗措施老化等，周边排水或降水渗入垃圾堆体，导致堆体内水位升高，对坝体产生动水压力，还可能发生管涌、坝体沼泽化等危害；
同时，地下水丰富将使堆体长期处于饱和状态，不利于垃圾的自稳，也会导致坝体浸润线升高，降低坝体的稳定性。渗滤液水位和地表水平位移速率是填埋场堆体稳定安全监测的关键指标，且两者呈明显的正相关［3］。
人类工程活动。填埋区之上或坝体前缘的人类活动，如工程建设或生产活动，在填埋区上附加了静荷载和活动荷载，荷载的增加将加大垃圾堆体侧向土压力，也将引起填埋区的局部不均匀沉降，从而破坏填埋区上部的防渗层，导致地表水渗入垃圾堆体内部，垃圾堆体自重增加，随之坝体承受的荷载增加，甚至提高坝体浸润线，不利于填埋场坝体稳定。坝体前缘的工程建设活动，有可能因抽排地下水等工程措施打破填埋区的基本平衡状态，引起坝体沉降，降低坝体的稳定性。
影响坝体稳定性的因素还包括填埋垃圾的高度和堆体坡度以及地震活动，在运营过程中需严格按照有关规范进行作业填埋及边坡修整，达到使用年限必须按规定进行封场管理，以确保填埋场稳定安全。
5.2 工作建议
对已停用的垃圾填埋场，应实施规范化封场。封场后加强日常巡视和监管，完善检查、巡查制度，加强填埋场管理工作。一是结合坝体实际情况，如针对坝体高度、基础情况、坝体材料等采取措施进行坝体加固，提高坝体稳定性。坝体稳定性在建设初期就应充分考虑，包括地质条件、坝体高度、垃圾堆体坡率、坝型优化及坝体构造选择、坝体抗腐蚀性能设计等。二是完善监测系统和应急预案，结合填埋场实际情况，采取人工对设备等进行常规稳定性监测，按照监测评估建议对监测发现的安全隐患进行整改；
对垃圾填埋场的坝体及高于坝体的堆体进行地质沉降、位移动态等情况的长期监测，进一步完善填埋场监测预警体系。三是强化填埋场防洪和渗滤液导排能力，降低垃圾堆体地下水水位，使坝体浸润线位置降低，提高坝体抗滑稳定性；
做好雨污分流，按规范设置排水沟、截洪沟，对已损坏的防渗设施及时修补巩固，减少地表水渗入垃圾堆体。同时，按规范设置地下水监测井，防止地下水受污染。若渗滤液孔位水位较高，应持续进行填埋场安全性监测评估工作，及时掌握场区安全状况，确保填埋场整体安全稳定。