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生活垃圾填埋场防渗系统设计及施工方法探讨

作者:贾生波 点击:513

信息摘要:

随着经济的发展,人们生活消费水平的提高,城镇的生产垃圾、生活垃圾、商业垃圾和旅游垃圾等大量城市固体废弃物日渐增加,生活垃圾处理主要有填埋处理、焚烧处理、堆肥处理三种方式,目前我国城市生活垃圾和工业固体废弃物最主要的处理方式是填埋,全国超过70%的固体废弃物被送至填埋场进行填埋处理。

生活垃圾填埋场工程设计分生产管理区、卫生填埋区及渗滤液处理区三部分,卫生填埋区主要包括:填埋库区土方清基工程、地下水导排系统、防渗系统、渗


随着经济的发展,人们生活消费水平的提高,城镇的生产垃圾、生活垃圾、商业垃圾和旅游垃圾等大量城市固体废弃物日渐增加,生活垃圾处理主要有填埋处理、焚烧处理、堆肥处理三种方式,目前我国城市生活垃圾和工业固体废弃物最主要的处理方式是填埋,全国超过70%的固体废弃物被送至填埋场进行填埋处理。

生活垃圾填埋场工程设计分生产管理区、卫生填埋区及渗滤液处理区三部分,卫生填埋区主要包括:填埋库区土方清基工程、地下水导排系统、防渗系统、渗滤液收集导排系统、填埋气体导排系统、封场覆盖系统、垃圾坝、截洪沟、卸料平台、库区道路、环境监测设施等。其中防渗工程是填埋场设计的核心,其专业性、技术性很强,选用的材料质量及施工安装水平是影响工程质量的关键,防渗工程失败将会对填埋场整体工程造成无法弥补的损失。

填埋场防渗设计方式按场地水文地质类型可分为天然防渗、人工防渗和复合防渗方式。人工防渗按防渗处理类型可分为水平防渗和垂直防渗两种方式,水平防渗是指防渗层水平方向布置,防止垃圾渗滤液向下渗透污染地下水;垂直防渗是指防渗层竖向布置,防止垃圾渗滤液向四周横向渗透污染地下水。垂直防渗方式场用于具有独立的水文地质单元,且场底不透水层较浅的填埋场,由于东南沿海地下水位较高且水文单位独立较少,安全性较弱,故水平防渗方式是东南地区填埋场最常用的防渗方式,该种防渗方式具有适用范围广、防渗效果好等特点。

1 防渗方式适用范围1.1 天然防渗天然防渗方式主要对场地的土壤、水文地质条件要求较高,场地所在地区一般年自然蒸发量要超过年降水量50cm,粘土铺设厚度大于2m,填埋场地为可溶性场地,具有不透水或低透水的粘土层(渗透率<10-7cm/s,场地土壤、水位地质具有能可靠地将渗滤液截留在垃圾中以免扩散的条件,这种情况适宜采用天然防渗方式。

1.2 人工防渗当填埋场土壤、水位地质条件不能满足天然防渗应用条件要求时,为确保渗滤液不渗漏或者把渗滤液的渗漏量降低到更低 ,则需要采取人工防渗材料作防渗衬层。1.3 天然、人工结合的防渗方式场地天然地质条件较好,即地基粘土液体传导性很低,但在长期运行中不能保证完全防止渗滤液渗透,为使填埋场的建设既符合 对填埋场的污染控制标准又经济可行,常采用天然和人工结合的防渗方式,这种防渗方式多用于山谷型填埋场,

2 防渗系统设计防渗系统是利用天然的或人工防渗材料铺设覆盖整个填埋库区.形成防止垃圾渗滤液渗透到地下的系统,天然防渗材料主要为粘土,人工防渗材料主要有HDPE(高密度聚乙烯)土工膜(主防渗材料)以及钠基膨润土垫GCL(辅助材料)。2.1 主防渗膜材料目前使用最广泛的填埋场防渗材料是高密度聚乙烯(HDPE)土工膜,它具有如下特点:①具有很强的防渗性能,其水蒸气渗透系数≤1.0×10-13(g·cm/cm2·s·Pa);

②化学稳定性好.具有较强的抗腐蚀性(耐酸、碱)及抗老化能力;③机械强度高,具有较强的弹性,其屈服伸长率为12%,断裂伸长率达到700%;④施工技术成熟;⑤材料气候适应性强,耐低温;⑥与粘土具有很强的互补性,共同构成防渗结构层,可提高防渗性能;

⑦性价比合理。2.2次防渗材料钠基膨润土垫(GCL)作为辅助防渗材料,它不仅防渗性能良好,而且可以与HDPE土工膜紧密接触而形成复合防渗结构,防渗效果大大提高。另外钠基膨润土垫(GCL)也有对HDPE土工膜的保护作用,对于粘土资源不丰富的地区,可采用钠基膨润土GCL代替粘土作为土工膜下保护层。

2.3土工布土工布在填埋场中主要作为防渗膜的保护材料,其良好的弹性、抗拉和抗老化性能,对HDPE土工膜具有很好的保护作用。另外土工布也可铺设在地下水碎石导排层以及渗滤液导排层外侧起隔离反滤层作用。结合国内东南沿海某填埋场的HDPE土工膜+GCL复合防渗结构图进行分析各层所用材料以及其主要作用。

2.4实例分析库底复合防渗衬层结构层构成库底防渗各衬层由下至上各层材料及作用:场底基础层+轻质有纺土工布支撑反滤层+地下水收集导流层+无纺土工布隔离层+压实土壤层+钠基膨润土防水毯GCL次防渗层+2.0mm厚单糙面HDPE土工膜主防渗层+无织造土工布膜上保护层+渗滤液收集导流层+轻质有纺土工布反滤隔离层;3.防渗施工技术要点防渗膜的施工是整个垃圾填埋场防渗工程的关键部分,具有较高的技术含量,而且具有不可逆转性.只能一次成功,一旦投入使用后在发现渗漏将无法弥补。

因此,应作为专项工程,由具有防渗专业施工资质的公司承担。在防渗系统施工过程中要特别注意施工质量的可靠性。防渗系统工程的施工、验收及维护严格按照《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》(CJJ113-2007)执行。3.1HDPE土工膜铺设技术要点(1)施工中气温变化引起材料热胀冷缩的处理方式,HDPE土工膜在温差较大的时候,热胀冷缩现象比较严重。比如中午气温较高热胀现象十分明显,多出现在坡脚或不规则处,若不注意,将会给HDPE土工膜的铺设造成较大的影响,特别是坡脚,转角导排沟等处更应该注意,因为一旦收缩太大,将会出现空鼓现象。如果空鼓严重还有被拉断的危险。

正确的操作方法应是尽量在暖和和干燥天气(气温5℃以上40℃以下,风力小于四级并无雨无雪天气)下进行,以防土工膜在低温时过分收缩。在阴天多云铺设比晴天要好,应避免在盛夏阳光强烈直射的情况下进行铺设,以免形成皱纹。大面积铺设时,更好 是在相近温度下进行,以防止日后在接缝处因热胀冷缩不均形成鱼嘴形孔。且更好 避开高温中午时间段铺设;否则应根据HDPE土工膜的热膨胀系数,计算出在更大 温差内的伸缩量,然后在铺设时预留足够的长度适应温差的变化,这种方式必须要由经验相当丰富的操作人员进行。(2)HDPE土工膜应尽量用大宽幅产品,既减少拼接量,也即减少了焊缝条数和因焊缝原因造成的渗漏机率。

HDPE土工膜作为防渗结构层中的主防渗材料在铺设过程中应加倍注意搭接宽度和焊缝质量控制,监督膜的焊接和检验,正式焊接前,先进行试焊.在焊接设备焊接的试样未通过试焊检查确认之前.不得开始正式焊接,接缝应避开棱角.避免在坡面和底面的结合部进行焊接,边坡上土工膜搭接布置时应避开横向搭接,边坡以下横向搭接焊缝位置应离开坡面底部边线1.5m以上:避免形成“+”形接缝,宜采用错缝搭接。HDPE膜铺设焊接过程,电器设备、电源线路应符合有关专业规范要求,除热风焊接外,热风枪的嘴部在任何情况下都不得与HDPE膜面接触,并且尽可能的远离膜面、人体、机械等物体。热风枪、砂轮机和焊机拖带的电源线在使用过程中,必须更大 限度的远离其工作部位,以免损伤电线发生漏电。焊机在不使用时,不得直接放置在HDPE膜面上,应放置在支架或沙袋带上。严禁将从挤压焊接机枪头摘下的焊料物直接丢弃在土工膜面上。并且要及时、认真地填写HDPE膜铺设施工记录表、HDPE膜试样焊接记录表、HDPE膜热熔焊接检测记录表、HDPE膜挤压焊接检测记录表和HDPE膜施工工序质量检查评定表。

(3)对铺设好的防渗材料应及时压放土袋,土袋成行放置,彼此紧挨,要压在大片边缘有待接缝处。铺好后的土工膜应及时覆盖,以免紫外线照射而老化,或被风掀起、撕破。边坡防渗材料之上袋装土,为土或砂砾填充袋,袋装土采用的袋子为抗老化编织袋。

填充砂砾为粒径小于10mm的土或砂砾,该层土袋(不宜装得过满,50~80%为宜)随废料转运而码放,袋装土可用废旧轮胎替代。

(4)HDPE土工膜施工现场禁止吸烟,还应配备消防设施,不得穿带铁钉的鞋或高跟硬底鞋到膜面上行走,不允许从事有可能破坏土工膜成品的一切活动。

3.2GCL的铺设要点(1)膨润土楚的搭接要严格按照规范规定的要求进行。(2)钠基膨润土垫及HDPE土工膜的取样检验应严格按规范规定的土工膜性能指标内容执行,配套的颗粒膨润土粉应是与膨润土垫中相同的钠基膨润土粉。(3)不能在大风、雨雪的天气下进行,铺设时应与HDPE土工膜的铺设配合进行.尽量减少合成膨润土暴露时间。

(4)铺设膨润土前应注意铺设的正反方向,铺设时应尽量减少膨润土垫在地基上的拖拉,以免膨润土垫受到损坏。(5)在合成膨润土垫发生损伤的情况下,严格按规范规定的方法进行修补。3.3无纺土工布铺设技术要点(1)土工膜上层铺设的无纺布保护层。应具有较强的抗老化性和柔韧性。

(2)无纺布搭接优先采用缝接.也可用热风机焊接。相临两块无纺布搭接宽度不应低于20cm。土工布缝接用的线应为抗老化线。(3)无纺土工布在安装过程中破损.应采用同等规格质量的土工布进行修补,修补尺寸大于孔洞至少300mm

4 .结束语防渗膜的施工铺设是整个垃圾填埋场防渗工程的关键部分,施工时只要按照科学、合理的施工规范及标准操作,那么就可以保证安全填埋场得以正常运行,



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