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大型氣撐式膜結構在垃圾填埋場填埋作業中的應用

文檔作者：王力強，齊鴻燕，楊義，李永青文檔來源：北京市市政六建設T程有限公司		點擊數：	更新時間： 2022年11月19日
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環境保護工程器
《 0 姆 tal Protection Ertgf'~eering
大型氣撐式膜結構在垃圾填埋場填埋作業中的應用
王力強，齊鴻燕，楊 義，李永青
(北京市市政六建設T程有限公司，北京 100023)
摘要：大型氣撐式膜結構是一種垃圾 生填埋場作業區充氣式氣流組織膜結構，通過對填埋場作業區進行空間圍合．
形成密閉的填埋作業牽間，可對作、 區產生的惡臭氣體進行很好的氣流組織，使其不向填埋場周圍擴散；減少揚塵和細
菌向周圍環境擴散；大大減少降水帶來的滲瀝液量；改善垃圾衛生填埋場視覺、感官效果。因此，就其膜結構的組成、工藝
流程與施工、社會 濟效益等做了較詳細的介紹。
關鍵詞：垃圾填 場；氣撐式膜結構：用合
中圖分類號：R 124．3 文獻標志碼：B ·文章編號：1009—7767(2012)05—0103—04
Application of Large Air Support M embrane Structure in Backfill
Operation of Solid W aste Landfill
Wang Liqiang，Qi Hongyan，Yang Yi，Li Yongqing
垃圾填埋由于具有投資小、設備簡單、運行成本
低且基本滿足生活垃圾無害化要求的特點，是我同目
前應用最廣泛的生活垃圾處理技術l】1。但是，垃圾填埋
作業時產生的垃圾滲瀝液、惡臭氣體、粉塵、垃圾飛散
物、機械噪聲等各類危害，對周同環境會產生一定的
影響，因此，一種新技術—— 大J 氣撐式膜結構，以其
膜材料自重輕，鋼索、鋼結構與受力體系簡潔組裝并
以軸向傳遞受力，使膜結構適合跨越大空間形成開闊
的無柱大跨度結構體系的特點，在北京安定垃圾衛生
填埋場得到應用。該技術在國內應用在垃圾填埋場尚
屬首次．但在美國和韓國已有應用實例。
大型氣撐式膜結構是通過空氣支撐，對填埋場作業
進行空間同合，形成密閉的填埋作業區，從而做到：
1)對圍合空間內部的氣體進行氣流的組織和收集，
經過處理后，將氣體按照國家的相關標準進行排放：
2)圍合結構使填埋作業在形成密閉的空問內，可
以杜絕粉塵和飛散物的產生及擴散：
3)阻隔外部降水進入填埋作業區，有效做到清、
污分流，從而減少垃圾滲瀝液的產生。
l 空氣支撐膜結構體系的組成
1．1 空氣支撐膜結構系統
空氣支撐膜結構是無梁、無柱的結構．是通過膜
內外壓力差使膜體受到上浮力，并產生一定的預張力，
來保證體系的剛度，從而使膜結構正常丁作?？諝庵?
膜結構所采用的膜材是一種高強度纖維織成的基材
和聚合物涂層構成的復合材料，具有較高的剛度和承
受力，具有抗紫外線、阻燃、自沽和透光能力等特點，
長期使用不產生二次污染，使用壽命10年以上。
充氣膜內外壓力是一個動態平衡系統，膜內氣壓
的保持是南自動控制來完成的．即：通過壓力控制系
統向結構內部充氣，達到最大設計氣壓．當為改善內
部空氣質量而換氣以及各種因素導致內部空氣外滲，
引起氣壓減小到特定水平時，充氣設施繼續充氣，使膜
內部與外界環境的壓力差保持在200~300 Pat ，從而
保證空氣支撐膜結構正常T作。
1．2 環境安全監測系統
環境安全監測是通過現場布設氣體采樣點，收集
氣體后進行氣體檢測實現的。垃圾填埋場的主要檢測
對象為：CH 、NH 、NOx、H。S。優先監測對象為CH 。
采樣點的布設高度原則上與人的呼吸帶高度相
一致，相對高度0．5～2 m之間，同時考慮氣體密度不
同而形成的氣體分層來進行設置。根據空氣支撐膜及
結合監測對象的實際情況，確定監測點的數量為8個。
采樣點收集的氣體通過管道傳送至自動檢測設
備，這樣可以及時發現氣體質量濃度是否超標，并對
此作出最快的反應，以便啟動氣體組織及處理系統．采
2012 第5萬方數據 期(9．1)第30整 ，；}葒技術 103
器環境保護工程
麟 《 《》㈣ 始 ∞黜l 0《張G《i0 聰 》鼢《罄蹦㈣躲
取相應的措施進行處理
1．3 氣體組織處理系統
氣體組織處理系統主要是將填埋場作業區無組
織排放的惡臭氣體通過收集處理后進行有組織排放。
根據填埋場的實際特點采用吸附法作為惡臭氣體
治 手段。圍合結構內的惡臭氣體在風機提供的動力
下，通過電動閥控制氣體的流量，然后進入到氣體處
理設施rIl的袋式異味處理設備，經過簡單的除塵后．氣
體邋過活性炭纖維吸附除臭處理．與此同時，不同室
的lI及附后的活性炭纖維進行脫附和吹干T藝操作，為
卜一步吸附做準備。處理后的氣體達到同家的排放標
準，最終通過風機南排氣筒排出。排風口和送風口各設
置7個，通過合理的氣流組織方式。采用下進下出的
‘ 式，將排風口沒置在污染物質量濃度高的 域，以便
能夠避免惡臭氣體在局部區域積聚。最大處理風量能
夠達到不小于150 000 m ／h，換風頻率為3 h／次。
1．4 自控系統
門控系統是南密閉設施內部氣體的采集系統、密
『才j設施氣壓調節與控制系統等組成的綜合控制系統。
陔系統將對密閉設施的各項數據進行綜合處理，可以
保汪密閉設施正常穩定地運行。
對于密閉沒施的空氣質量控制方式，主要是進氣
(從密閉設施外吹入新鮮空氣)和排氣(將不符合排放
質量的 氣排向污氣處理系統，經過污氣處理系統處
理，達到排放標準后排 密閉設施)。因此，密閉設施空
氣控制系統的主要控制設備是進氣風機和排氣風機。
當氣體質量達到標準時(此時，各個氣體傳感器的
拾取信號都是正常值)，控制系統根據密閉設施內氣體
傳感器的壓力信號，啟動進氣風機，以保持密閉設施
內的氣壓與密閉設施外的大氣壓力的設計差值，使得
密閉沒施可以正常站立。此時，系統可以根據密閉設施
內氣壓的變化，自動調節轉速，維持氣壓的穩定。
如果此時測試儀器發出氣體污染信號(可能是H S、
NH 、CH 、NOx傳感器中的1個或者幾個發出信號)，
控制系統可以根據污染的程度．以不同的速度啟動排
氣傳感器，將污染的空氣排向污氣處理系統；同時加
大進氣風機的轉速，增加進風量，保證密閉設施內的
氣壓穩定。
1．5 配重系統
空氣支撐膜結構主要的承載力由承重主體內部
空氣壓力與外界的壓力差(200～300 Pa)和膜材本身
進行承載，故其配重與一般的基礎不同。該配重為非承
104 葒技術2012 No．5(Sep．)Vo1．30
重基礎，其主要受力為向上的上升力，主要作用是J1j
來抵御外界的上升力將空氣支撐膜設施抬升移動 此
外，考慮到在填埋場采用的空氣支撐膜設施為臨時忡：
的，需要隨著作業面變換而移動，故沒施的基礎設計
成可移動性的配重，即將配重分割成l廿十個單元體，存
預制廠預澆制好后．運抵現場通過預制的連接件連接
好，成為一個連續的整體來作為陔設施的配重 ．
配重為混凝土長方實體，內筑4根I 型024鋼筋，
其長端伸 配重上表面70 him L型鋼筋頂端分別J1j
螺栓固定2塊角鋼(角鋼用來同定充氣膜 索) r?
l根L型鋼筋起同定作件】。
通過計算，該單體配重的尺寸為 2．13m．寬1．3Ⅲ．
高1．0m，重量為6～8 t
2 工藝流程(見岡1)
運輸車
場外— 一
大氣
同1 總T 流程
3 工程應用實例
3．1 工程概況
安定垃圾衛生填埋場擴建I=二程位于北京『 人必
區安定鎮境內，現有安定垃圾衛，上填上畢場南側。該場
區地勢平坦，微有起伏，海拔23~24 m
該工程新建填埋區共分為3個，每個 約為
70 000 mz，填埋區垃圾堆體最終填埋地上相對高度為
70．0 Ill，地下挖深1．5～8．5 m。
3．2 應用情況
密閉設施在單個填埋區域的第一個作業單幾_I
進行空間圍合，運送到填埋場的生活垃圾將在此封閉
的空間內進行填埋作業。當該封閉的圍合空間內的
域填埋至一定高度時，實施中間覆蓋、沼氣收集利用
系統等操作。待沼氣收集利用系統及表面覆土等完成
萬方數據
后，將圍合設施拆卸，在下一個作業單元進行空間圍
合、填埋作業、覆土，依此類推直至最后一個作業單元
填埋至相同高度后，將在此高度的填埋區域內再進行
作業單元劃分、空間圍合、填埋作業、覆土，依此類推
直至達到填埋場填埋設計高度然后封場。單元工作流
程見圖2
3．2．1 單元劃分
將每個填埋區劃分為3個作業單元31．每個作業
單元長X寬=200 m~lO0 in，作業單元面積為20 000 m 。
配重安裝
環境保護工程器
i 《揀i Protection Engineering
圖2 單元工作流程
3．2．2 圍合T藝流程(見圖3)
膜下保護裝置鋪設
布設膜體
按順序打開膜體
膜體連接
+
膜體與配重塊連接
膜體與設備連接
? ? 莖萋? ? j? 一 苧 ?j
圖3 圍合T藝流程圖
3．2．3 圍合施工
1)配重安裝
配重系統主要是為了對抗膜結構的抬升力．保持
結構穩定而設置，總共由285塊基礎塊組成．每塊配
重大約6～8 t。配重基礎塊在構件廠加工預制，混凝土
強度等級C40，加工外形尺寸允許誤差±5 nl_m。
配重塊進場前先對安裝場地進行平整．做到整場
大致平整，無明顯坑洼、凸起現象，并確保作業地面上
無尖銳的物品。
配重塊安裝前做好定位測量，用吊車安裝配重塊，
每安裝10塊之后進行校對，并對塊間距進行調整。在
確保10塊整體長度偏差在允許誤差之內后方進行下
1O塊的安裝
配重塊吊裝就位并安裝完成后．對其進行加固連
接形成互壓式重力結構，功能同整體地基梁，以克服
垃圾不均勻沉降帶來的不利影響。
2)膜安裝
膜材鋪設前，對整個場地再進行檢查，避免有堅
硬凸起物對膜體造成損傷，然后進行膜下保護層(藍
銀布)的鋪設。
沿配重塊的地腳錨栓安裝橡膠密封墊，而后將膜
材邊緣拉至配重塊的地腳錨栓上，使膜材邊緣與地腳
錨栓連接。
膜邊緣與地腳錨栓連接好后，安裝相應的角鋼并
加裝墊片和螺絲固定l 2_。膜邊緣與旋轉門和氣密門采
用壓條連接(將膜材邊緣放到壓條下，擰緊即可)。
3)門及設備安裝
三葉式旋轉門直接吊裝至設計位置即可，不用固
定。氣密門安裝時要先安裝門的框架，要求橫平豎直，
安裝牢固，質量檢驗合格后，再進行其他部件的安裝。
風機安裝時首先在現場標記每個風機安放位置
的中心線，然后以中心線為準安裝風機支架，最后將
風機固定在支架上。
4)鋼纜安裝
鋼纜是鎖緊膜結構的主要設施，其安裝順序為：首
先鋪設鋼纜：其次在鋪設好的膜結構上標記鋼纜盤的
2012~ 5期(9一)第30卷 ，{}葒投木 105
冒
萬方數據
¨mm環境保護工程
婦0 i 酶釉《張《 0《盼 鏹辨氍 t 蹭 姥姆黜 蠊
位置并擺放鋼纜盤， 對應的鋼纜連接鋼纜盤；最后
再依次安裝兩側的鋼纜，連接緊固后鋼纜安裝完成。
5)允氣
允氣步驟是在安裝階段中最重要的環節，必須等
劍所有的前期T作都已經完T ，并檢查確定無誤以后
／4‘能進行
允氣前，須完成以下準備I 作：
① 確定所有錨『古1和配重的連接郁安傘可靠，仔細
地檢金鋼纜連接：
② 檢查允氣膜，并且確定風機(包括主風機和備
川 機)、備川發電機、空氣調節裝置都完全H丁用；
⑧ 確定當天JxL速小丁5 m／sI。l，并H．不會m現更高
風速的大風天氣、
以I 準備T 作完成后，可進行充氣。充氣最好是
在早上開始，這樣有足夠的時間應對可能 現的突發
事件，從而確保充氣一 作可當日完成．．
6)運行作業
卒 支撐膜結構完成后交付使用方運行管理。填
埋場在密閉的 合卒問內進行垃圾填埋作業，可填埋垃
圾10ITI高，約6萬m 。垃圾填完后進行中問覆蓋，即對
裸露的垃圾進行土方覆蓋，完成后膜結構移至下一個
作、【 元
4 效益分析
4．1 社會效益
填埋場產生的惡臭氣體具有強烈刺激性，如果不
能有效控制排放，小僅會導致周圍居民在感官上出現
不良反應，更會對其身體健康造成一定危害。空氣支撐
膜結構對填埋場作業區進行空間圍合，形成密閉的填
埋作業區，將填埋作業區無組織排放的惡臭氣體進行
合理的氣流組織和收集并進行處理，處理后的氣體按
照國家的相關標準進行排放，不會對周邊居民造成影
響與危害
空氣支撐膜使填埋作業在一個封閉的空間內進
行，可以杜絕粉塵和飛散物的產生及擴散，減少蚊蠅
的滋生
4．2 經濟效益
空氣支撐膜結構可以有效做到雨、污分流。減少
因降水入滲而產生的滲瀝液，從而減少滲瀝液處理及
排放量，增加填埋體積
按照北京地區平均降水量計算可以減少垃圾
滲瀝液10 000 12 000 t／年，增加填埋體積8 000
l0 000m3／年
106 ，事葒投術2012 No．5(Sep．)Vo1．30
按照滲瀝液處理費川30~40兀／t計算．每年i,f IJ
約滲瀝液處理費用30~48萬元 、
按照生活垃圾填埋費用150~200元／t計算，每年
可增收填埋費川144~240萬元。
5 結語
大型氣撐式膜結構是無梁、無柱結構，跨度人、惚
定，可長久使川，維護貲ffJ較低，『1』移動，安裝施T簡
單、快捷，應用在垃圾衛生填埋場rIf_對填埋場作、 x
進行空間圍合，形成密閉的填埋作業空間，有效地控
制了垃圾填埋作業r}I產生的垃圾滲瀝液、惡臭氣體、粉
塵、垃圾飛散物、機械噪聲等各類危害，減少_r塒心邊
環境的影響
膜結構在垃圾填埋場安裝時，南于大部分 rfIj
制作都集中在一1 廠內完成，所以現場只進行安裝作、I，．
安裝周期短，操作簡單。該沒施的主體—— 空氣支撐膜
結構自重比較輕，無地基承載壓力，對地基的嬰求低，
所以可在垃圾填埋作業 L進行建造 全自動控制
內可進行溫度、濕度、壓力和空氣質量檢測，實現令人
候閉合空間。該設施還可以充分利川自身資源，即川填
埋場填埋氣發電的電能來保持沒施存運行過程rllIX'd,
要的動力。
作為現代空間結構體系的一個重要分支，膜結構
是一種全新的建筑結構形式，其外觀造型新穎獨特．誠
為現代建筑的新風格。同時膜材料具有造型輕巧? {1、
美觀，透光、節能、環保，優良的阻燃性能，防污f{ 性
能，安全、壽命長等優點，符合當前提俏的“環保、可持
續發展”重大戰略，更受到世界各地綠色建筑運動們
導者們的青睞．將成為21世紀”綠色建筑體系”的寵
兒 而且經實際T程檢驗，大型氣撐式膜結構使川效
良好．可在敞開式的垃圾 生填埋場填埋作、 IX攤}’
嵌
參考文獻：
[1]李穎，郭愛軍．城市 活垃圾 生填埋場設計指南lM]．J匕柬：
中國環境科學m版利：，2005：¨0—150．
『21中國鋼結構協會空問結構分會．CECS 158—2004膜結十勾技小_
規程『S1．北京：巾國計劃 版禮，2004．
『31華中科技火學．CJJ 17-2004生活垃圾 I 牛填埋技術規范l
北京：中國建筑T業}fI版禮，2004．
收稿日期：2012—03—30
作者簡介：王力強，男，助理I T程師，主要負責項¨郜技術質量僻
T作

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