老垃圾填埋場垂直防滲工藝比選

韓曉峰

摘要：對于一些前期未進行垂直防滲規劃設計的老垃圾填埋場，在進行垂直防滲處理時垂直防滲施工工藝的正確選擇是保證垂直防滲效果達到規范要求的關鍵一步。以哈爾濱市某未進行前期規劃的老垃圾填埋場垂直防滲治理工程為例，通過對多種施工工藝在適應地層、施工效率、造價、施工質量、防滲效果等特點的分析比較，選擇了適宜的施工工藝，也為今后類似工程提供了一定的借鑒作用。

Abstract： For some old landfill sites without vertical anti-seepage planning and design in the early stage， the correct selection of vertical anti-seepage construction technology is a key step to ensure that the vertical anti-seepage effect meets the standard requirements. Taking a vertical anti-seepage treatment project of an old waste landfill that has not been planned in Harbin as an example， through the analysis and comparison of the characteristics of various construction techniques， including adapting stratum， construction efficiency， cost， construction quality， anti-seepage effect， etc.， the suitable construction technology is selected to provide a certain reference for similar projects in the future.

關鍵詞：填埋場;垂直防滲;工藝比選

1? 工程概況

哈爾濱市某垃圾堆肥處理場于1991年建場，1995年封場，封場時僅對垃圾分層鋪設填土然后分層碾壓簡易處理，未做垃圾滲濾液防滲系統，已出現滲濾液泄露情況，對周圍土壤、空氣、地表水、地下水和臨近河道造成了污染。該垃圾填埋場垃圾平均埋深11m，最大埋深為30m，因此治理過程無法實現水平防滲治理，需采用可靠的垂直防滲治理措施。

該垃圾場存在的主要問題：建設之初未做整體規劃，未進行防滲設計，未采取防滲措施;垃圾填埋層厚度大，組成復雜，包括建筑垃圾、工業垃圾和生活垃圾，而且存在大量生活塑料袋，填埋層已經腐爛變質，呈黑臭狀;對周圍地層、水體及空氣污染嚴重。

根據表1場地范圍內各層巖土的滲透系數可知，第③、⑤層砂性土滲透性較強，為強透水層，厚度較大;第④、⑤2 層黏性土滲透性較低，為弱透水層，分布不連續，局部缺失;第⑥層泥巖（含全風化）和第⑦層泥巖（微風化）滲透性極弱，為不透水層，層位連續且均勻，適宜做為垂直防滲隔水底板。

2? 垂直防滲處理工藝及比選

成熟的防滲帷幕施工工藝眾多，選擇合理適宜的施工工藝應該依據填埋場的現場實際情況，考慮場地工程地質、水文地質條件，隔水層深度、地形及穩定情況、滲濾液水質、帷幕需要達到的滲透系數、深度及剛度、當地的材料供應、施工技術水平與施工設備等因素綜合確定。常見的垂直防滲工藝有：三管高壓旋噴樁防滲帷幕、袖閥管注漿防滲帷幕、三軸攪拌樁防滲帷幕、TRD工法防滲帷幕、塑性混凝土連續墻、垂直鋪塑防滲技術以及CSM工法防滲帷幕。

2.1 三管高壓旋噴樁防滲帷幕

三管高壓旋噴樁防滲帷幕是將注漿漿液、高壓水、壓縮空氣三種介質通過同心鉆桿噴射至設計深度，鉆桿邊旋轉邊高壓噴射流切削周邊土體，形成樁體，相互咬合搭接，形成連續防滲帷幕。

該工藝優點是工藝成熟，施工管理較為簡單，但是缺點是質量參差不齊，局部存在滲漏情況較為嚴重的情況。三管高壓旋噴樁注漿效果受地質條件影響較大，對空隙較大的松散地層，漿液較為容易滲透，對于空隙較小或微小的較密實地層，漿液不容易滲透。地層存在異物，如生活垃圾袋，較多也會影響成樁效果。此外，造價較高，耗漿量較大，返漿量較大，因此環保施工問題不易控制。防滲帷幕滲透系數一般在10-6cm/s量級，難以達到本場地要求。又因為鉆桿提升速度較慢，一般為0.15～0.25m/min，總體工效不高，且一般需投入大量機械設備。

2.2 袖閥管注漿防滲帷幕

袖閥管注漿法是采用地質鉆機在樁位提前成孔，然后插入注漿管或利用鉆機鉆桿將套殼料漿液注入孔內，最后下放安置袖閥管。待周邊套殼料凝固后，利用袖閥管對周邊地層分層、分段進行多次循環注漿，達到防滲的目的。

該工藝由于采用分層、分段、多次循環精細控制注漿，注漿量相對較少，造價一般。注漿效果取決于施工過程的精細控制，過程控制的好，效果較好，過程控制不嚴格，則效果一般。防滲帷幕滲透系數不一，滲透系數一般在10-6～10-7cm/s量級。因為需要多次注漿，所以注漿環節工效不高，一般需投入大量機械設備。

2.3 三軸攪拌樁防滲帷幕

三軸攪拌樁防滲帷幕是采用帶三個鉆桿的攪拌樁機通過鉆桿底部的攪拌葉片對地層邊旋轉攪拌邊噴射漿液和壓縮空氣，達到將土體充分與漿液混合攪拌的目的。多樁相互咬合成為表面較平整、厚度一致的墻體，起到防滲的做用[2] [9]。

該工藝造價低廉，施工效率較高;缺點是能夠實施的深度有限，一般不超過15m，而且與較硬底層或巖石基礎的銜接深度也受到限制。防滲帷幕滲透系數一般在10～7cm/s量級。

該工藝一般用于處理土層，對于特別堅硬土層，卵石層，風化巖體無法進入攪拌，因此不適合地質情況復雜的地層。

2.4 TRD工法防滲帷幕

TRD工法（Trench-Cutting & Re-mixing Deep Wall Method），也叫等厚度加固土地下連續墻工法。TRD工法首先在地表原位將鏈鋸式刀具箱豎直插入地層中，然后驅動刀具箱進行水平橫向運動，由鏈條帶動刀具做上下回轉運動。在刀具端頭噴出漿液注進入土體，同時注入高壓空氣使漿液與原位土體充分攪拌混合，將原位土體固結，從而在地下形成一道等厚度的連續墻體。

TRD工法防滲帷幕設備體積龐大，對地基承載力要求較高，需要提前對墻體施工導墻。TRD工法可以充分攪拌土體，耗漿量較少，墻體連續、防滲效果好，但是與巖石基礎的銜接深度受限制。防滲帷幕滲透系數一般在10-7～10-8cm/s量級。

該工藝一般用于處理土質較為軟弱的土層，對于特別堅硬土層、卵石層、風化巖體，無法切削和攪拌，因此不適合地質情況復雜的地層。

2.5 塑性混凝土連續墻

塑性混凝土連續墻（垂直開槽置換法）是用專門的挖槽設備，沿構筑物邊緣，按設計的長度、寬度和深度開挖溝槽，采用觸變泥漿護壁，待溝槽成形后，澆筑塑性混凝土形成一定厚度的地下連續墻，以達到防滲效果。塑性混凝土連續墻法防滲效果較好。但該工藝需要進行成槽，采用泥漿護壁，在存在水頭差、地下水位不穩定、層間土壤承載力差異較大的地層，易塌孔，且槽段間結合及與基底巖石的銜接是薄弱環節。該方案適用于一般的軟黏土、砂土和碎石類土。

2.6 垂直鋪塑防滲技術

垂直鋪塑技術的原理是利用開槽機械鋸桿底部鋸齒狀刮片的往復運動和鋸管噴嘴噴射處的高壓水流共同切割土體并造漿，利用反循環泵排渣，首先開出一定深度和寬度（一般為0.15～0.5m）的土槽，然后在槽內鋪設土工膜，形成防滲帷幕，以截斷滲流通道，從而達到防滲的目的。

垂直鋪塑防滲技術最大開槽深度可達16m，且可邊開槽邊鋪塑，一次鋪設長度可達50m，接頭質量控制技術也已比較成熟，防滲效果較好。垂直鋪塑防滲技術造價適中，地層適用情況較好，粘土、細砂、中粗砂及粒徑不大于開槽寬度的礫石地層均適用。但該工藝技術無法與基巖有效銜接，且施工深度有限。

2.7 CSM工法防滲帷幕

CSM（Cutter Soil Mixing）工法屬于銑削深層攪拌技術，使用兩組銑輪繞軸旋轉，當銑輪旋轉深入地層，同時削掘與破壞土體時，注入固化漿液材料，兩銑輪強制性攪拌己松化的土體，以改良土體，形成連續矩形槽段，從而達到防滲的目的。該工法對地層的適應性更高，可以切削堅硬地層（卵礫石地層、泥巖或砂巖等巖層），且可以保證施工質量。

CSM工法防滲帷幕設備體積較龐大，對地基承載力要求較高，由于采用雙輪銑切削同時攪拌土體，每個斷面均攪拌兩次，因此土體攪拌充分，耗漿量較少，防滲效果較好，同時可以連續作業施工，墻體之間搭接較好，可以形成真正意義上的墻體。該工藝造價相比三軸攪拌樁偏高，由于采用了可以切削巖體的雙輪銑作為切削鉆頭，所以施工效率極高，平均每天可施工約600m3，返漿量約為加固土體的20～30%，因此存在一定的廢漿外運的問題。防滲帷幕滲透系數一般在10-7cm/s量級。

3? 結語

①通過對多種垂直防滲工藝比選的探討，得到以下結論：各種垂直防滲類型其使用條件各不相同，在進行比選時應根據工程實際地質條件及施工效率、造價、防身效果等各方面的要求綜合考慮選擇合理合適的垂直防滲型式。

三軸攪拌樁、TRD工法樁無法適用于砂層、垃圾土層、巖層等復雜地層;旋噴樁和袖閥管注漿樁體搭接風險大，效果較差;塑性混凝土防滲墻造價過高，施工工藝復雜，而垂直鋪塑防滲技術施工深度有限;CSM工法防滲帷幕完全適用于本地層的砂卵石和風化砂巖、泥巖，同時防滲效果好，施工效率高，工期快。因此本工程適合采用CSM工法樁施工工藝。

②經過對5幅試驗墻的順利施工表明CSM工法完全適用于生活垃圾填埋場地層，能保證成樁垂直度及咬合質量。施工過程中漿液的置換作用，確保了對垃圾填埋土的有效置換，可以看到置換后將也有了明顯的顏色變化，此外，隨著被置換的漿液一些較大的生活垃圾也一同被置換出來，進一步保證了防滲墻的成樁質量。值得將CSM工法在類似項目中推廣使用。

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