环境工程固废15

根据CJJ17–2004，5.0.2条款:当填埋场不具备粘土类衬里或改良土衬里防渗要求时，宜采取自然和人工结合的防渗措施。大多数填埋场的地理、地质条件都很难满足自然防渗的条件，现在的卫生填埋场一般都采用人工防渗。填埋场的人工防渗措施一般有三类：垂直防渗、水平防渗和垂直与水平防渗相结合。具体采用何种防渗措施或上述几种的结合，则主要取决于填埋场的工程地质和水文地质以及当地经济条件等。8.4填埋场防渗系统8.4.3人工防渗根据CJJ17–2004，5.0.2条款:水平防渗主要有：压实黏土、人工合成材料衬垫等；垂直防渗主要有：帷幕灌浆、防渗墙和HDPE膜垂直帷幕防渗。表为水平防渗与垂直防渗技术比较:工程措施渗透率K≤10-7cm/s深层地下水防渗效果浅层地下水防渗效果能否阻止地下水位过高引起的污染垂直防渗水平防渗很难达到能达到无效有效有效有效不能阻止能阻止根据《生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17）规定：“填埋场必须防止对地下水的污染，不具备自然防渗条件的填埋场和因填埋垃圾可能引起污染地下水的填埋场，必须进行人工防渗，即场底及四壁用防渗材料作防渗处理”。防渗层的渗透率≤10-7cm/s。这也是世界上绝大多数国家的最低标准。根据CJJ17–2004，5.0.2条款:封闭型填埋封闭型填埋一般采用垂直防渗（帷幕灌浆）或水平防渗（符合要求的自然黏土层和人工合成材料隔离层）。垂直防渗的造价较低，已在国内较多的填埋场中得到应用。人工水平防渗在国外是较为先进和成功的技术，水平防渗层是以极低渗水性的化学合成材料（如高密度聚乙烯膜，HDPE）为核心，组成全封闭的非透水隔离层；人工防渗的作用：在隔离防渗层的上面进行垃圾渗滤液的收集和排放，隔离层之下进行地下水的导排，即实现了清污分流，避免了地下水位上升而造成隔离层的失效。8.4.3人工防渗根据CJJ17–2004，5.0.2条款:封闭型填埋我国《城市生活垃圾卫生填埋技术规范（CJJ17—2004）》和《危险废物填埋污染控制标准（GB18598—2001）》对卫生填埋场和安全填埋场的防渗层结构分别有相应规定。8.4.3人工防渗国内典型库底防渗工艺两布一膜工艺支持层保护层/人工膜/保护层8.4.3人工防渗8.4.3.1聚合物防渗膜人工防渗措施通常采用聚合物防渗膜，目前已经应用的聚合物防渗膜有很多种，高密度聚乙烯（HDPE）由于其耐化学腐蚀能力强、制造工艺成熟、易于现场焊接，并积累了比较成熟的工程实施经验，因此成为最广泛的应用于填埋场的防渗衬层材料。采用HDPE柔性膜，根据达西定律，其渗透系数应至少小于10-12cm/s,这样，其相应的厚度才能保证渗透量小于2m厚的渗透系数为10-7cm/s的粘土层。HDPE膜必须具有相当的承载能力，有抗压性、抗拉性、抗刺激性、抗蚀性、耐久性，不因负荷而发生沉陷、变形、破损，其主要性能指标见表：性能指标单位标准值检验标准厚度密度溶化指标尺寸稳定性炭黑含量mmg/mlg/10min%%2.00.94≤1.0≤±22.5ASTMD1593ASTMD1505ASTMD1238-EASTMD1204ASTMD1603极限拉伸强度屈服拉伸强度极限伸长率屈服伸长率弹性模量撕裂强度刺破强度环境应力断裂N/mmN/mm%%MPaNNh≥50≥36≥700≥13≥6003005002500ASTMD638ASTMD638ASTMD638ASTMD638ASTMD638ASTMD1004FTMS101ASTMD1693渗透系数水吸附性cm/s%≤2.2Х10-10≤0.1ASTME96ASTMD570幅宽m≥10.5保护层:保护层起到保护砂石层和隔离层的作用，使之不被长条尖锐物刺穿，也不会被填埋作业机械损坏。保护层可采用针刺土工织物(或粘土)，保护层的厚度宜按边坡稳定、水深、水流速度、日晒和冰冻等条件及施工要求经现场试验确定。采用粘土作为保护层时，粘土层厚度应达到30-40cm，且具备支持层的粘土同样的性质。8.4.3人工防渗保护层:作为保护层的土工布（针刺土工织物），应采用厚、重型。目前，各国的标准对土工布并无规范要求。在德国的某些州规定土工布保护层应达到200-300g/m2不等。保护层的边坡应满足稳定性要求，边坡越陡，工程量越小，也可增加库容，但施工难度增加，尤其是HDPE膜易和支持层之间发生滑动，导致膜的破损。性能指标单位220400检验标准物理特性单位面积质量厚度（2kPa）孔隙率g/m2mm%220≥2.2≥90400≥3.4≥90GB/T13761-92GB/T13761-92断裂强度纵横N/5cm500500580580GB3923-83GB3923-83窄条样拉伸断裂伸长率纵横%50±1050±1070±1070±10GB3923-83GB3923-83梯形撕裂强度纵横N450450400400GB/T13763-92GB/T13763-92圆球顶破强度N9001200ASTMD3787力学特性CBR顶破强度N19002000GB/T14800-92水学特性垂直渗透系数透水率等效孔径O95cm/sL/(s•m2)mm0.41200.090.21200.1NHRI-89ASTMD4491GB/T14799-92幅宽m≥4.5≥5.2材料成分长丝涤纶涤纶无纺土工布的性能指标HDPE膜必须具有相当的承载能力，有抗压性、抗拉性、抗刺激性、抗蚀性、耐久性，不因负荷而发生沉陷、变形、破损。选用HDPE膜是必须知道垃圾填埋后的容重（这与压实机械性能以及垃圾成分有关）、垃圾的填埋高度、垃圾最终沉降量、HDPE膜的容重、屈服抗拉强度、屈服延伸率、断裂延伸率、断裂抗拉强度、撕裂强度和抗穿强度以及HPDE膜与支持层之间的摩擦力，以便选用合适的膜厚度。8.4.3人工防渗8.4.3.2填埋场HDPE防渗膜铺装及质量控制填埋场防渗层的铺设安装有着严格的质量要求，其中HDPE膜是人工水平防渗技术采用的关键性材料，在施工过程中，除了保证HDPE膜的焊接质量外，在与其他的相关层进行施工时，也必须注意对该膜的保护，避免造成损坏。8.4.3.2填埋场HDPE防渗膜铺装及质量控制其一般程序和要求主要包括：（1）施工前的检查主要是确认场地干燥、平整、密实；确认HDPE膜完好无损；焊接设备（如双轨热熔焊机）的焊合性能良好。（2）底层土工布的铺设根据设计，HDPE膜采用上下两层无纺土工布（220∽400g/m2）作保护层，因此铺设HDPE膜之前，先铺一层土工布，土工布的接头搭接量为300mm左右。8.4.3.2填埋场HDPE防渗膜铺装及质量控制（3）防渗膜的铺设铺膜及焊接顺序是从填埋场高处往低处延伸，两膜的搭接量为150mm左右（取决于焊接设备的类型）；接头必须干净，不得有油污、尘土等污染物；天气应当良好，下雨、大风、雾天等不得进行焊接，以免影响焊接质量。两焊缝的交点采用手提热压焊机加强（或加层）焊补。（4）防渗膜的焊接高密度聚乙烯膜的焊接方式主要有热压熔焊接（又分为挤压平焊和挤压角焊）以及双轨热熔焊接（又称热楔焊），如图8-9所示。其中挤压平焊应用最广，这种方法具有较大的剪切强度和拉伸强度，焊接速度较快，焊缝均匀，温度、速度和压力易调节、易操作，可实现大面积快速自动焊接等优点。为了有效地控制质量，一方面选择焊接经验丰富的人员施工；另一方面在每次焊接（相隔时间为2∽4h）之前进行试焊。同时必须对焊缝作破坏检测和非破坏性检验。8.4.3人工防渗非破坏性检验是对已施工的每条焊缝进行气压试验和真空皂泡试验。在进行气压检验时，先将双轨热熔焊缝的两端孔封闭，用气压泵对焊接形成的空隙加压207∽276kPa。若其气压在5∽10min内下降不超过34kPa，则焊缝合格。真空皂泡试验是在热压熔焊表面涂上皂液后用真空箱抽气，抽气压力在16∽32kPa。5∽10min内焊缝表面不产生气泡则焊缝合格。若检验发现不合格的焊缝必须重焊，并重做检测试验。破坏性检验是指对已施工的焊缝每600m取一个样，送专业检测单位进行剥离强度和剪切强度测试。若剥离强度低于30N/mm或剪切强度低于34N/mm，则该试样对应的焊缝为不合格，需对其进行重新焊接，并取样测试。8.4.3人工防渗HDPE防渗膜在斜坡上的铺设设计要求主要包括：在斜坡上铺设防渗膜，其接缝应从上到下，不允许出现斜坡上有水平方向的接缝，以避免在焊缝处出现应力集中；边坡铺设前应进行边坡稳定性计算，防止膜的下滑；边坡的上面，必须进行锚固设计；边坡与底面交界处不能设焊缝，焊缝应在跨过交界处之内；在大斜坡面上可铺设一层废旧轮胎或沙包8.4.3人工防渗（5）防渗膜焊接的质量检查焊接结束后，应严格检查焊缝质量，如有漏焊、小洞或虚焊等现象，应坚决返工，不得马虎。根据国外20多年的实践经验，防渗层的泄漏或破坏现象，大多出现在接缝上，因此应用真空气泡测试薄膜之间的黏结性，用破坏性试验测试焊缝强度，每天每台机至少测试一次，以保证合格的施工质量。为了保证高密度聚乙烯膜长用久安，保证不受填埋垃圾物的损伤，薄膜上面必须铺盖一层土工布。也可以铺300∽500mm的黏土，铺平拍实，作为防渗保护衬层。8.4.3人工防渗（6）土工膜及保护层的锚固：土工膜及保护层与土连接采用锚固方式，有三种方式：即沟槽锚固、射钉锚固和膨胀螺栓锚固。一般采用锚固沟（沟槽锚固），锚固沟宽度不得小于0.51.0m,深度不小于0.50.8m,边坡边沿与锚固沟不得小于0.50.1m。土工膜在结构顶部将膜端埋入锚固沟予以嵌固，并填土压实夯实。土工聚合粘土衬垫（GCL）土工聚合粘土衬垫是将膨润土夹在土工织物中间或连接在土工膜上混合而成。采用砾石作为排水层采用砾石作为导流层时，导流层厚度至少应达到30cm，且大石在下，小石在上，构成反滤层，防止垃圾密塞石缝而影响导流。8.4.3.3排水层排水层可采用土工网格或砾石。采用土工网格时，网格的高度应满足收集的渗滤液的水量的要求，通常在土工网格两侧附有过滤用的土工布。