一般污染地面防滲做法方案比較與分析

徐 建

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌330038）

目前，一般污染防治區(qū)防滲處理主要采取黏土和高密度聚乙烯（HDPE）膜。某工程建設(shè)單位依據(jù)《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50934—2013）擬對(duì)一般污染防治區(qū)各廠房、 固廢堆場(chǎng)等地面鋪設(shè)不低于 100 mm 抗?jié)B混凝土（P6），確保一般污染防治區(qū)防滲級(jí)別滿足等效黏土防滲層 Mb≥1.5 m、K≤1×10-7cm/s 要求。由于本工程現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有符合要求的黏土，所以采用黏土作為防滲層的做法在本工程不可行。本文擬結(jié)合工程實(shí)際情況針對(duì)采用抗?jié)B混凝土作為防滲層的可行性進(jìn)行研究，并將該方法與高密度聚乙烯（HDPE）膜處理方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

1 工程概況

本建設(shè)工程建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)陰極銅40×104t，年產(chǎn)硫酸 152×104t；建（構(gòu)）筑物占地面積約 33.8×104m2，主要由熔煉主廠房、精礦倉(cāng)、銅精礦過(guò)濾車間、電解車間、磨浮廠房、酸庫(kù)及裝酸設(shè)施、余熱發(fā)電、收塵系統(tǒng)、生活污水處理設(shè)施等組成。依據(jù)勘察報(bào)告，本工程水文地質(zhì)情況土層分布見(jiàn)表1。

表1 水文地質(zhì)分層情況 m

2 環(huán)評(píng)報(bào)告內(nèi)容

2.1 編制依據(jù)

生態(tài)環(huán)境保護(hù)部2016 年1 月7 日發(fā)布的《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》（HJ 610—2016）第11.2.2.1 條中的表7[1]明確：一般污染防治區(qū)防滲技術(shù)要求為 “等效黏土防滲層 Mb≥1.5 m、K≤1×10-7cm/s，或參照 GB 16899—2008 執(zhí)行”要求。

2.2 污染防治區(qū)劃分原則

根據(jù)項(xiàng)目物料或者污染物泄漏的途徑和生產(chǎn)功能單元所處的位置，廠區(qū)可劃分為重點(diǎn)污染防治區(qū)、一般污染防治區(qū)和簡(jiǎn)單污染防治區(qū)：1）重點(diǎn)污染防治區(qū)指污染地下水環(huán)境的物料或污染物泄漏后，不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理的區(qū)域或部位；；2）一般污染防治區(qū)指污染地下水環(huán)境的物料或污染物泄漏后，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理的區(qū)域或部位；3）簡(jiǎn)單污染防治區(qū)指沒(méi)有物料或污染物泄漏，對(duì)地下水環(huán)境造成污染可能性較小的區(qū)域或部位。

2.3 防滲工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

防滲工程的設(shè)計(jì)使用年限宜按 50 年進(jìn)行設(shè)計(jì)：1）對(duì)于重點(diǎn)污染防治區(qū)，防滲級(jí)別為等效黏土防滲層 Mb≥6.0 m，K≤1×10-7cm/s；2）對(duì)于一般污染防治區(qū)，防滲級(jí)別為等效黏土防滲層 Mb≥1.5 m，K≤1×10-7cm/s；3）對(duì)于簡(jiǎn)單污染防治區(qū)，視情況進(jìn)行防滲或地面硬化處理，不采取專門針對(duì)地下水污染的防治措施。

2.4 分區(qū)防滲措施

根據(jù)項(xiàng)目可研，不同的防滲區(qū)域采用不同典型防滲措施，在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在滿足防滲標(biāo)準(zhǔn)的前提下做必要的調(diào)整。不同的防滲區(qū)域典型防滲措施如下：1）重點(diǎn)污染防治區(qū)，指污酸處理站、酸性廢水處理站、事故水池、初期雨水收集池、制酸區(qū)、電解與凈液廠房（非架空區(qū)域）、硫化砷渣礦化解毒設(shè)施、中和渣固化設(shè)施、危廢渣臨時(shí)堆場(chǎng)、白煙塵倉(cāng)區(qū)等。建設(shè)單位擬對(duì)重點(diǎn)污染防治區(qū)中的各生產(chǎn)廠房、 廢物暫存場(chǎng)等采用的防滲層結(jié)構(gòu)組成為600 mm 壓實(shí)黏性土+2 mm 的 HPDE 膜（主防滲層）+600 g/m2土工布（膜上保護(hù)層）+場(chǎng)地平整后的基礎(chǔ)層的防滲措施，對(duì)重點(diǎn)污染防治區(qū)中的各水池采用250 mm 抗?jié)B混凝土（P8）澆筑，池壁鋪設(shè)防滲膜或在池壁內(nèi)表面刷水泥基防滲涂層或防水砂漿。以此，確保重點(diǎn)污染防治區(qū)防滲級(jí)別滿足等效黏土防滲層Mb≥6.0 m、K≤1×10-7cm/s 的要求。2）一般污染防治區(qū)，指熔煉主廠房、電解與凈液工段（架空生產(chǎn)區(qū)域）、原料庫(kù)、成品庫(kù)、硫酸儲(chǔ)罐區(qū)、渣緩冷場(chǎng)、渣尾礦臨時(shí)堆場(chǎng)、 冷卻循環(huán)水池、回用水池、生產(chǎn)廢水處理站、渣選礦生產(chǎn)廠房、分析檢測(cè)中心、綜合倉(cāng)庫(kù)中機(jī)油堆放區(qū)、廢耐火材料堆放區(qū)等。建設(shè)單位擬對(duì)一般污染防治區(qū)各廠房、固廢堆場(chǎng)等地面鋪設(shè)不低于100 mm 抗?jié)B混凝土（P6），各水池鋪設(shè)不低于250 mm抗?jié)B混凝土（P8），確保一般污染防治區(qū)防滲級(jí)別滿足等效黏土防滲層 Mb≥1.5 m、 K≤1×10-7cm/s 的要求。3）簡(jiǎn)單污染防治區(qū)，指項(xiàng)目其他對(duì)廠區(qū)地下水基本不存在風(fēng)險(xiǎn)的車間以及各路面、室外地面等部分，應(yīng)視情況進(jìn)行防滲或地面硬化處理。

3 相關(guān)規(guī)范條文

3.1 對(duì)防滲做法要求

《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16899—2008）[2]對(duì)防滲做法要求如下：1）如果天然基礎(chǔ)層飽和油透系數(shù)＜1.0×10-7cm/s，且厚度≥2 m，可采用天然黏土防滲襯層。采用天然黏土防滲襯層應(yīng)滿足以下基本條件：壓實(shí)后的黏土防滲襯層飽和油透系數(shù)應(yīng)＜1.0×10-7cm/s； 黏土防滲襯層的厚度應(yīng)≥2 m。2）如果天然基礎(chǔ)層飽和油透系數(shù)＜1.0×10-7cm/s，且厚度≥2 m，可采用單層人工合成材料防滲襯層。人工合成材料襯層下應(yīng)具有厚度≥0.75 m，且其被壓實(shí)后的飽和滲透系數(shù)＜1.0×10-7cm/s 的天然黏土防滲襯層，或具有同等以上隔水效力的其他材料防滲襯層。人工合成材料防滲襯層應(yīng)采用滿足CJ/T 234—2006 中規(guī)定技術(shù)要求的高密度聚乙烯或者其他具有同等效力的人工合成材料。3）如果天然基礎(chǔ)層飽和油透系數(shù)≥1.0×10-5cm/s，或者天然基礎(chǔ)層厚度＜2 m，應(yīng)采用雙層人工合成材料防滲襯層。下層人工合成材料防襯層下應(yīng)具有厚度≥0.75 m，且其被壓實(shí)后的飽和油透系數(shù)＜1.0×10-7cm/s 的天然黏土襯層，或具有同等以上隔水效力的其他材料襯層；兩層人工合成材料襯層之間應(yīng)布設(shè)導(dǎo)水層及滲漏檢測(cè)層。

3.2 對(duì)防滲材料及鋪設(shè)基本要求

《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]（GB 50988—2014）對(duì)防滲材料及鋪設(shè)基本要求如下。

1）黏土防滲襯層應(yīng)符合下列要求：（1）黏土塑性指數(shù)應(yīng)＞10%，粒徑應(yīng)為0.075～4.740 mm，應(yīng)至少含有20%的細(xì)粉，含砂礫量應(yīng)＜10%，不應(yīng)含有直徑＞30 mm 的土粒。若現(xiàn)場(chǎng)缺乏合格黏土，可添加4%～5%的膨潤(rùn)土。宜選用鈣質(zhì)膨潤(rùn)土或鈉質(zhì)膨潤(rùn)土，選用鈉質(zhì)膨潤(rùn)土?xí)r，應(yīng)防止化學(xué)品和滲濾液的侵害。（2） 黏土防滲層的處理應(yīng)對(duì)黏土襯層進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)≥0.94，壓實(shí)后的厚度應(yīng)≥0.5 m，且滲透系數(shù)應(yīng)≤1.0×10-7cm／s。黏土襯層應(yīng)設(shè)計(jì)一定坡度,在周邊斜坡上可鋪設(shè)平行于斜坡表面或水平的鋪層，但平行鋪層不應(yīng)建在坡度＞1∶2.5 的斜坡上，應(yīng)使1 個(gè)鋪層中的高滲透區(qū)與另1 個(gè)鋪層中的高滲透區(qū)不連續(xù)。

2)人工合成襯層的性能應(yīng)符合下列要求：（1）人工襯層材料應(yīng)選擇具有化學(xué)兼容性、耐久性、耐熱性、高強(qiáng)度、低滲透率、易維護(hù)、無(wú)二次污染的材料。采用合成材料膜時(shí)，其滲透系數(shù)應(yīng)≤1.0×10-12cm/s。（2）柔性處置場(chǎng)中，上層合成材料膜的厚度應(yīng)≥2.0 mm，下層合成材料膜的厚度應(yīng)≥1.0 mm。（3）剛性處置場(chǎng)的底部以及側(cè)面的合成材料膜的厚度均應(yīng)≥2.0 mm。

3.3 防滲要求

《石油化工工程防滲技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50934—2013)[4]防滲要求如下。1）地面防滲層可采用黏土、抗?jié)B混凝土、高密度聚乙烯(HDPE)膜、鈉基膨潤(rùn)土防水毯或其他防滲性能等效的材料。2）當(dāng)建設(shè)場(chǎng)地具有符合要求的黏土?xí)r，地面防滲宜采用黏土防滲層，防滲層頂面宜采用混凝土地面或設(shè)置厚度≥200 mm的砂石層。3）混凝土防滲層可采用抗?jié)B鋼纖維混凝土、抗?jié)B合成纖維混凝土、抗?jié)B鋼筋混凝土和抗?jié)B素混凝土。4）混凝土防滲層的耐久性應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50010—2019）的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)符合下列規(guī)定：混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25，抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)低于P6，厚度≥100 mm；鋼纖維體積率宜為0.25%～1.00%； 合成纖維體積率宜為0.10%～0.20%；混凝土的配合比設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011） 和 《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(JGJ／T 221—2010)的有關(guān)規(guī)定。5）混凝土防滲層應(yīng)設(shè)置縮縫和脹縫，并應(yīng)符合下列規(guī)定：縱向和橫向縮縫、脹縫宜垂直相交，縮縫和脹縫的間距應(yīng)符合表2 的規(guī)定。

表2 縮縫和脹縫的間距 m

4 方案比較

4.1 技術(shù)方面

1）依據(jù)環(huán)評(píng)報(bào)告防滲工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，防滲工程的設(shè)計(jì)使用年限宜按 50 年進(jìn)行設(shè)計(jì)。工業(yè)地面在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)，要保證不開(kāi)裂和很難被破壞，抗?jié)B混凝土作為工業(yè)地面的防滲層不可取。

2）依據(jù)GB/T 50934—2013，當(dāng)?shù)孛嬗杏不笄一鶎雍笃诔两挡淮髸r(shí)，一般采用混凝土防滲層；當(dāng)基層后期沉降較大時(shí)，一般鋪設(shè)高密度聚乙烯(HDPE)膜或鈉基膨潤(rùn)土防水毯防滲層。依據(jù)本工程工勘報(bào)告，場(chǎng)地大部分區(qū)域存在3～5 m 的素填土，且場(chǎng)地采用的地基處理方式為強(qiáng)夯處理，故應(yīng)按基層后期沉降較大考慮。

3）依據(jù) GB/T 50934—2013 第 5.2.4 和 5.2.5 的條文說(shuō)明，工業(yè)地面摻加鋼纖維的目的主要是抗裂、提高整體性，摻加合成纖維的目的主要是控制混凝土早期收縮裂縫。纖維體積率是纖維混凝土中纖維含量的表示方法之一,在設(shè)計(jì)參數(shù)選擇時(shí)可采用。目前工程中，用于鋼纖維混凝土的纖維體積率多數(shù)為0.25%～1.00%，用于合成纖維混凝土的纖維體積率多數(shù)為0.10%～0.20%。最終確定采用的纖維體積率值應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證?；炷练罎B層板縫可分為縮縫、脹縫。為有效地控制裂縫，設(shè)置合理的板縫間距是非常重要的。影響縮縫間距的主要因素有混凝土板厚、混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、骨料類型、氣候條件、是否配鋼筋或摻加纖維。添加鋼釬維會(huì)增加成本，設(shè)置縮縫、脹縫會(huì)影響地面的美觀和使用。

4） 結(jié)合 GB 16889—2008、GB 50988—2014 和GB/T 50934—2013，鋪設(shè)高密度聚乙烯(HDPE)膜（圖1），做法如下：（1）高密度聚乙烯(HDPE)膜，厚度不宜＜1.50 mm，埋深不宜＜300 mm。（2）膜上、膜下應(yīng)設(shè)置保護(hù)層，保護(hù)層可采用長(zhǎng)絲無(wú)紡?fù)凉げ?，膜下保護(hù)層也可采用不含尖銳顆粒的砂層，厚度不宜＜100 mm；（3）膜上保護(hù)層以上應(yīng)設(shè)置砂石層，厚度不宜＜200 mm。

圖1 高密度聚乙烯(HDPE)膜防滲層示意

此做法在安全性和可行性上都是可靠的，適用于本工程。

4.2 造價(jià)方面

1）經(jīng)詢價(jià) 1.5 mmHDPE 膜的價(jià)格約為 21.5 元/m2；土工布價(jià)格（斷裂強(qiáng)度不宜＜30 kN／m，單位面積質(zhì)量不宜＜600 g／m2）約為 6 元/m2；施工費(fèi)用約為 5 元/m2；累計(jì)費(fèi)用約為38.5 元/m2。

2）采用鋼筋混凝土剛性地面做法，按照GB/T 50934—2013 第 5.2.5 條和第 5.2.4 條文說(shuō)明。增加抗?jié)B添加劑費(fèi)用約為 20 元/m2；添加鋼纖維（55 kg/m3）費(fèi)用約為50 元/m2；縮縫、脹縫填縫材料及施工費(fèi)用約為 10 元/m2。這些措施累計(jì)費(fèi)用約為 80 元/m2。

5 結(jié)論

綜上所述，一般污染防治區(qū)采用抗?jié)B混凝土作為防滲層的做法，其不可控因素比較多，如：沉降引起的開(kāi)裂、混凝土早期收縮裂縫、溫度引起的干縮裂縫、后期裂縫及分縫處理等，而且在設(shè)計(jì)使用周期內(nèi)保證工業(yè)地面不開(kāi)裂是很難實(shí)現(xiàn)的。即使能實(shí)現(xiàn)所產(chǎn)生的措施成本及后期的維修費(fèi)用，也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋪設(shè)防滲膜的成本。因此本工程采用抗?jié)B混凝土作為防滲層的做法是不可取的，采用“1.5 mm HDPE膜+兩層600 g 土工布”的做法是既安全、經(jīng)濟(jì)又可行的，是本工程一般污染防治區(qū)地面防滲做法的優(yōu)選方案。