1 項(xiàng)目概述

六安市為皖西政治、經(jīng)濟(jì)、文化、交通中心，現(xiàn)日產(chǎn)垃圾約258噸(生活和工業(yè)垃圾總和)，全市現(xiàn)有一處垃圾簡易堆放場，位于城區(qū)邊緣的望城崗鄉(xiāng)鍋底山腳下，占地面積60畝，于2000年開始啟用，預(yù)計(jì)僅可再使用2～3年。由于歷史條件限制，此垃圾簡易堆放場沒設(shè)滲瀝液收集和處理系統(tǒng)，對城市地下水、地表水和周圍空氣和生態(tài)環(huán)境已產(chǎn)生一定污染。六安市政府為完善城市基礎(chǔ)設(shè)施、改善投資環(huán)境，特于2003年申請到國債，興建六安市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場。項(xiàng)目總投資7501.41萬元，總庫容380萬m3，服務(wù)年限17年。目前該項(xiàng)目已進(jìn)入土建施工階段。下面詳細(xì)介紹庫區(qū)防滲方案的確定。

2 垃圾填埋場防滲方式簡介

目前我國城市生活垃圾的處理處置方式主要有三種：填埋、堆肥、焚燒，其中以填埋較為普遍，采用堆肥和焚燒也要配套建設(shè)相應(yīng)的垃圾填埋場。垃圾填埋后水分和有機(jī)分解液體形成的污染液經(jīng)填埋場側(cè)面和底部滲出去，為有效防止垃圾滲瀝液對地下水的污染和周圍環(huán)境的影響，垃圾填埋場必須采取有效防滲措施，使?jié)B瀝液不向鄰近地區(qū)滲透擴(kuò)散，垃圾填埋場應(yīng)成為一個(gè)封閉的獨(dú)立單元。

填埋場的人工防滲措施一般有垂直防滲、水平防滲，具體采用何種防滲措施，則主要取決于填埋場的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。

2.1 垂直防滲是在場區(qū)為一相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元的前提下而采用的一種比較經(jīng)濟(jì)、且施工簡便的防止?jié)B瀝液污染地下水的方案，最適合經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)使用。它通常是在場區(qū)的地下水逕流通道出口處設(shè)置垂直的防滲工程(如防滲墻、防滲板和注漿帷幕等)來阻攔滲瀝液向下游的滲漏，從而達(dá)到防止污染下游地下水的目的。

2.2水平防滲是通過在填埋場場底及其四周建設(shè)人工防滲層，以阻止垃圾滲瀝液的下滲，從而達(dá)到保護(hù)區(qū)域地下水的目的的一種防滲措施。通常，水平防滲的效果相對較好，但其工程量大且施工復(fù)雜，投資也很高。

①天然粘土防滲層

如果在填埋場附近有足夠數(shù)量的低滲透性粘土，可以采用人工回填夯實(shí)粘土形成防滲層。

②鈉基膨潤土軟襯防滲層

這是一種以鈉基膨潤土為原料，經(jīng)進(jìn)一步深加工而制成的防水板襯。將其鋪設(shè)于庫底，可形成一種防滲性能好的連續(xù)的柔性防滲層，起到阻止?jié)B瀝液外滲的作用。膨潤土在自然界經(jīng)歷數(shù)千萬年，穩(wěn)定性極強(qiáng)，一經(jīng)鋪設(shè)，長期有效。膨潤土遇水后立即膨脹，最后形成一層不透水的膠狀物。它還可以自動(dòng)封閉填補(bǔ)縫隙，防滲效果較為理想。目前國內(nèi)生產(chǎn)的規(guī)格為4000～6000g/m2，滲透系數(shù)能達(dá)到10-9cm/s。

⑧高密度聚乙烯(HDPE)土工膜防滲層

這是一種高性能防滲材料，能隨一定的拉力伸長變形，適應(yīng)地基不均勻沉降，具有較好的抗微生物侵蝕和抗化學(xué)腐蝕性能。對外界環(huán)境包括溫度、濕度及紫外線的影響適應(yīng)性強(qiáng)，使用壽命可達(dá)50年左右。目前，在國外許多垃圾填埋場中都采用這種土工膜作防滲層，在我國也有生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品規(guī)格主要有兩種：一膜型和一氈一膜型。厚度1.5～2.0mm，滲透系數(shù)均小于10-13cm/s。

3 防滲標(biāo)準(zhǔn)

防滲工程的目的，就是采用天然的或人工的防滲層，切斷庫區(qū)內(nèi)滲瀝液向庫外泄漏的通道，徹底杜絕滲瀝液的外滲，同時(shí)防止地下水向填埋庫區(qū)的滲入，確保垃圾填埋場安全可靠地運(yùn)作，減少滲瀝液產(chǎn)生量，避免造成二次污染。

防滲層的防滲標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)(生活垃圾填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn))(GB16889-1997)和《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范》(CJJ17-2004)中的規(guī)定，防滲層的滲透系數(shù)K≤10cm/s。

采用何種方式防滲主要取決于場址庫區(qū)的工程地質(zhì)條件。下面以六安市生活垃圾填埋場庫區(qū)的工程地質(zhì)條件為例，確定六安市垃圾填場的防滲方式。

4 場址的工程地質(zhì)條件

六安市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場位于六安市金安區(qū)城南鎮(zhèn)境內(nèi)，寧西鐵路以南，六毛公路東1km處，距市區(qū)約10km處，占地396畝。該區(qū)內(nèi)基本地貌為江淮崗地，地形一般切割小于50m，海拔高程多在40～80m，最低處標(biāo)高為28m，婆山嶺為區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)，標(biāo)高為102.74m。按巖性和巖石的風(fēng)化程度不同，可分六個(gè)工程地質(zhì)層：

①耕植土及殘積土

耕植土：多分布在山坡坡腳、溝谷中或溝谷兩側(cè)緩坡處，厚度為0.30～2.93m。耕植土呈黃褐色，主要巖性為粘性土，含有少量植物根系，結(jié)構(gòu)疏松。

殘積土：多分布在山坡坡頂或斜坡處，雜色，主要由基巖全風(fēng)化的砂、土及碎石塊等組成，多呈土狀，具有土的特性，結(jié)構(gòu)較松散。

②粘土

灰褐色為主，夾有棕黃色，厚度0.50～8.90m.巖性以粘土為主，粉質(zhì)粘土次之，結(jié)構(gòu)致密，含有鐵錳質(zhì)結(jié)核，核徑1～3mm，呈可塑～硬塑狀態(tài)，部分為堅(jiān)硬狀態(tài)。垂直滲透系數(shù)為1.09×10～5.47×10cm/s。

⑧砂礫巖

主要由新第三系正陽關(guān)組合含礫砂巖、砂礫巖組成，灰白、灰綠、黃褐色等雜色，厚度1.30～6.70m。主要由礫石及膠結(jié)物組成，膠結(jié)物主要為泥砂質(zhì)。礫石成份主要為石英、長石，次為片麻巖及少量火山巖。磨圓度較好，一般為次棱角狀，礫徑多為2～5cm，大者可達(dá)10cm以上。呈半固結(jié)狀態(tài)，結(jié)構(gòu)較疏松。垂直滲透系數(shù)為3.46×10-6～5.96×10-9cm/s。

④強(qiáng)風(fēng)化砂巖

本工程地質(zhì)層位于松散巖層和第三系砂礫巖層之下，厚度0.83～2.36m，主要為侏羅系周公山組的紫紅色砂巖或泥質(zhì)砂巖。主要成份為長石、次為石英，鐵泥質(zhì)膠結(jié)。巖石受風(fēng)化作用，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造已不清晰，巖芯呈土狀或碎塊狀，局部手搓即碎，該層呈中密～密實(shí)狀態(tài)。巖石風(fēng)化呈土狀或土塊狀，手搓即碎。工程地質(zhì)條件稍差。

⑤中風(fēng)化砂巖

紫紅色，厚度8.47～17.12m，位于強(qiáng)風(fēng)化層之下，巖性與強(qiáng)風(fēng)化層相同，巖石主要成份為長石、石英，少量云母片，結(jié)構(gòu)、構(gòu)造較清楚，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，裂面上有鐵錳質(zhì)薄膜附著。巖芯呈塊狀、短柱狀，較堅(jiān)硬，錘擊可碎。實(shí)測巖樣飽和狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度3.2～10.9MPa，干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度14.4～31.3MPa，巖石軟化系數(shù)0.22-0.44。該層工程地質(zhì)條件較好。垂直滲透系數(shù)為 5.47×10-6～4.85×10-8m/s。

⑥微風(fēng)化砂巖

紫紅色，巖性同上，本層未揭穿，揭穿厚度0.86～9.06m，控制最大深度為26.48m。巖石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造清楚，風(fēng)化裂隙不發(fā)育，巖芯呈短柱狀或長柱狀，堅(jiān)硬，錘擊不易破碎。實(shí)測巖樣飽和狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度6.4～14.5MPa，干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度18.8～33.8MPa，巖石軟化系數(shù)0.35～0.48。該層工程地質(zhì)條件較好。

5 防滲方案的比較

5.1根據(jù)填埋場的工程、水文地質(zhì)初勘察報(bào)告表明，場區(qū)內(nèi)分布具有一定的隔水能力的地層粘土層，厚度分布不均勻，且滲透系數(shù)不能達(dá)到防滲標(biāo)準(zhǔn)K≤10cm/s。因此本場不適于考慮自然防滲。

5.2鈉基膨潤土卷材因?yàn)榫哂蟹�(wěn)定性強(qiáng)，能自動(dòng)膨脹彌合填補(bǔ)縫隙的特點(diǎn)，所以防滲效果較為理想。但從實(shí)際使用情況來看，其對施工的要求較嚴(yán)格，卷材之間的接縫處理不當(dāng)，很容易產(chǎn)生滲漏。特別是在不規(guī)則的地形上鋪設(shè)，施工難度更大。此外，卷材在運(yùn)輸儲(chǔ)存過程中要求嚴(yán)格，不能與水接觸，且材料及施工綜合造價(jià)較高，單位造價(jià)約40～50元/平方米，故本工程不推薦采用這種防滲方式。

5.3根據(jù)對工程地質(zhì)和水文地質(zhì)初勘報(bào)告分析，場區(qū)覆蓋粘土層不均勻，滲透系數(shù)不能滿足防滲標(biāo)準(zhǔn)，若采用人工夯實(shí)粘土作防滲層，需要對場區(qū)地層進(jìn)行詳細(xì)勘察，察明粘土層的厚度、均勻性及滲透系數(shù)，然后對粘土進(jìn)行測試，以選出能夯實(shí)達(dá)到防滲標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)粘土(土塊最大尺寸不超過2mm，不得含有石塊、尖銳物等雜質(zhì)，液限指數(shù)25％～30％，塑限指數(shù)10％～15％)，然后對粘土進(jìn)行分層夯實(shí)，密實(shí)度不小于95％，夯實(shí)粘土層厚度不小于2.0m，施工難度大，且質(zhì)量難以控制，綜合造價(jià)將達(dá)到約80～90元/平方米，高于其它水平防滲工藝。因此經(jīng)綜合考慮，不采用人工粘土防滲層。

5.4垂直防滲由于將造成清污合流，增加滲瀝液處理站的負(fù)荷，其滲瀝液量是水平防滲的2-3倍，而且其防滲可靠性值得懷疑，宜慎重采用。鑒于本工程填埋場規(guī)模較大，庫區(qū)下游較為分散，且不是一個(gè)完整獨(dú)立的水文單元，不宜采用這種風(fēng)險(xiǎn)較高的防滲方式。

5.5高密度聚乙烯(HDPE)膜防滲工藝，具有以下顯著特點(diǎn)：

a.防滲效果可靠。其滲透系數(shù)小于10-13cm/s，較膨潤土卷材防滲性能高四個(gè)數(shù)量級，較人工夯實(shí)粘土層防滲性能高出六個(gè)數(shù)量級。

b.施工鋪設(shè)較容易，本場內(nèi)有一層較完整的支持粘土墊層，平整壓實(shí)后即可鋪設(shè)，比較適合本場址的地形。

c.其拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、抗戳穿力等材料性能均優(yōu)于膨潤土卷材。

d.接縫采用熱焊機(jī)雙縫連接，接縫強(qiáng)度高，檢測設(shè)備齊全，不易產(chǎn)生滲漏。

e.保存需防火，運(yùn)輸無特殊要求。

f.造價(jià)適中，單位工程造價(jià)約30～35元/平方米(僅包括HDPE膜材料及安裝費(fèi)用)。

綜上所述，由于HDPE膜性能較好，價(jià)位適中，在工程實(shí)踐中有著較為成熟的經(jīng)驗(yàn)，本工程擬推薦高密度聚乙烯(HDPE)膜防滲。

6 防滲設(shè)計(jì)

6.1防滲層基本構(gòu)造

防滲層庫底部分(自下而上)基本構(gòu)造如下：

平整基底、地下水導(dǎo)流層(厚度30cm)、膜下保護(hù)層(采用粘土厚度100cm，滲透系數(shù)不應(yīng)大于10(cm/s)、土工膜 (1.5mmHDPE膜)、膜上土工布保護(hù)層(采用一層400g/m2土工布)、滲瀝液導(dǎo)流層(厚300mm)、土工布層、垃圾層。為防止在填埋場運(yùn)行初期由于垃圾壓實(shí)機(jī)械的車輪或履帶以及車輛的制動(dòng)力對HDPE膜造成破壞，在填埋場底部的1m垃圾不予壓實(shí)。鋪設(shè)HDPE膜前，填埋庫區(qū)場底應(yīng)去除有可能損傷HDPE膜的雜物如：樹根、碎玻璃、石子等。膜下粘土為回填土，要求回填密實(shí)度≥95％，回填土中碎石粒徑<1.5cm，含量<1％，HDPE膜的焊縫搭接寬度≥100mm。

邊坡部分-平整基底、地下水導(dǎo)流層(厚度30cm)、膜下保護(hù)層(采用粘土厚度75cm，滲透系數(shù)不應(yīng)大于10cm/s)、土工膜(1.5mm厚HDPE膜)、膜上土工布保護(hù)層(采用一層400g/m2土工布)、滲瀝液導(dǎo)流與緩沖層、垃圾層。

6.2防滲層及保護(hù)層材料用量

填埋庫區(qū)分為兩個(gè)區(qū)，A區(qū)和B區(qū)。A區(qū)位于整個(gè)庫區(qū)的西北部，占地面積187畝，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)，分別占地93、36.1、57.9畝。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)各有一到兩個(gè)山谷。B區(qū)位于庫區(qū)的南部，占地面積150畝。B區(qū)相對較為平緩。防滲層鋪設(shè)范圍和材料用量如表1：

表1 防滲層鋪設(shè)材料用量

六安市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)的防滲方案是設(shè)計(jì)人員在大量調(diào)查研究的基礎(chǔ)上確定的，包括對國家標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范的執(zhí)行，垃圾場址的工程地質(zhì)狀況的勘察以及填埋場的人工防滲措施和防滲材料的分析和比較，因此，六安市城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的防滲系統(tǒng)將是安全可靠且符合環(huán)境保護(hù)要求的。

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