淺談垃圾填埋場垂直防滲實施技術路線

曾煒，周振，宋興龍

（湖南省建筑設計院集團股份有限公司，長沙 410000）

1 引言

截至2020 年，某省已建成100 余座垃圾填埋場和遍布全省的簡易垃圾堆放場，實地走訪調研發現垃圾場地下水污染問題較為普遍、突出。在“用最嚴格制度、最嚴密法治保護生態環境”新形勢下，垃圾填埋場存在的地下水污染問題亟待解決，因此，探索垃圾填埋場垂直防滲實施技術路線，是必要的、迫切的。

2 垃圾場基本情況

某垃圾場占地面積約5.5 萬m2，最早于1996 年開始堆填垃圾，2018 年停止使用，累計堆填生活垃圾約40 萬m3。該垃圾場未按衛生填埋場標準建設及運營，屬于簡易垃圾堆放場，周邊地表水、地下水、土壤等均已受到污染。由于地處洞庭湖區、長江經濟帶，周邊毗鄰多所學校，環境敏感度高，2018 年被列為省環保督辦項目。

3 地下水污染判別

第一步，踏勘觀察法。通過現場踏勘觀察填埋區邊界、壩體、坡腳、水塘、水溝等是否出現黑褐色液體來初步判別。

第二步，五井檢測法。利用已建2 座污染擴散井、2 座污染監測井與1 座本底井進行水質比對，確定污染程度及污染來源。檢測指標宜參照GB 16889—2008《生活垃圾填埋場污染控制標準》標準，不宜參照GB/T 14848—2017《地下水質量標準》。特征指標為：CODcr、BOD5、總氮、氨氮等。

第三步，滲漏檢測法。采取開挖修復技術的小型垃圾場，宜采用高密度電阻率法確定漏點[1]。

4 水工環地質調查

水文地質調查：探明是否為獨立水文地質單元，探明熔巖、斷裂帶及孔洞塌陷等不良地質；據此確定是否實施垂直防滲帷幕。探明地下水流向、埋深、補給和排泄情況；據此初步確定實施垂直防滲帷幕區域。

環境地質調查：相比五井判定法，進一步探明垃圾場周邊地下水是否受污染及污染程度；探明污染遷移的區域及遷移距離，結合水文地質調查結果；綜合確定實施垂直防滲帷幕區域。

工程地質調查：探明相對隔水層（K≤10-7cm/s），據此確定垂直防滲帷幕嵌入深度。探明巖土層標準貫入試驗錘擊數，據此確定垂直防滲帷幕工藝。水工環地質調查內容及作用如圖1所示。

圖1 水工環地質調查

5 垂直防滲設計與實施

5.1 工藝比選

目前應用于垃圾場垂直防滲的工藝多達數十種，可歸納為以高壓噴射注漿為代表的傳統剛性防滲工藝和以HDPE 土工膜防滲墻為代表的新型柔性工藝[2]。二者適用性及優缺點如表1 所示。

表1 工藝對比

該垃圾場由于底部隔水層為中風化花崗巖，考慮到隔水層以下底部巖石裂隙、孔洞填充，加之受資金及施工工期限制，選擇技術成熟、施工效率高、造價低廉的雙重管雙排高壓噴射注漿工藝。

5.2 高壓噴射注漿設計參數

1）噴射形式：有旋噴、定噴和擺噴3 種形式，考慮需形成一道防滲等級較高的連續墻，本項目采用旋噴形式。

2）噴射種類：根據巖土層標準貫入試驗錘擊數N 結合旋噴注漿固結體有效直徑經驗值[3]，確定噴射種類為二重管法。

3）樁直徑、樁心距、排數：綜合固結體有效直徑經驗值、帷幕深度、最大垂直偏差、最小帷幕有效厚度[4]，確保有效搭接寬度，本項目設計成樁直徑φ=600 mm，樁心距n=400 mm，并采用雙排樁，如圖2 所示。

圖2 雙排高壓旋噴樁設計

4）注漿參數：通過現場試驗樁確定：（1）水灰比宜0.9~1.1，取值1；（2）噴漿流量宜80~120 L/min，取值100 L/min；（3）提升速度宜12~25 cm/min，取值20 cm/min；（4）水玻璃添加劑宜2%~5%，取值5%；（5）空壓0.7 MPa，漿壓20~28 MPa。

5）注漿材料：等級42.5 級普通硅酸鹽水泥，水玻璃體積摻量5%。

6）其他設計：孔心位偏差≤50 mm；垂直度偏差≤1%；軸線轉角加樁處理；樁心間距不足，按足距加樁處理。

6 質量檢測

1）注漿完成28 d 后需進行質量抽樣檢驗，檢測包括外觀完整性檢查和鉆孔注水滲透性檢測兩部分。

2）外觀檢查：通過止水帷幕兩側基槽開挖，觀察檢查樁身完整性及咬合度完成。

3）注水試驗：在樁軸線進行抽樣鉆孔取芯，并分段進行注水試驗，共鉆孔3 個，注水9 段次，單孔分上中下3 段進行，觀察水位沉降，如表2 所示。

從表2 數據可以看出3 孔9 段，有6 段滲透系數達10-7cm/s級，為合格；有3 段滲透系數僅達10-6cm/s 級，為基本合格。

表2 抽樣鉆孔注水試驗滲透系數

分析原因：（1）受工藝限制，高壓噴射注漿形成的固結體滲透系數一般僅達10-6~10-7cm/s，難以達到10-7cm/s 以上；（2）注漿形成的固結體滲透系數與巖土層性質相關，在素填土、粉土、黏性土等巖土層形成的固結體滲透系數較低，在砂礫質土、巖石層形成的固結體滲透系數較高。

7 技術路線歸納

目前，該垃圾場封場工程已順利竣工驗收，經第三方環保機構多次監測檢測，地下水超標倍數逐月降低，注漿帷幕已取得良好效果。通過該項目，總結歸納垃圾填埋場垂直防滲實施技術路線如圖3 所示。

圖3 垂直防滲實施技術路線

8 結語

本文總結歸納了以“地下水污染識別、水工環地質調查、垂直防滲設計與實施、質量檢測”為主的垃圾場垂直防滲實施技術路線，可應用于垃圾填埋場地下水污染防控及垂直防滲實施。

項目實踐證明，該技術路線應用于垃圾填埋場地下水污染防控是科學、有效、合理的，可有效解決垃圾填埋場普遍、突出存在的地下水污染問題，可供類似項目借鑒和示范。