綜觀國(guó)內(nèi)外垃圾處理發(fā)展過程，由于垃圾填埋具有處理成本較低、操作管理方便，在大部分國(guó)家仍處于主導(dǎo)地位。建設(shè)垃圾填埋場(chǎng)主要包括：①場(chǎng)地防滲處理；②鋪平、壓實(shí)、覆蓋填埋作業(yè)工藝及設(shè)備；③清污分流與滲瀝液收集；④滲瀝液治理；⑤填埋氣控制與收集；⑥其它項(xiàng)目如滅蠅、除臭、防治鳥類等。其中，防滲工程是衛(wèi)生填埋場(chǎng)建設(shè)的關(guān)鍵。

上海地區(qū)陸地為沖積平原，地勢(shì)低、水位高，為確保充分利用有限的土地資源、延長(zhǎng)填埋場(chǎng)使用年限，通常采用開挖填坑與堆高填埋相結(jié)合工藝，地基土層大多處于高度積水狀態(tài)。土層分布自上而下大致為：人工填土（或耕植土）、褐黃色黏性土、灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、灰色淤泥質(zhì)黏土、灰色黏性土、暗綠或草黃色黏性土、草黃色砂質(zhì)粉土、灰色粉細(xì)砂、灰色粉質(zhì)黏土夾粉砂、灰色砂土、蘭灰或綠灰色黏性土等。地區(qū)場(chǎng)底土壤的防滲系數(shù)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的天然黏土類襯里的防滲要求，需要采用完善的人工防滲措施，將地下水污染控制在最小程度。

1 總體方案

我國(guó)CJJ17-2001城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范規(guī)定：“黏土類襯里（自然防滲）的填埋場(chǎng)，天然黏土類襯里的滲透系數(shù)不應(yīng)大于1.0×10^-7 cm/s，場(chǎng)底及四壁襯里厚度不應(yīng)小于2m；改良土襯里的防滲性能應(yīng)達(dá)到黏土類防滲性能。當(dāng)填埋場(chǎng)不具備黏土類襯里或改良土襯里防滲要求時(shí)，宜采取自然和人工結(jié)合的防滲技術(shù)措施。”

目前，國(guó)內(nèi)已建成的填埋場(chǎng)中采用垂直防滲的較典型的填埋場(chǎng)有杭州天子嶺填埋場(chǎng)、蘇州七子山填埋場(chǎng)、上海浦東黎明應(yīng)急填埋場(chǎng)等，目前均正常運(yùn)行，但是由于垂直防滲墻體均采用水泥灌漿形式，其防滲系數(shù)均為10^-6cm/s，并未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求的10^-7cm/s，因此或多或少地有滲瀝液外滲量超標(biāo)的情況發(fā)生。

從我國(guó)衛(wèi)生填埋技術(shù)規(guī)范看，在人工防滲中，僅對(duì)水平防滲系統(tǒng)作了要求。從國(guó)內(nèi)其它地區(qū)已有的工程經(jīng)驗(yàn)和新建的衛(wèi)生填埋場(chǎng)實(shí)例來看，由于防滲墻的滲透系數(shù)不能滿足衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，新建的衛(wèi)生填埋場(chǎng)基本上都采用水平防滲措施，因此，對(duì)四期工程新建填埋區(qū)，在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)下，從技術(shù)可靠性出發(fā)，推薦采用鋪設(shè)人工防滲膜的方案。結(jié)合填埋區(qū)的場(chǎng)內(nèi)取土以滿足土方平衡的需要，采用在填埋區(qū)周圍打防滲墻的措施作為輔助防滲手段。

2 水平防滲方案

2.1概述

水平防滲的襯層系統(tǒng)通常從垃圾底部向下可依次包括過濾層、排水層（包括滲瀝液收集系統(tǒng)）、保護(hù)層和防滲層等。

水平防滲的襯層系統(tǒng)可以分為單層襯層系統(tǒng)、復(fù)合襯層系統(tǒng)、雙層襯層系統(tǒng)、多層襯層系統(tǒng)：

單層襯層系統(tǒng)只有一個(gè)防滲層，防滲膜上面是保護(hù)層和排水層，有時(shí)也在下面設(shè)下墊層和地下水收集系統(tǒng)。

復(fù)合襯層系統(tǒng)是用兩種防滲材料貼在一起構(gòu)成防滲層，常用的是柔性膜與黏土合在一起，其它層的設(shè)置與單層襯層系統(tǒng)相同。

雙層襯層系統(tǒng)包含兩層防滲層，兩層之間是排水層，以導(dǎo)排兩層防滲層之間的液體和氣體，此外，上層防滲膜上面是保護(hù)層和排水層，下層防滲膜的下面可以設(shè)置地下水收集系統(tǒng)。

2.2構(gòu)造方式選擇

對(duì)單層土工膜襯層防滲性能分析如下：

按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的2m厚、滲透系數(shù)為1×10-7cm/s的黏土，在假設(shè)水頭為0.3m的條件下，底面標(biāo)準(zhǔn)滲透率用達(dá)西定律計(jì)算為9.94×10-5m3／（m2•d）。

假設(shè)人工防滲采用單層土工膜襯墊，當(dāng)土工膜材料和施工質(zhì)量“一般”時(shí)，其破損情況參照有關(guān)資料可以用每4047m2有1個(gè)1cm2的小孔來衡量，則其滲透率用伯努利方程計(jì)算為3.11×10-4m3／（m2•d）。

為保證土工膜達(dá)到較好的防滲效果，有以下3種方式供選擇：

方案一：采用單層土工膜襯墊，要求土工膜材料和施工質(zhì)量都較好，破損情況更加小。其破損情況以達(dá)到每4047m2有1個(gè)0.1cm2的小孔計(jì)，則其滲透率為3.11×10-5m3／（m2•d）。

方案二：采用雙層防滲系統(tǒng)，少量通過主防滲層的滲瀝液被次防滲層收集、導(dǎo)出，大大減少系統(tǒng)發(fā)生滲漏的可能性。

方案三：采用復(fù)合防滲系統(tǒng)，土工膜下緊貼膨潤(rùn)土，由于破損處的滲瀝液是點(diǎn)擴(kuò)散而不是面擴(kuò)散，同樣質(zhì)量的土工膜的滲透量大大降低。而且膜下膨潤(rùn)土的防滲系數(shù)達(dá)到10-11m/s，可進(jìn)一步阻擋滲瀝液的下滲。

下墊膨潤(rùn)土按防滲系數(shù)5×10-11m/s計(jì)，考慮膨潤(rùn)土墊層的兩側(cè)有土工復(fù)合土工膜按結(jié)合情況較差計(jì)算，

折合到4047m2為1.81×10-7m3／（m2•d），遠(yuǎn)小于國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

隨著工程技術(shù)的發(fā)展，用于生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的襯層系統(tǒng)也在不斷改進(jìn)，從單層黏土襯層，到單層土工膜襯層、雙層土工膜襯層、單層復(fù)合襯層、雙層復(fù)合襯層，防滲性能越來越好。

上述分析表明：

方案一采用單層土工膜襯墊，要符合國(guó)家衛(wèi)生填埋標(biāo)準(zhǔn)，需要采用較好的土工膜，當(dāng)膜本身質(zhì)量不是十分完美、或者施工及作業(yè)過程中出現(xiàn)差錯(cuò)，都會(huì)導(dǎo)致防滲系統(tǒng)失效。因此，上海地區(qū)生活垃圾填埋場(chǎng)宜采用更高等級(jí)的防滲系統(tǒng)。

方案二的雙層襯層系統(tǒng)和方案三的單層復(fù)合襯層系統(tǒng)各有特點(diǎn)：雙層襯層系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是主、次防滲膜之間的收集系統(tǒng)可以起到主防滲膜檢漏作用，但當(dāng)正常情況下極少量滲瀝液穿過HDPE膜，或HDPE膜發(fā)生局部破損而滲漏時(shí)，對(duì)雙層襯層系統(tǒng)而言，滲漏的滲瀝液將流動(dòng)而分布在整個(gè)面上，過水面積大，繼續(xù)滲漏量大，而對(duì)于復(fù)合襯層系統(tǒng)，由于膜與黏土表面緊密連接，具有一定的密封作用，滲瀝液在黏土層上的分布面積很小，因而繼續(xù)滲漏量很小，優(yōu)于雙層襯層系統(tǒng)。復(fù)合襯層兩部分之間接觸的緊密程度是控制復(fù)合襯層滲漏量的關(guān)鍵因素，所以一般不在兩層之間設(shè)置土工織物。

從技術(shù)上看，單層復(fù)合襯層系統(tǒng)的防滲性能優(yōu)于雙層襯層系統(tǒng)；從經(jīng)濟(jì)上看，對(duì)于雙層襯層系統(tǒng)，與單層復(fù)合襯層系統(tǒng)相比，省去了土工織物膨潤(rùn)土毯（GCL），增加了主防滲膜下墊土工布、滲漏液收集層、次防滲膜和次防滲膜上下土工布，單位面積投資增加約70元／m2。

綜合技術(shù)和經(jīng)濟(jì)分析，推薦在上海地區(qū)采用“單層復(fù)合襯層”作為填埋場(chǎng)的水平防滲系統(tǒng)（主防滲系統(tǒng)）。

2.3防滲材料種類選擇

2.3.1主防滲膜材料

柔性膜有多種材料，目前最廣泛使用的填埋場(chǎng)防滲材料是高密度聚乙烯（HDPE）材料，其厚度有1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm、 2.5mm等幾種，它具有如下特點(diǎn)：①HDPE膜具有很強(qiáng)的防滲性能，滲透系數(shù)達(dá)到10-12cm/s；②化學(xué)穩(wěn)定性好，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能，耐酸、堿及抗老化能力，一般來說，抗化學(xué)腐蝕能力是襯墊設(shè)計(jì)中最需要注意的，而HDPE是所有土工膜中抗化學(xué)能力最強(qiáng)的一種，生活垃圾滲瀝液不會(huì)對(duì)HDPE組成的襯墊造成腐蝕，此外，HDPE膜的抗紫外線老化能力強(qiáng)，添加的碳黑可增強(qiáng)對(duì)紫外線的防護(hù)，而且由于在HDPE土工膜中不允許添加增塑劑，因此不必?fù)?dān)心由于紫外線照射而引起增塑劑的揮發(fā)；③機(jī)械強(qiáng)度高，具有較強(qiáng)的彈性，其屈服伸長(zhǎng)率為13%，當(dāng)伸長(zhǎng)率達(dá)到700%以上時(shí)發(fā)生斷裂；④已經(jīng)開發(fā)了配套的施工焊接方法，技術(shù)成熟，便于施工；⑤氣候適應(yīng)性強(qiáng)，耐低溫；⑥與黏土具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，共同構(gòu)成防滲結(jié)構(gòu)層，可增加防滲性能；⑦性能價(jià)格比較合理。因此，可采用 HDPE膜作為防滲材料。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，高密度聚乙烯土工膜厚度不應(yīng)小于1.5mm。

2.3.2次防滲材料選擇

擬采用土工織物膨潤(rùn)土毯（GCL）作為次防滲材料，它不僅防滲性能良好，相當(dāng)于60cm厚、10-7cm/s的黏土層，而且可以與HDPE緊密接觸而形成復(fù)合防滲結(jié)構(gòu)，滲透量比單層HDPE小2個(gè)數(shù)量級(jí)，防滲效果大大提高。更重要的是，萬一主防滲膜破損漏水，GCL將起到自動(dòng)修復(fù)的功能。

3 垂直防滲

垂直防滲是指在區(qū)域邊界處地面以下設(shè)計(jì)建造一定深度和標(biāo)準(zhǔn)的不透水結(jié)構(gòu)，即防滲漏結(jié)構(gòu)。對(duì)垃圾填埋場(chǎng)而言采用垂直防滲必須利用庫(kù)區(qū)底部的天然相對(duì)不透水層作為底部防滲層，垂直防滲結(jié)構(gòu)底部深入天然相對(duì)不透水層一定深度，以此控制庫(kù)區(qū)內(nèi)地下水的自然排泄和流入，從而使庫(kù)區(qū)形成一個(gè)完整的相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。

由于上海地區(qū)地下水位較高，平均地下水位標(biāo)高3.0m，平均地面標(biāo)高3.3m，經(jīng)清庫(kù)處理后，填埋場(chǎng)底平均標(biāo)高均在地下水位以下，因此地下水勢(shì)必對(duì)庫(kù)底的土工膜產(chǎn)生一定的浮托力。膜上的黏土保護(hù)層和碎石導(dǎo)流層的質(zhì)量尚不能完全抵消浮托力，而且當(dāng)雨季到來時(shí)，場(chǎng)內(nèi)地下水位將升高，浮托力將增大，此時(shí)土工膜上的墊層結(jié)構(gòu)將被破壞。為此，必須考慮機(jī)械排除地下水，降低地下水位，減小土工膜所受的浮托力。在庫(kù)區(qū)底部地下水排除的同時(shí)，場(chǎng)外地下水將源源不斷地補(bǔ)充進(jìn)來，如果不采取輔助措施，機(jī)械排水的量將是巨大且持續(xù)的，勢(shì)必造成運(yùn)行成本大幅增加，也給填埋作業(yè)管理帶來難度。因此，上海地區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)應(yīng)采用垂直防滲作為輔助防滲手段，達(dá)到以下效果：大大減少外界地下水的補(bǔ)給；為給場(chǎng)內(nèi)取土提供了可能，滿足土方平衡；加強(qiáng)填埋庫(kù)區(qū)的滲瀝液防滲漏系統(tǒng)。

垃圾填埋場(chǎng)垂直防滲結(jié)構(gòu)可以有多種方案，一般可考慮如下幾種：①連續(xù)的水泥攪拌樁；②連續(xù)的水泥膨潤(rùn)土混合料攪拌樁；③垂直開槽埋設(shè)HDPE膜；④水泥灌漿帷幕。幾種垂直防滲結(jié)構(gòu)比較見表1。

由于垂直防滲結(jié)構(gòu)主要用于截?cái)嗟叵滤�，同時(shí)考慮到場(chǎng)地地基的穩(wěn)定性，因此可采用連續(xù)水泥攪拌樁進(jìn)行垂直防滲：不僅可以達(dá)到國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的防滲等級(jí)要求，還能對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行加固，有利于填埋庫(kù)區(qū)隔堤的施工。

4 結(jié)論

4.1上海地區(qū)地勢(shì)低、水位高，場(chǎng)底土壤的防滲系數(shù)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的防滲要求，為將地下水污染控制在最小程度，在上海地區(qū)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)同時(shí)實(shí)施完善的水平防滲和垂直防滲是十分必要的。

4.2綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)因素，上海地區(qū)可采用“單層復(fù)合襯層”作為填埋場(chǎng)的水平防滲系統(tǒng)，其中，主防滲材料采用高密度聚乙烯土工膜、厚度不小于1.5mm，次防滲材料采用土工織物膨潤(rùn)土毯（GCL）。

4.3從截?cái)嗟叵滤嵌�，考慮地基穩(wěn)定性，上海地區(qū)可采用“連續(xù)水泥攪拌樁”作為填埋場(chǎng)的垂直防滲系統(tǒng)。

5 參考文獻(xiàn)

[1]聶永豐.三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)-固體廢物卷[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000

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