垃圾填埋場雨污分流技術(shù)及土工膜施工控制

潘 毅

(福州市第三建筑工程公司，福建 福州 350011)

0 引言

隨著我國生態(tài)文明建設(shè)力度的不斷加強，人們對生活和工業(yè)垃圾填埋場中的雨污分流技術(shù)越來越重視[1]。雨污分流是一種通過不同的輸送管道將雨水和污水分開并進行后處理的排污方式。通過雨污分流，可以將雨水通過雨水管網(wǎng)直接排到河道或進行收集處理從而提高地表水的使用效益。與此同時，污水也在集中收集之后避免了對地下管道以及地下水等方面的污染，進而節(jié)約了處理成本。然而，在雨污分流的研究上國外開展得相對較早，技術(shù)也較為成熟。相比之下，我國在該領(lǐng)域的開展時間較晚，技術(shù)上仍然存在較大的缺陷。特別是我國很長一段時間沒有對生活垃圾進行分類，這給垃圾填埋場的雨污分流帶來了巨大的困難。鑒于我國的實際情況，照搬國外先進技術(shù)并不能滿足我國社會的基本需求[2]。因此，如何充分結(jié)合我國基本國情提出最科學(xué)、最合適的垃圾填埋場雨污分流施工技術(shù)是十分必要的[3]。

1 案例介紹

位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)的紅廟嶺二期生活垃圾填埋場是典型的山谷型填埋場，其占地面積約為26萬m2，設(shè)計日處理垃圾600 t，日產(chǎn)垃圾滲濾液為120 t。目前該填埋場急需擴容處理，涉及的工程主要包括填埋場土方工程、排水溝、截洪溝、滲濾液導(dǎo)排、雨污水管道、檢查井、集水井、閥門井、電力電纜等。對于整個工程項目而言，雨污分流施工技術(shù)以及土工膜施工質(zhì)量將會對整個工程項目的施工效果產(chǎn)生決定性的影響，其施工質(zhì)量也是避免填埋場對地表水以及附近土壤造成污染的關(guān)鍵所在。基于此，本文將以該生活垃圾填埋場為案例，提出雨污分流施工技術(shù)以及針對土工膜施工質(zhì)量的控制措施，以期達到為其他類似工程項目提供借鑒作用的目的。

2 垃圾填埋場雨污分流總體思路

在實際工程中，不管是生活垃圾還是工業(yè)垃圾，通過填埋方式進行處理是當(dāng)前我國最重要的垃圾處理方式。這些垃圾通常都具有一定的危害性，一旦垃圾填埋場堆滿后，需要對其進行覆蓋處理以避免地下水以及地表遭到垃圾固體污染物的污染[4]。截至目前，采用高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)土工膜對垃圾填埋場實施覆蓋是常用的手段之一?；诖耍竟こ贪咐捎肏DPE土工膜進行覆蓋。通過土工膜覆蓋的方式可以有效避免地表的雨水和污水進入垃圾填埋場內(nèi)部，從而有效控制滲濾液的處理量及其成本[5]。本案例的雨污分流具體操作流程為：推平壓實垃圾→鋪蓋土工膜→土工膜四周焊接→四周膨脹錨栓固定→氣壓檢測?？傮w思路流程：雨水、污水→導(dǎo)流溝→切換井→監(jiān)測達標(biāo)→截洪溝→排出垃圾填埋場。

3 垃圾填埋場雨污分流系統(tǒng)的構(gòu)成

垃圾填埋場雨污分流系統(tǒng)整體上可以分為三大環(huán)節(jié)，分別為地表水、地下水以及滲濾液的收集及導(dǎo)排系統(tǒng)。下面以紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程項目為案例分別對這三個系統(tǒng)進行詳細(xì)介紹。

3.1 地表水收集導(dǎo)排系統(tǒng)

地表水的收集導(dǎo)排系統(tǒng)在雨季會顯得尤為重要。本工程案例位于福建省福州市晉安區(qū)，雨季較長且集中，因此對地表水收集系統(tǒng)的要求也更為嚴(yán)格。地表水收集導(dǎo)排系統(tǒng)主要包括有：四周邊坡及場外雨水收集導(dǎo)排、中間覆蓋面雨水收集導(dǎo)排、作業(yè)面雨水收集導(dǎo)排以及封場面雨水收集導(dǎo)排四部分[6]。

3.2 地下水收集導(dǎo)排系統(tǒng)

在本工程的施工過程中，集中且較長的雨季導(dǎo)致地下水位的升高，而較高的地下水位容易對填埋場場底的穩(wěn)定性產(chǎn)生危害。因此，該垃圾填埋場的地下水導(dǎo)排系統(tǒng)必須在擁有收集導(dǎo)排地下水和下滲地表水的同時具備防堵塞的能力。為此，本工程案例采用了地下盲溝和土工復(fù)合排水網(wǎng)導(dǎo)流層兩種處理方式。對于庫區(qū)邊坡的地下水，則采用系統(tǒng)的導(dǎo)排設(shè)施進行處理，具體包括碎石盲溝+土工排水網(wǎng)絡(luò)+HDPE穿孔管。其中，穿孔管需要與庫區(qū)底部的主導(dǎo)排管進行連接，從而將采集到的雨水輸送到主導(dǎo)排管中。

3.3 滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)

對于滲濾液的導(dǎo)排，本案例采取了兩種導(dǎo)排方式：垂直方向上的導(dǎo)排系統(tǒng)和水平方向上的導(dǎo)排系統(tǒng)。在水平方向上，垃圾堆內(nèi)部產(chǎn)生的滲濾液先逐漸滲透到底部，然后再通過碎石盲溝進行收集，將收集的滲濾液導(dǎo)排至污水處理系統(tǒng)中進行處理后排放至附近的河流中。而垂直方向的導(dǎo)排系統(tǒng)則設(shè)計了第一水泥攪拌樁墻體和排液管道。其中，第一水泥攪拌樁墻體立設(shè)于垃圾填埋場的周邊，而排液管道設(shè)置于第一水泥攪拌樁墻體的側(cè)立面。在二者的接觸壁上則設(shè)有若干個縱向排列的流入孔以供滲濾液的流入[7]。

4 垃圾填埋場施工關(guān)鍵技術(shù)

對于垃圾填埋場而言，雨污分流施工質(zhì)量直接決定其成敗，因此有必要嚴(yán)格落實相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。如若不然，涌現(xiàn)的雨污混流將會加大后期滲濾液的處理成本。在開展紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程項目施工的過程中，施工人員重點關(guān)注了以下幾個技術(shù)問題：

1)正式施工前需要對本地區(qū)的氣候條件進行調(diào)研從而準(zhǔn)確掌握氣候情況，確保施工過程中不會出現(xiàn)中到大雨的情況。

2)利用攔洪壩、暗渠等系統(tǒng)對上游的水流進行攔截，防止水流進入填埋庫區(qū)。

3)完成封場工作后，需對場頂?shù)挠晁M行有效攔截并科學(xué)排放。

4)為盡量減少對防滲膜的破壞，需要將雨水和污水兩類管道布設(shè)在同一管溝中。

5 土工膜生產(chǎn)及施工階段的質(zhì)量控制措施

雖然土工膜具有延展性強、適應(yīng)變形能力高、耐腐蝕、耐低溫、抗凍性能好等優(yōu)點，但其質(zhì)量的好壞仍然會影響滲透情況，進而威脅周圍的土壤以及地下水的清潔狀況，甚至有可能影響填埋場的使用壽命。因此，不管是在生產(chǎn)還是施工階段，都需要采取必要措施來提升土工膜的質(zhì)量，從而為垃圾填埋場的高質(zhì)量建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)[8]。然而，土工膜的耐久性是影響其質(zhì)量的一個重要因素。土工膜的耐久性包括許多方面：抗紫外線輻射、溫度變化、化學(xué)和生物侵蝕、水解作用、機械磨損等。在本工程案例中，化學(xué)和生物入侵是土工膜耐久性判斷的首要指標(biāo)。目前，我們主要根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行全面、系統(tǒng)、深入的土工膜耐久性檢測，即通過模擬不同因素影響下土工膜的耐久性對土工膜的質(zhì)量進行分類。

此外，土工膜的材料也對質(zhì)量造成影響。目前我國在進行土工膜施工時選用的材料主要有兩種，分別為聚乙烯(Polyethylene，PE)和聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)。本工程案例主要采用高密度聚乙烯作為土工膜材料。下面分別從施工準(zhǔn)備和具體施工兩個層面詳細(xì)介紹土工膜施工質(zhì)量的控制措施。

5.1 施工準(zhǔn)備階段的質(zhì)量控制措施

1)土工膜本身的生產(chǎn)質(zhì)量將對其施工效果產(chǎn)生重要影響。考慮到本工程案例的特殊性，為防止土工膜生產(chǎn)質(zhì)量對垃圾填埋場功能造成影響，施工方選擇了信譽較好的商家進行供貨以完全確保土工膜的生產(chǎn)質(zhì)量。在土工膜進場前，對高密度聚乙烯樹脂材料進行了嚴(yán)格檢測并要求廠家在供貨時提供合格證以及使用說明書。除此以外，采購人員也對廠家提供的土工膜材料進行詳細(xì)的外觀檢查，避免出現(xiàn)針眼等明顯的缺陷問題，同時也要確保土工膜在使用期限范圍以內(nèi)，防止過期產(chǎn)品進入施工場地。經(jīng)檢驗各項指標(biāo)均達到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和使用要求以后方可進入庫房。為進一步提升土工膜質(zhì)量的可靠性，施工人員特別制定了詳細(xì)方案對庫房中的材料進行抽樣檢查，即對其性能進行更加詳細(xì)的檢測并做好檢測過程和結(jié)果的記錄工作。最后，施工人員還針對土工膜開展了小范圍的現(xiàn)場試驗工作，在其達到要求后才進行大范圍施工[9]。

2)一般而言土工膜材質(zhì)相對緊湊，具備一定的抗破損性能，但是如果遇到尖銳物體仍然會被戳破，從而影響其防滲透性。因此，土工膜在生產(chǎn)、運輸、搬運過程中必須十分小心，避免與其他尖銳物體發(fā)生碰撞接觸。另外，待鋪設(shè)的垃圾填埋場場地不平整，不僅會增加土工膜施工過程的難度，也會制約施工質(zhì)量的提升。由于本案例山谷地形的特殊性，施工方在對土工膜進行正式施工前對場地進行了平整處理，以確保其平整度達到相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后再進行土工膜施工工序。

3)土工膜在具體剪裁操作過程中需要充分結(jié)合現(xiàn)場情況并在完成裁剪工作后將其卷起待用。本案例的土工膜寬度設(shè)置在6 m～8 m范圍內(nèi)，在鋪設(shè)過程中預(yù)留了約10 cm的寬度進行焊接。

5.2 正式施工階段的質(zhì)量控制措施

1)關(guān)于土工膜的施工，本案例采用流水方式進行作業(yè)。首先，對鋪設(shè)場地的地基進行整理，即在鋪設(shè)場地上先鋪設(shè)一層10 cm左右的黏土層或者膨潤土作為墊層，鋪設(shè)過程中配合機械設(shè)備對土層進行壓實處理以保證黏土層或膨潤土層密實度達到要求。其次，將前期裁剪好并卷起的土工膜運輸?shù)焦ぷ鲌龅氐囊欢瞬凑詹僮饕?guī)范將其展開。在展開過程中，施工人員不斷地使用干燥抹布對土工膜的縫合面進行擦拭，同時自上而下對土工膜進行及時的焊接處理。焊接工作完成后，開展了氣壓試驗檢測工作以確保焊接的質(zhì)量達標(biāo)。在質(zhì)量滿足要求后將整個土工膜的四周全部卷起約50 cm。完成以上工序后，利用運輸設(shè)備將其輸送到指定位置并開展鋪設(shè)工作，最后使用相同的方法在上面鋪設(shè)一層保護層，其作用是對土工膜進行保護，延長其使用壽命。

2)對土工膜尺寸進行裁剪時，需要在實際規(guī)格尺寸的基礎(chǔ)上預(yù)留一定的富余度。本工程案例的富余度控制在1.5%左右。在土工膜展開后，需快速將其拉平以防止發(fā)生收縮現(xiàn)象。在整個施工過程中，嚴(yán)禁施工人員穿戴尖銳鞋子或攜帶其他尖銳物體以避免對土工膜造成損傷。與此同時，重型機械設(shè)備也禁止在土工膜表面行走，對施工過程中損壞的土工膜也都進行了及時的修補或更換。

3)土工膜施工中焊接是最為關(guān)鍵和核心的一個環(huán)節(jié)。焊接質(zhì)量的優(yōu)劣將對土工膜施工質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。為確保焊接質(zhì)量，所有參與焊接的現(xiàn)場人員都進行了專門的培訓(xùn)，通過考核并獲得證書后方才進入本工程案例現(xiàn)場進行施工。此外，施工單位還組織施工人員在現(xiàn)場開展焊接試驗工作并對各焊接工藝參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，從而得到最優(yōu)的工藝參數(shù)[10]。

6 雨污分流施工分區(qū)設(shè)計

填埋場雨污分流系統(tǒng)設(shè)計主要通過庫區(qū)水平分區(qū)和垂直分區(qū)相結(jié)合的形式實現(xiàn)。在庫區(qū)分區(qū)設(shè)計時，綜合考慮了實際地形和填埋作業(yè)順序的不同。由于本工程案例為坡地型、山谷型填埋場，分區(qū)設(shè)計采用了水平分區(qū)與垂直分區(qū)相結(jié)合。其中，庫區(qū)水平分區(qū)設(shè)置了具有防滲功能的分區(qū)壩且各分區(qū)根據(jù)使用順序的不同鋪設(shè)了雨污分流導(dǎo)排管。垂直分區(qū)設(shè)計則根據(jù)地形在填埋庫區(qū)中間標(biāo)高設(shè)置中間錨固平臺，然后將填埋庫區(qū)分為上、下若干層。

6.1 水平分區(qū)設(shè)計

由于根據(jù)地形可以將填埋場設(shè)置分區(qū)隔堤將其分為多個區(qū)域，案例中的填埋場分為填滿一區(qū)到四區(qū)。各個區(qū)域間水平方向相對獨立且分別設(shè)置了獨立的滲濾液收集導(dǎo)排系統(tǒng)。各分區(qū)依據(jù)作業(yè)順序鋪設(shè)不同的雨污分流導(dǎo)排管。當(dāng)各上游分區(qū)先行使用時，導(dǎo)排盲溝途經(jīng)下游分區(qū)段時采用穿孔管和實壁管分別導(dǎo)流上游分區(qū)滲濾液和下游分區(qū)雨水；而當(dāng)下游分區(qū)先行使用時，上游庫區(qū)的雨水應(yīng)使用實壁管導(dǎo)流到下游截洪溝。

因此，從工程案例所在地區(qū)的角度出發(fā)，在庫區(qū)的四個區(qū)域場底均設(shè)置滲濾液收集導(dǎo)排盲溝收集本區(qū)滲濾液。滲濾液在重力作用下分別從各個區(qū)域流至分流池，然后向南滲流到達最終調(diào)節(jié)池。如此一來，在工程完全運行前，整個填埋場區(qū)域內(nèi)均為干凈的雨水，因此可以關(guān)閉分流池中全部通向調(diào)節(jié)池方向的閥門并開啟通向分流池底的閥門，然后將庫區(qū)內(nèi)雨水通過分流池流入東側(cè)地下水檢查井，最后將其排入雨水收集池以保證庫區(qū)安全。

6.2 垂直分區(qū)設(shè)計

根據(jù)本案例的地形特點，應(yīng)在填埋庫區(qū)中間標(biāo)高處設(shè)置中間錨固平臺將填埋庫區(qū)分為上下若干層。為此，本案例共設(shè)置5條中間錨固平臺，分別為2條西、東側(cè)一級中間錨固平臺，2條西、東側(cè)二級中間錨固平臺，1條三級中間錨固平臺。具體來說，首先利用袋裝砂土和高密度聚乙烯薄膜設(shè)置平臺排水溝，然后將中間錨固平臺上的地表徑流截流并利用高度差自流匯入環(huán)場截洪溝，從而最終實現(xiàn)雨污分流。

7 結(jié)語

不管是生活垃圾還是工業(yè)垃圾，目前我國最主要的處理方式是進行填埋。填埋中如果處理不當(dāng)反而會對附近的地下水、土壤、空氣等造成一定程度的污染，不利于生態(tài)文明建設(shè)。因此，基于土工膜技術(shù)實現(xiàn)雨水和污水的分流是降低垃圾填埋場對附近環(huán)境造成污染的重要措施和手段，其施工質(zhì)量顯得尤為重要。本文主要以紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程為案例，對雨污分流施工技術(shù)及土工膜施工質(zhì)量的控制方法和措施進行了詳細(xì)研究。研究結(jié)果表明：該工程項目取得了很好的雨污分離效果，此經(jīng)驗值得其他類似工程項目借鑒。