填埋场底防渗系统

填埋场底防渗系统场地处理场底平基平整原则为清除掉所有的植被和及表层耕作物，确定所有的软土有机土和和其他所有可能降低防渗性能的异物去除，堵塞掉所有的了裂缝和坑洞，并配合场地渗滤液收集系统的布设，使场底形成整体坡度，以≥2%的坡度坡向垃圾坝；同时要求场地进行压实压实度不小于90%。为了使衬垫层与土质基础之间的紧密接触，场地表面要用滚筒式碾压机进行碾压，使压实地基后的表面密度分布均匀，最带限度地减少不均匀沉降。平整顺序最好从垃圾主坝向库区后端延伸。边坡平基大部分的边坡含有碎石、砂的杂填土和残积土，坡面植被丰盛山坡较陡，边坡稳定性差。平整原则为：为避免地基基础层内有植被生长，必要时可添加化学药剂边坡坡度一般取1：3，局部坡度应缓于1：2否则削坡处理；极少部分低洼处采用黏性土回填夯实；夯实密度大于0.85；锚固沟回填土必须夯实；应尽量减少开挖量、平整开挖顺序先上后下。场底防渗系统填埋场主要是通过填埋场底部和周边的衬托层系统来达到防渗的目的。填埋场衬托层通常从上到下可依次分为过滤层、排水层、保护层和防渗层等。填埋场防渗系统要防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止降雨量造成的雨水大量渗入。防渗层的材料有天然黏土矿物如改性粘土、膨润土，人工合成材料如柔性膜，天然与有机复合材料如聚合物水泥（PCC）等。（1）保护层的作用-51-太原工业学院毕业设计保护层是对防渗层提供合适的保护。防止防渗层受到外界的干扰而被破坏，如石料或垃圾堆其表面的刺穿，应力集中造成膜破损，黏土等矿物质受侵蚀等。（2）排水层的作用排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液外派的可能性。（3）过滤层的作用过滤层的作用保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物及其他固态半固态物质，否则这些物质在排水层中积累，造成排水系统堵塞，使排水系统降低效率或完全失效。（4）防渗层的作用在于防止渗滤液（由于渗滤液常常含有有毒有害物质，包括重金属离子、腐殖质、溶解性有毒气体如H2S）等渗入地下而引起地下水的污染。防渗层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的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，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，该层至少应设一层土工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。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HDPE黑膜，膜厚1.5毫米。对于防渗层的渗透系数Kf必须小于规定标准，我国要求Kf小于10-9m/s。4.2.1场底防渗系统分类根据填埋场底防渗设施（或材料）铺设方向的不同，可将场底防渗分为水平防渗及垂直防渗。场底的防渗材料有多种类型，但根据材料的来源不同可将防渗材料分为自然防渗和人工防渗。垂直防渗场底防渗系统水平防渗天然防渗单层防渗层人工防渗单层符合衬托层双层衬垫系统双层合衬垫系统-52-太原工业学院毕业设计根据填埋场防渗设施(或材料)铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人工防渗两种如上图所示。（1）垂直防渗系统垂直防渗系统是根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程(如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等)，将垃圾沥出液封闭于填埋场中进行有控制地导出，防止沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多，这主要是山谷型填埋场大多具备独立的水文地质单元条件，在平原区填埋厂中也有应用。可以用于新建填埋场的工程，也可以用于老填埋场的污染治理工程，尤其是对于老填埋场，其基底防渗是不可能的此时周边防身就特别重要。根据施工方法的不同，通常采用垂直防渗工程有土层改性法防渗墙，打入法防渗墙和工程开挖防渗墙等。防渗墙的施工有以下方法：①土层改性法防渗墙地基土改性方法施工防渗墙是通过充填、压密地基土等方法使原土渗透性降低而形成的防渗墙。在填埋场垂直防渗墙施工中主要有原土就地混合法、喷射法、注浆法3种。原土就地混合防渗墙:美国大多应用原土就地混合法施工防渗墙，并采用彭软土浆液护壁保证吊铲施工的连续运行，挖出的水泥或土及其他充填材料就地混合后重新回填到截槽中。这种方法适合于较浅的截槽深度。a、喷射墙：喷射法施工是指通过高压发生装置使液体获得巨大能量后，经注浆管将浆液高速喷出。浆液与地基土搅拌混合，凝固后成为具有特殊结构、渗透性低、有一定固结强度的固结体。该方法可使防渗墙的渗透系数达到10-8cm/s。注浆孔孔距通常为1.0～-53-太原工业学院毕业设计1.5m。当孔距为2.0m时，可设两排孔，呈梅花形分布。b、注浆墙：注浆就是把防渗材料用压力注入土层，在我国填埋场应运广泛。该法采用一定的注浆方法和压力把防渗材料通过钻孔注入地层，使其充填地层孔隙，达到防渗的目的。同喷射墙法一样，注浆孔孔距通常为1.0～1.5m。当孔距为2.0m时，可设两排孔，呈梅花形分布。②打入法施工防渗墙打入法施工防渗墙是利用夯击或液压动力将预制好的防渗墙体构件打入土体，用这种方法施工的防渗墙有板桩墙、复合窄壁墙及挤压和换层防渗墙。a、板桩墙板桩墙的施工是将已预制好的板桩构件垂直夯入地层中。常用的板桩有钢板桩和外包铁皮的木板桩，板桩之间要用板桩锁连接,两板桩之间要有重叠，间隙要保持闭合或进行密封，防止渗漏。板桩墙还要有耐腐蚀性。板桩墙比较适宜在软弱土层中使用，对于硬塑性土层则由于打夯困难而受到限制。b、窄壁墙窄壁墙施工是：首先通过夯击或振动，将土体向周围排挤形成防渗墙中央空间，把防渗板放入已冲压好的空间，然后注浆充填缝隙形成防渗墙体，各个墙体相互连接起来形成膜片类型的垂直防渗墙体。c、挤压和换层防渗墙利用挤压和开挖换层法施工防渗墙可获得足够好的墙壁，施工方法可分为水泥构件成型墙和换层防渗墙。一般5—6个夯入件同时使用形成一个循环,当第三个和第四个夯入件打入后，前两个打入件可起出，将打好的槽注浆充填，依次向前推进施工。③开挖法施工防渗墙工成开挖方法是通过挖掘土方，在挖好的沟槽内灌入的泥浆，然后在沟槽中灌注墙体材料并将泥浆排挤出而形成的防渗墙。a、截槽墙：按传统截槽墙施工的防渗墙，先讲地表下的土挖出去形成槽，然后在槽内灌入疆-54-太原工业学院毕业设计也可来维持其墙壁的压力，待施工防渗墙时将将防渗夜挤出去。截槽法施工要求支撑浆液满足应满足以下要求；膨润水土泥浆应按一定标准配置，浆液必须有一定的液限要求，防渗材料也要满足一定要求。（2）水平防渗系统水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。它是将渗滤液封闭于填埋场中进行有空地导出，防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控释放。水平防渗层的构造，经历了最初的不加限制到早期的粘土单层设计，直至进气的柔性膜与粘土复合层的发展历程。填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、亚粘土、膨润土，人工合成材料主要有聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE），条状低密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）等。天然防渗系统天然防渗系统是指采用黏土类土壤和改良类土壤作防渗底层的防渗方法。黏土设计考虑黏土的防水性能、含水率、密实度、强度、塑性、粒径与黏土层厚度等。a、渗透性；度量粘土渗透性能的指标是渗透系数，根据《城市生活垃圾填埋设计技术规范（CJJ17-2001）渗透系数不应大于1.0×10-7cm/s。b、强度：粘土材料应具有足够强度，不应在施工和填埋作业负荷作用下发生形变。c、塑性：粘土要有一定的塑性，但高度塑性的土壤容易收缩和干化。一般液限指数在20%～30%之间，塑限在10%～15%之间。-55-太原工业学院毕业设计图4.1天然防渗示意图人工防渗系统人工防渗是人工合成的有机材料（柔性模）与黏土结合作防渗衬层的防渗方法。其主要防渗材料是高密度聚乙烯（HDPE）膜，它是一种抗拉性好、抗老化性能高、抗腐蚀性强、抗化学性能的高分子合成材料，它比如防渗功能比最好的压实粘土高107倍（HDPE防膜的渗透系数级数为10-14级，而压实粘土的渗透系数级数只为10-7级），其使用寿命50年以上。其断裂延伸率高达600%以上，由蠕变运动所产生的变形，它能完全满足垃圾填埋运行产生的变形并且它有利于施工、填埋运行。人工防渗系统的分类一般有以下四种如下所示：a、单层衬层防渗系统它是由基础、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、垃圾层等一系列组成。此种防渗系统只有一层防渗层，其中包含有是渗滤液收集系统和保护系统，这种类型只能使用在抗损性低的情况下。对于场地低于于地下水位的填埋场，只要地下水的流流入速度不致造成渗滤液过量或者是地下水的上升压力不致破坏衬垫系统，可采用此系统。-56-太原工业学院毕业设计b、单复合衬层防渗系统此种防渗系统是有两种材料相贴而组成的防渗层。两种防渗材料紧密地排列，提供综合效力。比较典型的复合材料是上层为柔性膜、下层为渗透性低的黏土矿物层。与单层陈衬层的防渗系统相似，复合防渗系统上层为渗滤液收集系统，下层为地下水收集系统。用黏土和高密度聚乙烯(HDPE)材料组成的复合衬层的防渗效果优于双层衬层（有上下两层防渗层，两层之间为排水层)的防渗效果。若出现膜破裂由于膜与黏土表面接触紧密，具有一定的防渗效果。c、双层衬层防渗系-57-太原工业学院毕业设计此种防渗系统有两层防渗层，两层之间是排水层，以控制和收集防渗层之间的液体和气体。衬层上方为渗滤液收集系统，下方为有地下水收集系统。透过上部防渗层的渗滤液或者气体受到下部防渗层的阻挡而在中间的排水层中得到控制和收集。网td、双复合衬层防渗系统它的原理是在两层防渗层之间设排水层，用于控制和收集填埋场渗出的液体；不同之处在于上部防渗层采用的是复合防渗层。防渗层之后上为渗滤液收集系统，下方为地下水收集系统。-58-太原工业学院毕业设计4.2.2场底防渗系统的选择根据地质勘查情况，本设计通过三种防渗方案进行技术比较，以便确定最合适的防渗结构体系，其目的为达到既经济又保证安全。黏土衬层渗透性的主要指标是渗透系数，根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》，天然黏土衬里要2米厚的粘土，其渗透系数不应大于10-7cm/s。方案一：单层衬层防渗系统（1）应用范围：此种防渗系统只有一层防渗层，其中包含有是渗滤液收集系统和保护系统，这种类型只能使用在抗损性低的情况下。对于场地低于于地下水位的填埋场，只要地下水的流流入速度不致造成渗滤液过量或者是地下水的上升压力不致破坏衬垫系统，可采用此系统。（2）工程造价：HDPE膜选用进口产品，国内的土工网格、土工布，此类产品相对其另外两种，造其价比较低。方案二：单复合衬层防渗系统（1）应用范围：当天埋场场地工程、水文地质条件不理想，或者对周围场地和-59-太原工业学院毕业设计质量严格要求时应选用复合防渗。（2）工程造价：HDPE膜选用进口产品，国内的土工网格、土工布，外加黏土衬层这种情况下要比衬层防渗造价要高。方案三：双层衬层防渗衬垫（1）应用范围：a、基础天然土层较差，(渗透系数大于10-5cm/s)、地下水位较高；b、建设混合型填埋场，即生活垃圾与危险废物共同处置；（2）工程造价：HDPE膜选用进口产品，土工网格、土工布选用国产，此方案相比于土方工程费用较高，采用HDPE膜费用则低于土方工程费用；方案四：双复合衬层防渗系统（1）应用范围：在两层防渗层之间设排水层，用于控制和收集填埋场渗出的液体；不同之处在于上部防渗层采用的是复合防渗层。防渗层之后上为渗滤液收集系统，下方为地下水收集系统。它主要是用于处理危险废物，地质条件极差的情况下。（2）工程造价：HDPE膜选用进口产品，土工网格、土工布均采用国外的。外加粘土衬层三层铺设，其造价比其他三种均高。方案比选：根据太原市的地形、地质特征、以及气候特点可以看出太原市降水量比较大，地质结构复杂并结合四种方案的比