智能導(dǎo)排在砂性土填埋場(chǎng)地下水危害防治中的應(yīng)用

李富榮

(江西省城建集團(tuán)有限公司 江西南昌 330209)

0 引言

目前，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中，生活垃圾處理及危廢處理市場(chǎng)已十分普遍。東部沿海地區(qū)建設(shè)填埋場(chǎng)，由于大多處于沖積平原，不僅地下水位高、還多為高滲透性砂性土。該土壤筑壩穩(wěn)定性差，受地下水和雨水侵?jǐn)_，極易使填埋場(chǎng)遭到破壞使填埋的滲瀝液污染當(dāng)?shù)氐耐寥篮偷叵滤?，給環(huán)境造成重大影響。本文主要分析部分填埋場(chǎng)被地下水反向破壞壩體根部及防滲層造成的危害，以及在施工填埋場(chǎng)場(chǎng)底時(shí)，如何增加合理預(yù)防措施，有效防止危害發(fā)生。

1 危害分析

填埋場(chǎng)填埋垃圾和有害廢料后，伴隨產(chǎn)生滲瀝液和有害氣體等物質(zhì)，出現(xiàn)滲漏后直接污染附近的土壤和地下水，此情況時(shí)有發(fā)生。隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，要求越來(lái)越嚴(yán)苛，填埋場(chǎng)在設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。通常防滲層從下到上都由泥質(zhì)防滲層、GCL土工墊、雙層HDPE膜、滲瀝液收集導(dǎo)排層等組成[1]，成為一個(gè)嚴(yán)密的復(fù)合防滲系統(tǒng)，但滲漏問(wèn)題還是時(shí)有發(fā)生。主要?dú)w納有以下幾種：①材料或施工缺陷造成。如首層得HDPE膜的質(zhì)量不合格、或HDPE膜的焊接質(zhì)量不合格造成，滲瀝液輕松穿透最重要的首層防滲系統(tǒng)，逐步透過(guò)下面幾層泥質(zhì)層；②施工過(guò)程中有效成品保護(hù)缺失，造成防滲層破壞；③地下水危害造成防滲層破壞。因?yàn)槲鞑康貐^(qū)不少填埋場(chǎng)建設(shè)在地下水位之上，而東部地區(qū)因土地緊張的約束，常常建在高地下水位區(qū)域增設(shè)止水帷幕，所以，①和②滲漏造成的危害較多。實(shí)際上不少填埋場(chǎng)受突然強(qiáng)降雨，導(dǎo)致地下水位突然上升影響，無(wú)止水帷幕的填埋場(chǎng)或止水帷幕受水壓影響而滲透的填埋場(chǎng)，就可能因地下水進(jìn)入場(chǎng)地內(nèi)部，并上升至泥質(zhì)防水層之下，因浮力破壞壩腳和防滲層，造成③危害發(fā)生。通過(guò)調(diào)查幾個(gè)砂性土高地下水位的填埋場(chǎng)施工，以及使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，證明③危害容易被忽視因而容易出現(xiàn)。表現(xiàn)在施工完成時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)檢查均合格，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和施工要求。但堆載前期因地下水的危害，出現(xiàn)了壩腳局部坍塌、防滲層局部隆起等危害。如不能妥善處置，將給后期滲漏留下隱患。

2 處置方法

滲透止水帷幕的地下水超標(biāo)，導(dǎo)致填埋場(chǎng)內(nèi)地下水浸泡壩腳和局部浮力過(guò)大，造成坍塌、防滲層隆起現(xiàn)象。發(fā)生此情況，應(yīng)仔細(xì)分析危害情況。如坍塌很小、隆起面積很小，無(wú)法對(duì)壩體結(jié)果安全和防滲層造成破壞，可在壩腳和局部隆起堆載沙袋進(jìn)行壓載，防治危害進(jìn)一步擴(kuò)大。如果坍塌和隆起對(duì)壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，防滲效果產(chǎn)生影響，應(yīng)該采取打開(kāi)防滲層，對(duì)壩體和隆起部位設(shè)置智能導(dǎo)排系統(tǒng)，再按要求進(jìn)行填筑夯實(shí)基層材料，修復(fù)堤壩和防滲層。當(dāng)?shù)叵滤俅紊仙?，?dǎo)排系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行抽水降排，智能控制啟停，可有效解決局部穿透止水帷幕地下水對(duì)場(chǎng)內(nèi)的危害。如果場(chǎng)內(nèi)大范圍水量較大，可能是關(guān)鍵的止水帷幕出現(xiàn)了問(wèn)題，應(yīng)在填埋場(chǎng)內(nèi)、場(chǎng)外增設(shè)降水井，再通過(guò)智能導(dǎo)排系統(tǒng)輔助，降水應(yīng)持續(xù)至填埋場(chǎng)內(nèi)有足夠的堆載方可停止，從而取得較理想的效果。

3 有效的施工過(guò)程控制措施

為防止砂性土填埋場(chǎng)地下水危害發(fā)生，在經(jīng)過(guò)實(shí)際使用，進(jìn)一步驗(yàn)證智能導(dǎo)排系統(tǒng)有效性后，逐步將這套系統(tǒng)布置在新建的高地下水位砂性土填埋場(chǎng)泥質(zhì)防滲層下部。如杭州三固項(xiàng)目填埋場(chǎng)就布置了這套智能導(dǎo)排裝置。結(jié)合壩體下三軸攪拌樁防滲墻[2]、壩體上外坡面全封閉防水，使填埋場(chǎng)的地下水防滲系統(tǒng)形成“堵、排、防”相結(jié)合的復(fù)合體系。這個(gè)復(fù)合體系包括：壩體下設(shè)置水泥攪拌樁，止水帷幕進(jìn)入不透水層控制地下水進(jìn)入填埋場(chǎng)下部、盡量擋住地下水進(jìn)入保護(hù)壩體下部及填埋場(chǎng)底部。再在填埋場(chǎng)泥質(zhì)防水層下設(shè)置地下水智能導(dǎo)排系統(tǒng)作為保險(xiǎn)、通過(guò)智能導(dǎo)排系統(tǒng)，排出可能因帷幕滲漏進(jìn)入的地下水，保護(hù)壩體下部及場(chǎng)底防滲層穩(wěn)定。砂質(zhì)土壩體防水全覆蓋保護(hù)、保護(hù)壩體上部穩(wěn)定[3]，通過(guò)堵、排、防相結(jié)合的方式，解決高水位的危害及砂性土的穩(wěn)定性問(wèn)題。

該防水體系中的智能導(dǎo)排系統(tǒng)包括導(dǎo)排溝、導(dǎo)排管、水位監(jiān)測(cè)報(bào)警、水泵及控制系統(tǒng)等。導(dǎo)排溝沿坑內(nèi)壩腳周邊布設(shè)一圈，同時(shí)在場(chǎng)底泥質(zhì)防水層下部等間距(約5 m)設(shè)置多條導(dǎo)排溝，溝內(nèi)埋設(shè)導(dǎo)排濾管，所有環(huán)形導(dǎo)排濾管相連。從環(huán)形導(dǎo)排濾管均布6根預(yù)埋管，順著壩體坡面直通壩頂排水溝，管內(nèi)布置水位智能監(jiān)測(cè)、水位報(bào)警、水泵自動(dòng)抽排控制系統(tǒng)。通過(guò)預(yù)埋管用繩索，并放置場(chǎng)底的環(huán)形導(dǎo)排濾管，在管內(nèi)地下水聚集時(shí)，6臺(tái)水泵自動(dòng)排水，水泵如有故障或滲濾管滿(mǎn)水時(shí)，將觸發(fā)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，這時(shí)應(yīng)安排檢修人員通過(guò)繩索拉出維修或更換。平時(shí)水位智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可準(zhǔn)確顯示地下水位置狀況。通過(guò)設(shè)置地下水智能監(jiān)測(cè)、導(dǎo)排系統(tǒng)，可有效防止坑內(nèi)局部穿透止水帷幕的地下水危害，保證填埋場(chǎng)在建設(shè)和初期使用過(guò)程中的安全。具體布置示意圖如圖1所示。

圖1 填埋場(chǎng)智能導(dǎo)排監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

地下水導(dǎo)排濾管可采用dn315HDPE管打孔，導(dǎo)排溝截面尺寸b×h=1000 mm×1500 mm，環(huán)形溝外邊沿距離壩底內(nèi)邊沿1000 mm，場(chǎng)內(nèi)底部沿長(zhǎng)邊方向均布多條(間距約5 m)直溝，兩端與環(huán)形溝連通。溝內(nèi)先鋪濾水土工布，放導(dǎo)排濾管至溝內(nèi)，再用碎石填充平溝后，用土工布覆蓋[4]。土工布能保證有效濾水的同時(shí)，可防止沙土進(jìn)入導(dǎo)排溝內(nèi)，既能防堵，又能防止沙土流失而發(fā)生底部淘空的危害。所有的導(dǎo)排溝、導(dǎo)排管、預(yù)埋引出管及水泵及自動(dòng)控制系統(tǒng)，組成了填埋場(chǎng)的第二道地下水防滲系統(tǒng)，能進(jìn)一步有效防止地下水帶來(lái)的危害。

智能導(dǎo)排系統(tǒng)只能作為地下水處置的一種補(bǔ)充和保險(xiǎn)，填埋場(chǎng)地下水“防”的主要關(guān)鍵一環(huán)，還得依靠止水帷幕的可靠性。在此基礎(chǔ)上，增加的智能導(dǎo)排系統(tǒng)，才能發(fā)揮最后一道防線的作用。同時(shí)，通過(guò)對(duì)排出的地下水檢測(cè)，也能反向監(jiān)控是否有滲瀝液下滲進(jìn)入場(chǎng)下土壤。導(dǎo)排系統(tǒng)施工時(shí)，導(dǎo)排溝布置應(yīng)合理，間距不宜過(guò)大，導(dǎo)排溝的斷面尺寸應(yīng)保證有足夠的收容量，一般不小于1.0 m2。滲溝填料碎石應(yīng)顆粒均勻。包裹的排水土工布濾砂性能好、排水暢通，導(dǎo)排管打孔分布均勻、孔徑合理。智能控制潛水泵性能穩(wěn)定可靠。控制好各個(gè)環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量，也是保證智能導(dǎo)排系統(tǒng)有效性的關(guān)鍵要求。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)砂的填埋場(chǎng)施工完成后，在場(chǎng)底沒(méi)有填埋堆載之前，因浮力原因如有地下水進(jìn)入場(chǎng)地防滲層下部，容易造成壩腳和防滲層破壞。為此，增加一道智能導(dǎo)排系統(tǒng)，可有效解決止水帷幕施工缺陷帶來(lái)的局部地下滲水、砂性土壩體雨水滲透等造成的場(chǎng)內(nèi)地下水影響；也可當(dāng)作地下水防線的最后一道保險(xiǎn)，兼做監(jiān)測(cè)防滲層滲漏的一種措施。通過(guò)“堵、排、防”相結(jié)合的綜合防滲體系，保證填埋場(chǎng)施工和使用安全可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。