淺談垃圾填埋場(chǎng)垂直防滲實(shí)施技術(shù)路線

曾煒，周振，宋興龍

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院集團(tuán)股份有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

截至2020 年，某省已建成100 余座垃圾填埋場(chǎng)和遍布全省的簡(jiǎn)易垃圾堆放場(chǎng)，實(shí)地走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)垃圾場(chǎng)地下水污染問題較為普遍、突出。在“用最嚴(yán)格制度、最嚴(yán)密法治保護(hù)生態(tài)環(huán)境”新形勢(shì)下，垃圾填埋場(chǎng)存在的地下水污染問題亟待解決，因此，探索垃圾填埋場(chǎng)垂直防滲實(shí)施技術(shù)路線，是必要的、迫切的。

2 垃圾場(chǎng)基本情況

某垃圾場(chǎng)占地面積約5.5 萬m2，最早于1996 年開始堆填垃圾，2018 年停止使用，累計(jì)堆填生活垃圾約40 萬m3。該垃圾場(chǎng)未按衛(wèi)生填埋場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)，屬于簡(jiǎn)易垃圾堆放場(chǎng)，周邊地表水、地下水、土壤等均已受到污染。由于地處洞庭湖區(qū)、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶，周邊毗鄰多所學(xué)校，環(huán)境敏感度高，2018 年被列為省環(huán)保督辦項(xiàng)目。

3 地下水污染判別

第一步，踏勘觀察法。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘觀察填埋區(qū)邊界、壩體、坡腳、水塘、水溝等是否出現(xiàn)黑褐色液體來初步判別。

第二步，五井檢測(cè)法。利用已建2 座污染擴(kuò)散井、2 座污染監(jiān)測(cè)井與1 座本底井進(jìn)行水質(zhì)比對(duì)，確定污染程度及污染來源。檢測(cè)指標(biāo)宜參照GB 16889—2008《生活垃圾填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)，不宜參照GB/T 14848—2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。特征指標(biāo)為：CODcr、BOD5、總氮、氨氮等。

第三步，滲漏檢測(cè)法。采取開挖修復(fù)技術(shù)的小型垃圾場(chǎng)，宜采用高密度電阻率法確定漏點(diǎn)[1]。

4 水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查

水文地質(zhì)調(diào)查：探明是否為獨(dú)立水文地質(zhì)單元，探明熔巖、斷裂帶及孔洞塌陷等不良地質(zhì)；據(jù)此確定是否實(shí)施垂直防滲帷幕。探明地下水流向、埋深、補(bǔ)給和排泄情況；據(jù)此初步確定實(shí)施垂直防滲帷幕區(qū)域。

環(huán)境地質(zhì)調(diào)查：相比五井判定法，進(jìn)一步探明垃圾場(chǎng)周邊地下水是否受污染及污染程度；探明污染遷移的區(qū)域及遷移距離，結(jié)合水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果；綜合確定實(shí)施垂直防滲帷幕區(qū)域。

工程地質(zhì)調(diào)查：探明相對(duì)隔水層（K≤10-7cm/s），據(jù)此確定垂直防滲帷幕嵌入深度。探明巖土層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)，據(jù)此確定垂直防滲帷幕工藝。水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查內(nèi)容及作用如圖1所示。

圖1 水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查

5 垂直防滲設(shè)計(jì)與實(shí)施

5.1 工藝比選

目前應(yīng)用于垃圾場(chǎng)垂直防滲的工藝多達(dá)數(shù)十種，可歸納為以高壓噴射注漿為代表的傳統(tǒng)剛性防滲工藝和以HDPE 土工膜防滲墻為代表的新型柔性工藝[2]。二者適用性及優(yōu)缺點(diǎn)如表1 所示。

表1 工藝對(duì)比

該垃圾場(chǎng)由于底部隔水層為中風(fēng)化花崗巖，考慮到隔水層以下底部巖石裂隙、孔洞填充，加之受資金及施工工期限制，選擇技術(shù)成熟、施工效率高、造價(jià)低廉的雙重管雙排高壓噴射注漿工藝。

5.2 高壓噴射注漿設(shè)計(jì)參數(shù)

1）噴射形式：有旋噴、定噴和擺噴3 種形式，考慮需形成一道防滲等級(jí)較高的連續(xù)墻，本項(xiàng)目采用旋噴形式。

2）噴射種類：根據(jù)巖土層標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N 結(jié)合旋噴注漿固結(jié)體有效直徑經(jīng)驗(yàn)值[3]，確定噴射種類為二重管法。

3）樁直徑、樁心距、排數(shù)：綜合固結(jié)體有效直徑經(jīng)驗(yàn)值、帷幕深度、最大垂直偏差、最小帷幕有效厚度[4]，確保有效搭接寬度，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)成樁直徑φ=600 mm，樁心距n=400 mm，并采用雙排樁，如圖2 所示。

圖2 雙排高壓旋噴樁設(shè)計(jì)

4）注漿參數(shù)：通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)樁確定：（1）水灰比宜0.9~1.1，取值1；（2）噴漿流量宜80~120 L/min，取值100 L/min；（3）提升速度宜12~25 cm/min，取值20 cm/min；（4）水玻璃添加劑宜2%~5%，取值5%；（5）空壓0.7 MPa，漿壓20~28 MPa。

5）注漿材料：等級(jí)42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥，水玻璃體積摻量5%。

6）其他設(shè)計(jì)：孔心位偏差≤50 mm；垂直度偏差≤1%；軸線轉(zhuǎn)角加樁處理；樁心間距不足，按足距加樁處理。

6 質(zhì)量檢測(cè)

1）注漿完成28 d 后需進(jìn)行質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)，檢測(cè)包括外觀完整性檢查和鉆孔注水滲透性檢測(cè)兩部分。

2）外觀檢查：通過止水帷幕兩側(cè)基槽開挖，觀察檢查樁身完整性及咬合度完成。

3）注水試驗(yàn)：在樁軸線進(jìn)行抽樣鉆孔取芯，并分段進(jìn)行注水試驗(yàn)，共鉆孔3 個(gè)，注水9 段次，單孔分上中下3 段進(jìn)行，觀察水位沉降，如表2 所示。

從表2 數(shù)據(jù)可以看出3 孔9 段，有6 段滲透系數(shù)達(dá)10-7cm/s級(jí)，為合格；有3 段滲透系數(shù)僅達(dá)10-6cm/s 級(jí)，為基本合格。

表2 抽樣鉆孔注水試驗(yàn)滲透系數(shù)

分析原因：（1）受工藝限制，高壓噴射注漿形成的固結(jié)體滲透系數(shù)一般僅達(dá)10-6~10-7cm/s，難以達(dá)到10-7cm/s 以上；（2）注漿形成的固結(jié)體滲透系數(shù)與巖土層性質(zhì)相關(guān)，在素填土、粉土、黏性土等巖土層形成的固結(jié)體滲透系數(shù)較低，在砂礫質(zhì)土、巖石層形成的固結(jié)體滲透系數(shù)較高。

7 技術(shù)路線歸納

目前，該垃圾場(chǎng)封場(chǎng)工程已順利竣工驗(yàn)收，經(jīng)第三方環(huán)保機(jī)構(gòu)多次監(jiān)測(cè)檢測(cè)，地下水超標(biāo)倍數(shù)逐月降低，注漿帷幕已取得良好效果。通過該項(xiàng)目，總結(jié)歸納垃圾填埋場(chǎng)垂直防滲實(shí)施技術(shù)路線如圖3 所示。

圖3 垂直防滲實(shí)施技術(shù)路線

8 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)歸納了以“地下水污染識(shí)別、水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查、垂直防滲設(shè)計(jì)與實(shí)施、質(zhì)量檢測(cè)”為主的垃圾場(chǎng)垂直防滲實(shí)施技術(shù)路線，可應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)地下水污染防控及垂直防滲實(shí)施。

項(xiàng)目實(shí)踐證明，該技術(shù)路線應(yīng)用于垃圾填埋場(chǎng)地下水污染防控是科學(xué)、有效、合理的，可有效解決垃圾填埋場(chǎng)普遍、突出存在的地下水污染問題，可供類似項(xiàng)目借鑒和示范。