摘要：闡述了垃圾衛(wèi)生填埋場防水工程設(shè)計(jì)的基本原則，并結(jié)合工程實(shí)例說明了防水技術(shù)和防水材料在城市垃圾衛(wèi)生填埋場建設(shè)中的重要作用。

關(guān)鍵詞：垃圾衛(wèi)生填埋場，防水

隨著我國城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高，城市生活垃圾量不斷增加，垃圾的無害化處置成為了一項(xiàng)非常緊迫的任務(wù)。在我國，目前主要方法是建造垃圾填埋場。衛(wèi)生填埋技術(shù)是目前被廣泛應(yīng)用于城市生活垃圾處理的經(jīng)濟(jì)、有效的方法。為貫徹《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，防止生活垃圾填埋處置造成二次污染，國家環(huán)境保護(hù)局特制定了《生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB16889－1997），于1998年1月1日起實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)要求，生活垃圾填埋場工程環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)必須包含對場區(qū)垃圾滲濾液的防水處理工程。本文將重點(diǎn)闡述垃圾衛(wèi)生填埋場防水處理工程設(shè)計(jì)的基本原則和思路，并通過介紹部分城市垃圾填埋場防水工程的實(shí)例，說明防水技術(shù)防水材料在此類工程中的應(yīng)用前景。

1  垃圾填埋場的防水

1.1　滲濾液的控制

在生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：生活垃圾填埋場環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)包含防水工程，垃圾填埋場環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)應(yīng)包含防水工程，垃圾滲濾液輸導(dǎo)、收集和處理系統(tǒng)。垃圾填埋場的防水中一個主要方面就是對滲濾液滲漏的控制，也是垃圾填埋場設(shè)計(jì)和管理的一項(xiàng)主要內(nèi)容。 滲濾液擴(kuò)散對水源的污染是垃圾填埋場對環(huán)境污染 的一個主要方面，因此對滲濾液污染控制的研究是垃圾填埋場環(huán)境污染控制的一重要內(nèi)容，同時也是確定垃圾填埋場、防滲工程規(guī)模的重要依據(jù)。滲濾液污染控制主要依據(jù)對垃圾填埋進(jìn)行防滲處理。

垃圾填埋場防水處理的目的一方面在于防止?jié)B濾液滲入地下，從根本上控制垃圾滲濾液對周圍地下水環(huán)境的影響；另一方面是防止其他形式的水流侵入填埋場。因?yàn)榇髿饨邓畷趫鰠^(qū)內(nèi)順溝谷形成地表水流，在徑流過程中會侵入填埋區(qū)，并對地下水進(jìn)行補(bǔ)給，從而造成滲濾液液位大幅度上升，引滲濾液外溢而污染環(huán)境。因此，垃圾填埋場的防水工程建設(shè)必須根據(jù)場址的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，采用相應(yīng)的防滲技術(shù)和防水材料，對填埋場進(jìn)行防水處理。

1.2　防水技術(shù)

生活垃圾填埋場防水系統(tǒng)的建設(shè)目前在工程上多采用填埋場區(qū)底部水平防水，以及截洪溝、填埋區(qū)下游垃圾壩、截污壩、截滲墻、防滲帷幕等設(shè)施為主的垂直防水系統(tǒng)相結(jié)合的防水工藝。通常場區(qū)底部的水平防水可以利用天然不透水層，如較完整的不透水巖層或粘土、淤泥層(要求防水層滲透系數(shù)K≤10－7cm/s）。在地質(zhì)條件不理想的地區(qū)，水平防水主要通過鋪設(shè)由高密度聚乙烯等材料制成的透水土工膜、高分子防水卷材或其他防水材料（如經(jīng)過加工的粘土）等建成人工不透水層來實(shí)現(xiàn)；或者兩者相結(jié)合，封閉整個場區(qū)底部及邊坡。

對于垃圾填埋場防水體系中的另一重要環(huán)節(jié)——垂直防水，其防水工藝則需要根據(jù)場區(qū)工程地質(zhì)條件來選擇。對于山溝式填埋場，為截留填埋區(qū)上游山區(qū)地表徑流和部分潛水，需要設(shè)置截洪溝。由于截洪溝的深度有限，部分來自填埋場上游的地下潛水將進(jìn)入填埋場，可能會形成大量的滲濾液。對此，可以采取引流措施減少進(jìn)入填埋場的潛水量；在滲濾液下游采用建造混凝土截污壩、粘土心墻垃圾壩、截滲墻和灌漿帷幕相結(jié)合等方法建立垂直防水系統(tǒng)。此外，在地勢平坦的平原地區(qū)，主要通過修建粘土心墻垃圾壩與鋪設(shè)不透水土工膜、土工布相結(jié)合的防水工藝來建立防水系統(tǒng)。

1.3  防水材料

在垃圾填埋場防水系統(tǒng)工程中所采用的防水材料，其接觸對象主要是垃圾滲濾液，因此，對防水材料主要性能的要求，特別要考慮到材料受滲濾液水質(zhì)的影響情況。研究表明，填埋滲濾液水質(zhì)受垃圾成分的影響很大，化學(xué)成分復(fù)雜，且與垃圾成分、填埋場的土壤組分和填埋場使用年限有關(guān)。有資料表明，國內(nèi)填埋場垃圾滲濾液中COD、BOD一般在103~104mg/L之間變化，主要污染物是有機(jī)污染物、氨氮、碳、重金屬等，pH值一般在6.5～7.8之間。由此可見，垃圾滲濾液是一種具有較強(qiáng)腐蝕性、高污染性的水體。通常垃圾填埋場的設(shè)計(jì)使用壽命為數(shù)十年。尤其是近年來我國對環(huán)境保護(hù)的要求越來越高，因此，在垃圾填埋場防水工程中使用的防水材料，必須具有很高的抗?jié)B性能（滲透系數(shù)K≤10-7cm/s）、良好的抗化學(xué)侵蝕能力和耐久性能，才能滿足此類工程防水的需要。

此外，根據(jù)所采用的防水處理工藝，在垃圾填埋場防水系統(tǒng)工程中可選擇使用不同類型的防水材料。在人工水平防水中，目前國內(nèi)外常用的防水材料有高密度聚乙烯土工膜等合成高分子防水卷材。此類防水材料經(jīng)實(shí)踐證明具有良好的不透水性能、抗化學(xué)侵蝕能力和耐久性。國外還有一類膨潤土防水材料，如美國CETCO公司生產(chǎn)的一種加筋的土工織物膨潤土毯（GCL），它使用專利方法將不可分解的高強(qiáng)拉力有紡及無紡聚丙烯土工布通過針織、中間填充膨潤土防水粉而成，防水層滲透系數(shù)K<5×10-9 cm/s。該類防水材料同時具有易施工等特點(diǎn)，隨著其性能的進(jìn)一步提高和成本的降低，它將成為垃圾填埋場防水處理主體工程采用的主流防水材料之一。

另外，在垃圾填埋場防水系統(tǒng)垂直防滲工程中較多采用的一類防水處理技術(shù)是帷幕灌漿。灌漿材料主要使用細(xì)水泥和化學(xué)灌漿材料。試驗(yàn)表明這些灌漿材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，材料在垃圾滲濾液中長期浸泡不易受垃圾滲濾液的侵蝕，穩(wěn)定性能良好，同時固體抗?jié)B性能好（滲透系數(shù)K=10-7～10-8 cm/s）。

2  工程實(shí)例

2.1  實(shí)例一

某城市垃圾衛(wèi)生填埋場設(shè)于山溝中，針對垃圾填埋場的地形和地質(zhì)情況，工程設(shè)計(jì)采取了多種防水處理措施以有效控制垃圾滲濾液的污染。在防滲處埋上，采取自然防滲和人工防滲相結(jié)合、平面防滲和垂直防滲相結(jié)合的設(shè)計(jì)原則。防水材料以高分子防水卷材為主（如聚乙烯土工膜）。

在垃圾填埋場附近垃圾壩前的1/3區(qū)域采用自然防滲，因?yàn)榭睖y表明該處地表下2.0～3.0m處是一層3.0～7.0m厚的淤泥層，該層滲透系數(shù)K在10-7～10-10cm/s之間。垃圾壩前其余區(qū)域地表下是一層厚10～20m的透水層，該透水層一直延伸至下游不透水層下方，所以必須采用人工防滲。根據(jù)場區(qū)地形，工程設(shè)計(jì)采用鋪設(shè)1.5mm 厚高密度聚乙烯防水卷材（土工膜）進(jìn)行填埋場底部防滲?？紤]到在人工防滲與自然防滲交界處，土工膜下方的潛水有可能由此進(jìn)入庫區(qū)，庫區(qū)的滲濾液也可能由此侵入地下水，為此先開挖一條淤泥帶，將土工膜延伸鋪設(shè)到淤泥層上，再在膜上覆蓋一層1.0m厚的淤泥層和 0.5m厚的人工粘性粉土。此外，為了防止場外雨水侵入填埋區(qū)，在場區(qū)外沿設(shè)置截洪溝。同時土工膜一直鋪至截洪溝內(nèi)側(cè)墻體上緣。垃圾填埋場通過以上防水處理，場區(qū)防滲完全達(dá)到國家有關(guān)規(guī)范要求。

2.2  實(shí)例二

威海市新建的城市生活垃圾填埋場位于威海市西南17km，場區(qū)總面積32.4萬m2 ，設(shè)計(jì)服務(wù)年限26年。

場區(qū)水文條件、地層分布主要由第四系及基巖組成?；鶐r由變質(zhì)巖和巖漿巖組成，花崗巖的巖石完整、堅(jiān)硬致密、裂隙不發(fā)育，屬微風(fēng)化，滲透系數(shù)為5.52×10-7～7.05×10-8cm/s，厚度在數(shù)十米以上。該層?xùn)|、南北三面垃圾場邊緣向上隆起，與自然地形相同，形成一個簸箕狀谷地。場區(qū)地下水可分為兩類：一類是賦存于第四系中的孔隙潛水；另一類是賦存于基巖中的裂隙水。據(jù)地質(zhì)報(bào)告，場區(qū)內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)一條張性斷裂帶，對場區(qū)防水也無影響。鑒于場區(qū)最下層是完整的花崗巖，設(shè)計(jì)填埋場水平防水處理以該天然隔水層自然防滲為主，填埋區(qū)底部依次鋪設(shè)人工粘土層和塊石墊層，如圖2。

場區(qū)垂直防水系統(tǒng)主要由在下游谷口處的混凝土截污壩、地下截滲墻以及基巖防水帷幕組成。結(jié)合場區(qū)底層的天然不透水層即可將垃圾滲濾液封閉在場區(qū)內(nèi)，防止對水體的污染(如圖3)。此外，根據(jù)填埋場地貌及滲濾液水量水質(zhì)情況，在垃圾透水壩和截污壩之間設(shè)置一座調(diào)節(jié)池，設(shè)計(jì)庫容5萬m3。

截污壩為混凝土重力壩，壩高22.0m，壩基坐落在基巖上。壩軸線長45m，頂寬2.0m，底寬16m。壩體前后邊坡均為1：0.5，邊坡16m以下垂直到壩底。壩前設(shè)止水板，止水板上進(jìn)行壩基帷幕灌漿。壩肩岸坡為第四系覆土及強(qiáng)風(fēng)化層，該層防水采用地下連續(xù)混凝土防滲墻。墻底到不透水基巖垂直防水采用灌漿帷幕。整個垃圾填埋場防水體系的重點(diǎn)為基巖灌漿帷幕。帷幕軸線長430m，帷幕終點(diǎn)到天然不透水層，帷幕平均深度30~40m。工程實(shí)踐證明，帷幕灌漿在強(qiáng)、中風(fēng)化巖層中單純采用普通水泥灌漿不能完全達(dá)到國家規(guī)范要求，灌漿必須采用水泥與化學(xué)灌漿相結(jié)合的施工工藝。在工程帷幕灌漿施工過程中，經(jīng)過不同灌漿防水材料反復(fù)進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，最后確定采用雙排濕磨細(xì)水泥灌漿、中間夾單排化學(xué)灌漿（共3排灌漿孔）的方案。排距 0.5m，水泥灌漿孔距1.5m，化學(xué)灌漿孔距0.75m。濕磨細(xì)水泥和化學(xué)灌漿材料均由長江水利委員會長江科學(xué)院提供。工程總計(jì)完成水泥灌漿14 291m，化學(xué)灌漿19 119m。經(jīng)檢查驗(yàn)收，帷幕平均滲透系數(shù)K≤10-7cm/s，全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 小結(jié)

城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場中的防水控制要求比普通水工Ⅰ級壩防水要求高100倍，這對當(dāng)前常用防水處理技術(shù)和防水材料在垃圾填埋場工程建設(shè)中的應(yīng)用提出了較高要求。從以上工程實(shí)例可見，采用鋪設(shè)人工防水層、建立防水帷幕以及與自然防水層相結(jié)合等防水處理工藝，完全可以滿足工程的環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)要求。隨著防水防滲處埋技術(shù)的成熟和防水材料性能的進(jìn)一步提高，在防水體系中起重要作用的防水層，其所使用的不透水土工膜等高分子防水材料及水泥類和化學(xué)類灌漿材料，今后必將在城市垃圾填埋場等環(huán)境保護(hù)工程建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

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