东方膨润土防水毯HDPE防水板土工膜无纺织物在垃圾填埋场防渗中的应用

东方牌膨润土防水毯、HDPE防水板、聚酯长丝土工布在垃圾填埋场中的选取与应用施工规范德州东方土工材料股份有限公司王广军18905345901一、垃圾填埋场填埋区基底工程的选取在德州东方土工材料股份有限公司过去承揽的垃圾场工程来看，根据《城市生活垃圾卫生填埋技规范》规定，场底地基是具有承载能力的自然土层或经过碾压、夯实的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉陷而使场底变形、断裂，场底基础表面经碾压后，方可在其上贴铺人工衬里。场底应有纵、横向坡度。纵横坡度宜在2%以上，以利于渗滤液的导流。实际设计建设中，长宽一般为300～400m或更大，如按2%坡度进行设计，则场区两端高差在6～8m或更多。受地下水埋深土方平衡及整体设计的影响，场区两端高差过大会造成较大的困难。根据东方土工材料股份有限公司以往垃圾场的建设经验，垃圾卫生填埋场场底纵向主要坡度为1%～1.3%时可以保证渗滤液排顺畅。为确保填埋场安全，考虑到填埋场土体条件较差，需要对其整形，坑底及周围进行平整，取土同时作为坑四壁局部填土、每日覆盖用土和最终覆盖用土。填埋区底部按设计高程完成基底工程以后，底部要求平整，以利于防渗膜的铺设。二、填埋场的防渗系统的规范（德州东方王广军）填埋场防渗系统，不仅要能防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止地下水涌入填埋场。通常的防渗方法有水平防渗和垂直防渗。垂直防渗指山谷型填埋场，地质条件较好，场底为无裂缝基岩，一般在地下水出口处建筑防渗帷幕，使填埋场底部的渗滤液阻积于帷幕前的水池中，不向下游及邻近地区渗透。我国典型的山谷型垂直防渗填埋场有杭州天子岭填埋场等。在特殊地质条件的平原也可采用垂直防渗技术。水平防渗指平原性地貌的填埋场，在水平方向设置防渗系统，在填埋场的底部和周边形成隔离层，可实现渗滤液和地表水、地下水的分流处理、排放，如北京安定填埋场和深圳下坪垃圾填埋场等。防渗层的建设方法多种多样,采用何种工艺方法建设防渗层是设计中的重要内容，不管使用什么方法、什么材料，最终达到的目的是渗透系数Kf小于规定标准，我国要求Kf小于10-9m/s。同时要考虑：1)使用寿命。填埋场的使用寿命，封场后要求的防渗层的寿命，以及本身的可靠性。2)与填埋场的相容性。选用的土工材料不能被填埋物侵蚀，由于渗滤液的性质不稳定，所以选择的材料要适应渗滤液的各种性质，如抗酸、抗碱等。3)场地条件及气候条件。4)建设费用。防渗材料的选择既要达到防渗要求，又要考虑经济合理，厚的土工膜具有更好的防渗性能，但必将提高建设费用。三、防渗材料的选取防渗层是由透水性小的防渗材料铺设而成的，渗透系数Kf小，稳定性好，价格便宜是防渗材料选择的依据。目前，常用的主要有4种:德州东方牌针刺钠基膨润土防水毯、HDPE单双糙面或光面土工膜、聚酯长丝土工布、复合土工膜、土工织物膨润土垫(GCL)。各种特性如下：(1)普通粘土:一个合格的粘土衬垫其透水率必须很低(K≤1×10-7cm/s)并有足够的抗剪强度和最小的收缩势，以防脱水开裂。(2)膨润土:是一种优良的天然粘土，其主要成份是蒙脱石矿物，膨润土的渗透系数K≤×10-7cm/s，具有极强的防水性，这主要是由于该土壤吸水后，体积会迅速膨胀，形成一层连续不透水柔性隔离层，而且可以自动修补土层中的缝隙，阻止水分子通过。(3)土工膜:是一种溥的、柔韧的、连续的、不透水的合成材料，具有长期比学稳定性及良好的机械性能，多用于填埋场之底及边坡防渗透系统中，也可用于填埋场封场系统。最常用的是东方牌高密度聚乙烯(HDPE)膜。(4)土工织物膨润土垫(GCL):是由两层或多层土工织物(或土工膜)中间夹一层膨润土粉末以针刺(缝合或粘接)而成的一种复合材料，可以替代一般粘土密封层。国外大量用于垃圾卫生填埋场的防渗结构，它可单独使用，也可与土工膜组合使用。四、防渗系统的构造单层防渗层是指单独使用压实粘土、膨润土或HDPE膜等铺设而成的防渗层，其造价低，施工快，但安全系数低，只有地下水污染风险极低的情况下（如地下水位低、土质防渗性好）才推荐使用。复合防渗层是多层结构的防渗系统，各层次具有一定的功能，提高了防渗系统的安全性。由于各国国情不同，目前复合防渗层的结构还没有统一的标准，即使同一国家不同地区的填埋场由于垃圾性质、场地地形地质的不同，防渗透层结构也不尽相同，但总的说来一个完整的复合防渗系统应包含以下几个层次：(1)渗滤液排水层（一般选用东方牌复合排水网）该层上部直接与垃圾接触，起着收集和排出渗滤液的作用。该层常规做法是400mm厚粗砂层，粗砂层内按一定间距设置排水盲沟，盲沟内设穿孔管，汇集垃圾填埋体中流出的渗滤液并排出填埋坑外。(2)保护层保护层是用来保护防渗层的安全的，如在HDPE膜上下覆盖东方牌聚酯长丝无纺土工布或者600克短丝无纺土工布，可防止膜被尖锐的东西刺穿和减轻地基变形对膜的拉力；土工膜上部铺设的500mm厚粘土层，也是保护层，目的是使土工膜在数十米高的垃圾堆体的压力下受力均匀。(3)防渗层该层主要由防渗材料构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润土防水毯的，也有一层土工膜上铺一层膨润土防水毯的，还有单纯用一种复合土工膜的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层东方牌HDPE土工膜（一般选取1.5mm厚度），防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。考虑到填埋场的土质以粉沙土为主，层与层之间渗透能力较好，因此选择在沙坑内满铺双层复合防渗层已保证垃圾产生的渗滤液不会对地下水造成二次污染。库区（包括盲沟、泵站、预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为东方牌HDPE防水板黑土工膜，膜厚1.5毫米。(4)地下水排水层如果设计地区地下水水位较高，为了防止防渗层受到地下水浮力和渗透的影响，应设地下水排水层，具体结构类似于渗滤液排水层，一般在防渗层下铺设400mm厚粗砂层，并设排水盲沟，以将地下水单独排出场外。也有选取东方牌复合排水网。(5)地基地基在整理时必须夯实、平整、碾压，筑成符合要求的坡度。地基的处理必须符合整个填埋场渗滤液收集系统的要求。设计上还应验算地基承载力和不均匀沉降。(6)边坡上的防渗层与填埋场坑底防渗层的结构不同，边坡上防渗层不必设渗滤液排水层和地下水排水层，只是在东方牌HDPE防水板土工膜上下各加长丝或短丝无纺土工布，上层无纺土工织物上设一层废弃的汽车轮胎，以防机械碾压边坡垃圾时，破坏防渗层，表面再铺设500mm厚粘土保护层。(7)锚固沟为了固定土工膜和无纺土工布，在填埋坑周边须开挖锚固沟，边渗层在填埋坑底部和边坡铺设完后，将边坡埋入锚固沟，用原土填平、整实[2]。五、人工防渗系统应符合的要求1人工合成衬里的防渗系统应采用复合衬里防渗系统，位于地下水贫乏地区的防渗系统也可采用单层衬里防渗系统，在特殊地质和环境要求非常高的地区，库区底部应采用双层衬里防渗系统。2复合衬里系统组成（从下至上）：1）库区底部：基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4.1。复合衬里（库区底部）系统示意图2）库区边坡：基础、地下水导流层、膜下防渗保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤垃圾层土工织物层渗滤液导流层东方牌排水网（≥30cm）膜上保护层东方牌HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-7cm/s）地下水导流层（≥30cm）基础液导流与缓冲层、垃圾层，见图4.2。复合衬里（库区边坡）系统示意图3单层衬里系统组成（从下至上）：1）库区底部：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工织物层、垃圾层，见图4.3。单层衬里（库区底部）系统示意图2）库区边坡：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流与缓冲层、垃圾层。垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下防渗保护层（粘土厚度≥75cm、渗透系数不大于1.0×10-7cm/s）地下水导流层（≥30cm）基础垃圾层土工织物层渗滤液导流层（≥30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）地下水导流层（≥30cm）基础单层衬里（库区边坡）系统示意图4双层衬里库区底部系统组成（从下至上）：基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流（检测）层、膜下保护层、HDPE土工膜、膜上保护层、渗滤液导流层、土工布织物层、垃圾层，双层衬里（库区底部）系统示意图垃圾层渗滤液导流与缓冲层膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度≥75cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）地下水导流层（≥30cm）基础垃圾层土工织物层渗滤液导流层（≥30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层渗滤液导流（检测）层（≥30cm）膜上保护层HDPE土工膜膜下保护层（粘土厚度≥100cm、渗透系数不大于1.0×10-5cm/s）地下水导流层（≥30cm）基础5特殊情况下可采用钠基膨润土垫替代膜下防渗保护层。6填埋场防渗系统基础与天然地下水水位的间距不得小于2m。六、人工防渗材料施工应符合的要求1铺设HDPE土工膜应焊接牢固，达到强度和防渗漏要求，局部不应产生下沉拉断现象。土工膜的焊（粘）接处应通过试验、检验。（东方土工材料股份有限公司王广军经理施工经验丰富，在现场指导技术强，焊接工人好）2在垂直高差较大的边坡铺设土工膜时，应设锚固平台，平台高差应结合实际地形确定，不宜大于10m。边坡坡度宜小于1∶2。3人工防渗材料的基础处理应符合下列规定：1）平整度：应达到每平方米粘土层误差不得大于2cm；2）洁净度：不采用膜下土工布保护层时，垂直深度2.5cm内粘土层不应含有粒径大于5mm的尖锐物料；3）压实度：位于库区底部的粘土层不得小于93%；位于库区边坡的粘土层不得小于90%。填埋库区地基应是具有承载填埋体负荷的自然土层或经过地基处理的平稳层，且不应因填埋垃圾的沉降而使基层失稳。填埋库区底部应有纵、横向坡度，纵、横向坡度均宜不小于2%[2]。七、填埋场密封方式填埋场防渗系统中密封层的建设方式多种多样，常见的有黏土-膨润土、单层HDPE、双层HDPE、单层HDPE与黏土-膨润土复合、HDPE与GCL复合等。黏土-膨润土及单层HDPE膜都有防渗材料单一、存在渗漏风险的缺点，逐渐被复合密封方式取代。几种密封方式的比较见表4.1几种密封方式的比较项目黏土-膨润土单层HDPE膜双层HDPE膜单层HDPE与黏土-膨润土复合HDPE与GCL复合防渗性能较好较好好很好很好自我修复能力有无无有有密封层价格(元/m2)60～8030～4060～70110～12060～70渗漏风险有,很小有,较小有,很小几乎没有几乎没有施工难度难度大容易容易难度大容易施工速度慢快快慢快附加收益无增加填埋容量增加填埋容量无增加填埋容量由于单一的密封层不能完全保证安全需要,我国个别单一密封层的填埋场发现有渗漏迹象。从上表中可以看出，黏土-膨润土、单层HDPE膜、双层HDPE膜存在渗漏风险，国外发达国家现已很少采用；单层HDPE膜与黏土-膨润土复合、HDPE膜与GCL复合是国外发达国家目前普遍采用的方法（东方牌膨润土防水毯与HDPE土工膜封场效果好，国内大部分垃圾场都曾选用咨询）。由于HDPE膜与GCL复合密封层防渗性能好，价格高，易于施工，可能出现的漏水点会因膨润土的迁移而自动愈合，同时可增加垃圾填埋容量。德州东方土工材料股份有限公司王广军18905345901