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垃圾密度是垃圾填埋场工程设计、运营等工作所需的关键参数之一，填埋场堆体沉降与稳定计算、库容预测、竖向扩建工程、衬垫系统、封场覆盖系统、渗沥液和填埋气收集系统、渗沥液回灌等设计都需要可靠的密度参数。由于垃圾密度在其收集、填埋、降解与沉降的过程中不断变化，应针对不同工作阶段选取相应的密度值。按照时间序列，可以将垃圾密度依次划分为堆积密度、压实密度、沉降密度。堆积密度为垃圾自然堆积状态的密度，压实密度为垃圾在填埋场经机械压实后的密度，沉降密度为垃圾经过一段时间的降解与沉降后所达到的密度值，又称填埋密度。不同阶段工作应选取对应阶段的密度值，比如垃圾填埋作业单元容积计算应选用压实密度，填埋场沉降及容量计算应选用填埋密度。在填埋场土工设计计算中常用填埋密度。目前国内有关堆积密度和压实密度的研究成果相对多一些，而填埋密度的测试结果较少。由于垃圾组分差异、填埋作业方式不同等原因，国外垃圾填埋密度的数据不可直接引用。笔者结合苏州七子山填埋场的测试数据讨论了填埋密度的主要影响因素，通过与国外相关数据的对比与分析，推荐了我国南方城市生活垃圾填埋密度随深度的分布曲线。
1填埋密度的测定方法
城市生活垃圾密度的测定方法主要包括现场测试法和间接估算法。现场测试法包括试坑法和钻孔取样称重法。试坑法是指在选定区域挖掘出一定量垃圾，然后用已知堆积密度的卵石或砾石等颗粒均匀的材料填充，根据填充材料的体积和挖出垃圾的质量计算出密度的方法。试坑法的优点在于试坑尺寸大，所得结果较准确，缺点是挖掘深度有限，无法获取深层垃圾的密度值。钻孔取样称重法根据钻孔直径又可分为小钻孔法和大钻孔法。小钻孔法钻井直径一般在20cm以内，可以通过取样称重厕得不同深度的密度值，小钻孔法测试深度比较大，但其结果的代表性可能会受试样尺寸的影响。大尺寸钻孔法钻井直径较大（一般在40cm以上），取出试样体量较大，代表性较好，是一种比较可靠的测试方法，其缺点是测试工作量较大，费用较高。在实践中，可以结合填埋场导气竖井的打设工作进行填埋垃圾的取样和密度测试。间接估算法，是根据填埋作业记录得到某一时段内填埋垃圾的质量、填埋区域面积及填埋厚度来估算密度的方法。该方法简便易行，但因垃圾沉降引起填埋高度变化等方面的影响，所得结果准确度较低。因此，在上述的各种密度测试方法中，大直径钻孔取样测试法所得结果最为可靠，小直径钻孔测试结果须经大直径钻孔法检验。
2填埋密度的主要影响因素
影响垃圾填埋密度的主要因素包括垃圾组分、填埋作业时的压实度、分层覆土情况、填埋深度与年限，以及含水率等，其中垃圾组分、压实与覆土情况和填埋深度对密度的影响最为显著，下面做重点探讨。
2.1垃圾组分
根据国内外常用的分类方法，可以将城市生活垃圾划分为3类：厨余垃圾、渣土类、废品类（塑料、织物、纸类、玻璃、金属等）。表1显示了我国苏州与美国城市生活垃圾组分及随时间变化。与美国相比，苏州城市生活垃圾中厨余垃圾、渣土含量明显高，分别达43％～57％和18％～52％，而废品类（塑料、织物、纸类、玻璃、金属等）含量较低，为3.0％～28.2％，显著低于美国的72.1％～73.4％。在1990-2005年，苏州城市生活垃圾中渣土含量逐年明显减少，废品类垃圾等含量逐年增加，而美国垃圾组分含量随时间变化不大。
表1中美城市生活垃圾组分对比％
垃圾组分对填埋密度影响很显著，垃圾中比例较大的组分（如渣土、玻璃、金属等）含量越高，则密度越大；而其中厨余、塑料、纤维、草木等比例较小的组分含量越高，则密度越小。
表2显示了组分对密度的影响，表中测试结果是从苏州七子山填埋场不同时期填埋的浅层垃圾取样测试得到的。可见，除ZK3外，随厨余、塑料等比例较小组分的含量升高，垃圾填埋密度呈降低趋势，并随渣土等比例较大组分的含量升高而增大，密度最大值与最小值相差2倍。
表2苏州七子山填埋场浅层垃圾组分
2.2压实及覆土情况
压实及覆土是填埋作业的一道重要工序，经过压实，垃圾密度由堆积密度增大到压实密度。因填埋压实过程中所采用的压实机械功率、分层厚度、碾压遍数、覆土类别及厚度等的不同，压实程度也不尽相同。按照压实度的高低，可分为轻度压实、中度压实、高度压实3类。表3列出了国外不同压实度及覆土厚度的垃圾填埋密度测试结果。
表3填埋压实情况对垃圾压实密度的影响
由表3可见，压实及覆土情况对压实密度的影响显著。压实密度随着填埋垃圾的压实度提高而显著增大，轻度压实垃圾的密度320kg/m3，而高度压实垃圾的密度达960kg/m3。覆土的厚度越大，压实密度也越大。
我国许多填埋场填埋压实作业做得不到位，存在分层压实厚度较大、碾压遍数不足等问题，以致使我国填埋场浅层垃圾的密度比较小。
2.3填埋深度
填埋深度对垃圾密度的影响，与填埋垃圾的上覆应力及降解程度有关。垃圾埋深越大，所承受的上覆土压力越大，压缩程度越高，孔隙比越小。填埋龄期越长，有机质降解程度越高，组分中比例较小的有机质含量越低。因此，垃圾密度呈现随埋深增大而增大的趋势。
为了获得我国垃圾填埋密度随深度变化规律，笔者于2006～2008年在苏州七子山填埋场开展了2次钻孔取样测试。2006年采用直径约100mm钻孔取样，共打设了5个钻孔，钻孔深度最大达36m，取样间距1～2m，试样高度200mm，取样时渗沥液水位埋深5～9m。2007年结合大直径（800mm）竖井的施工，每隔5m钻取1m厚度垃圾层，对取得的扰动样称量可计算得该深度垃圾层密度，共打设了3个大直径钻孔，钻孔深度达20m，取样时渗沥液水位埋深8～11m。
上述2次取样测试结果如图1所示。2次测试（分别采用大、小2种直径钻孔）数据点分布范围及随深度变化规律基本一致，表明100mm直径钻孔取样测试方法获得的数据具有代表性，可在工程实践中应用。测试数据表明：该填埋场垃圾填埋密度介于510～1730kg/m3，随着填埋深度增加而增大。在10m深度以内，填埋密度随深度而增加速率很显著，在深部密度随深度增加速率较小。基于所有数据点，利用最小二乘法可获得代表该填埋场的密度-深度曲线，如图1中虚线所示。
图1苏州七子山填埋场垃圾密度随埋深的变化
为了比较与分析，图2总结了欧美国家多个填埋场垃圾密度随埋深变化的现场测试结果，图2还显示了Zekkos等根据美国测试数据推荐的3条反映不同压实度情况下垃圾密度随深度分布曲线。可见，欧美国家垃圾填埋密度范围与我国的基本一致（510～1730kg/m3），重度压实垃圾的密度显著高于轻度压实的密度，对于轻度压实的垃圾，其填埋密度随深度增长比高度压实的更明显，特别在10m深度以内。
图2国外垃圾密度随埋深的变化
图3显示了苏州七子山填埋密度-深度曲线与Zekkos推荐的3条典型曲线的对比。可见，根据苏州七子山填埋场测试数据获得的密度-深度曲线完全落在Zekkos推荐的轻度和高度压实垃圾密度-深度曲线之间，并与中度压实垃圾密度-深度曲线相交。在浅部，七子山填埋场垃圾密度靠近美国轻度压实垃圾的密度曲线，说明了该填埋场垃圾填埋压实度比较低，但是由于我国垃圾中渣土含量较高，以致浅层垃圾的密度高于美国轻度压实垃圾。对于深层垃圾，由于我国早年垃圾组分中渣土等比例较大组分含量较高（见表1），其密度高于美国中度压实垃圾，并接近于美国重度压实垃圾。上述比较与分析表明：苏州七子山填埋场垃圾密度测试数据及获得密度-深度曲线是合理的，可用于该填埋场的土工计算与设计。考虑到苏州七子山填埋场的垃圾组分及填埋作业方法在我国南方城市垃圾填埋场具有代表性和普遍性，因此建议该密度-深度曲线也可应用于我国南方其它城市生活垃圾填埋场工程初步设计和分析。
3结论与建议
垃圾填埋密度是填埋场工程设计、运营管理等工作的关键参数之一。根据苏州七子山填埋钻孔取样测试数据获得了该场垃圾填埋密度变化范围（510～1730kg/m3）及其随深度分布规律，推荐了适合于我国南方城市生活垃圾的密度-深度分布曲线。通过与国外推荐的密度-深度曲线对比发现：该填埋场10m深度以内的垃圾填埋密度随埋深增加而显著增大，变化规律类似于美国轻度压实垃圾，但由于渣土含量较高，密度值高于美国轻度压实的垃圾；在10m深度以下，填埋密度随深度增加趋势变缓，逐渐趋近美国高度压实垃圾的密度曲线。大、小2种直径钻孔取样测试数据比较表明100mm直径钻孔取样测试方法可获得有代表性的数据。本文推荐的垃圾填埋密度-深度曲线可用于我国南方城市生活垃圾填埋场工程设计和分析。考虑到城市生活垃圾的非均质性和时空变异性，建议今后仍需积累更多测试数据。
参考文献略
