垃圾填埋場雨污分流技術及土工膜施工控制

潘 毅

(福州市第三建筑工程公司，福建 福州 350011)

0 引言

隨著我國生態文明建設力度的不斷加強，人們對生活和工業垃圾填埋場中的雨污分流技術越來越重視[1]。雨污分流是一種通過不同的輸送管道將雨水和污水分開并進行后處理的排污方式。通過雨污分流，可以將雨水通過雨水管網直接排到河道或進行收集處理從而提高地表水的使用效益。與此同時，污水也在集中收集之后避免了對地下管道以及地下水等方面的污染，進而節約了處理成本。然而，在雨污分流的研究上國外開展得相對較早，技術也較為成熟。相比之下，我國在該領域的開展時間較晚，技術上仍然存在較大的缺陷。特別是我國很長一段時間沒有對生活垃圾進行分類，這給垃圾填埋場的雨污分流帶來了巨大的困難。鑒于我國的實際情況，照搬國外先進技術并不能滿足我國社會的基本需求[2]。因此，如何充分結合我國基本國情提出最科學、最合適的垃圾填埋場雨污分流施工技術是十分必要的[3]。

1 案例介紹

位于福州市晉安區新店鎮的紅廟嶺二期生活垃圾填埋場是典型的山谷型填埋場，其占地面積約為26萬m2，設計日處理垃圾600 t，日產垃圾滲濾液為120 t。目前該填埋場急需擴容處理，涉及的工程主要包括填埋場土方工程、排水溝、截洪溝、滲濾液導排、雨污水管道、檢查井、集水井、閥門井、電力電纜等。對于整個工程項目而言，雨污分流施工技術以及土工膜施工質量將會對整個工程項目的施工效果產生決定性的影響，其施工質量也是避免填埋場對地表水以及附近土壤造成污染的關鍵所在。基于此，本文將以該生活垃圾填埋場為案例，提出雨污分流施工技術以及針對土工膜施工質量的控制措施，以期達到為其他類似工程項目提供借鑒作用的目的。

2 垃圾填埋場雨污分流總體思路

在實際工程中，不管是生活垃圾還是工業垃圾，通過填埋方式進行處理是當前我國最重要的垃圾處理方式。這些垃圾通常都具有一定的危害性，一旦垃圾填埋場堆滿后，需要對其進行覆蓋處理以避免地下水以及地表遭到垃圾固體污染物的污染[4]。截至目前，采用高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)土工膜對垃圾填埋場實施覆蓋是常用的手段之一。基于此，本工程案例采用HDPE土工膜進行覆蓋。通過土工膜覆蓋的方式可以有效避免地表的雨水和污水進入垃圾填埋場內部，從而有效控制滲濾液的處理量及其成本[5]。本案例的雨污分流具體操作流程為：推平壓實垃圾→鋪蓋土工膜→土工膜四周焊接→四周膨脹錨栓固定→氣壓檢測。總體思路流程：雨水、污水→導流溝→切換井→監測達標→截洪溝→排出垃圾填埋場。

3 垃圾填埋場雨污分流系統的構成

垃圾填埋場雨污分流系統整體上可以分為三大環節，分別為地表水、地下水以及滲濾液的收集及導排系統。下面以紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程項目為案例分別對這三個系統進行詳細介紹。

3.1 地表水收集導排系統

地表水的收集導排系統在雨季會顯得尤為重要。本工程案例位于福建省福州市晉安區，雨季較長且集中，因此對地表水收集系統的要求也更為嚴格。地表水收集導排系統主要包括有：四周邊坡及場外雨水收集導排、中間覆蓋面雨水收集導排、作業面雨水收集導排以及封場面雨水收集導排四部分[6]。

3.2 地下水收集導排系統

在本工程的施工過程中，集中且較長的雨季導致地下水位的升高，而較高的地下水位容易對填埋場場底的穩定性產生危害。因此，該垃圾填埋場的地下水導排系統必須在擁有收集導排地下水和下滲地表水的同時具備防堵塞的能力。為此，本工程案例采用了地下盲溝和土工復合排水網導流層兩種處理方式。對于庫區邊坡的地下水，則采用系統的導排設施進行處理，具體包括碎石盲溝+土工排水網絡+HDPE穿孔管。其中，穿孔管需要與庫區底部的主導排管進行連接，從而將采集到的雨水輸送到主導排管中。

3.3 滲濾液收集導排系統

對于滲濾液的導排，本案例采取了兩種導排方式：垂直方向上的導排系統和水平方向上的導排系統。在水平方向上，垃圾堆內部產生的滲濾液先逐漸滲透到底部，然后再通過碎石盲溝進行收集，將收集的滲濾液導排至污水處理系統中進行處理后排放至附近的河流中。而垂直方向的導排系統則設計了第一水泥攪拌樁墻體和排液管道。其中，第一水泥攪拌樁墻體立設于垃圾填埋場的周邊，而排液管道設置于第一水泥攪拌樁墻體的側立面。在二者的接觸壁上則設有若干個縱向排列的流入孔以供滲濾液的流入[7]。

4 垃圾填埋場施工關鍵技術

對于垃圾填埋場而言，雨污分流施工質量直接決定其成敗，因此有必要嚴格落實相關關鍵技術。如若不然，涌現的雨污混流將會加大后期滲濾液的處理成本。在開展紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程項目施工的過程中，施工人員重點關注了以下幾個技術問題：

1)正式施工前需要對本地區的氣候條件進行調研從而準確掌握氣候情況，確保施工過程中不會出現中到大雨的情況。

2)利用攔洪壩、暗渠等系統對上游的水流進行攔截，防止水流進入填埋庫區。

3)完成封場工作后，需對場頂的雨水進行有效攔截并科學排放。

4)為盡量減少對防滲膜的破壞，需要將雨水和污水兩類管道布設在同一管溝中。

5 土工膜生產及施工階段的質量控制措施

雖然土工膜具有延展性強、適應變形能力高、耐腐蝕、耐低溫、抗凍性能好等優點，但其質量的好壞仍然會影響滲透情況，進而威脅周圍的土壤以及地下水的清潔狀況，甚至有可能影響填埋場的使用壽命。因此，不管是在生產還是施工階段，都需要采取必要措施來提升土工膜的質量，從而為垃圾填埋場的高質量建設奠定良好的基礎[8]。然而，土工膜的耐久性是影響其質量的一個重要因素。土工膜的耐久性包括許多方面：抗紫外線輻射、溫度變化、化學和生物侵蝕、水解作用、機械磨損等。在本工程案例中，化學和生物入侵是土工膜耐久性判斷的首要指標。目前，我們主要根據監測數據進行全面、系統、深入的土工膜耐久性檢測，即通過模擬不同因素影響下土工膜的耐久性對土工膜的質量進行分類。

此外，土工膜的材料也對質量造成影響。目前我國在進行土工膜施工時選用的材料主要有兩種，分別為聚乙烯(Polyethylene，PE)和聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)。本工程案例主要采用高密度聚乙烯作為土工膜材料。下面分別從施工準備和具體施工兩個層面詳細介紹土工膜施工質量的控制措施。

5.1 施工準備階段的質量控制措施

1)土工膜本身的生產質量將對其施工效果產生重要影響。考慮到本工程案例的特殊性，為防止土工膜生產質量對垃圾填埋場功能造成影響，施工方選擇了信譽較好的商家進行供貨以完全確保土工膜的生產質量。在土工膜進場前，對高密度聚乙烯樹脂材料進行了嚴格檢測并要求廠家在供貨時提供合格證以及使用說明書。除此以外，采購人員也對廠家提供的土工膜材料進行詳細的外觀檢查，避免出現針眼等明顯的缺陷問題，同時也要確保土工膜在使用期限范圍以內，防止過期產品進入施工場地。經檢驗各項指標均達到設計標準和使用要求以后方可進入庫房。為進一步提升土工膜質量的可靠性，施工人員特別制定了詳細方案對庫房中的材料進行抽樣檢查，即對其性能進行更加詳細的檢測并做好檢測過程和結果的記錄工作。最后，施工人員還針對土工膜開展了小范圍的現場試驗工作，在其達到要求后才進行大范圍施工[9]。

2)一般而言土工膜材質相對緊湊，具備一定的抗破損性能，但是如果遇到尖銳物體仍然會被戳破，從而影響其防滲透性。因此，土工膜在生產、運輸、搬運過程中必須十分小心，避免與其他尖銳物體發生碰撞接觸。另外，待鋪設的垃圾填埋場場地不平整，不僅會增加土工膜施工過程的難度，也會制約施工質量的提升。由于本案例山谷地形的特殊性，施工方在對土工膜進行正式施工前對場地進行了平整處理，以確保其平整度達到相關規范標準后再進行土工膜施工工序。

3)土工膜在具體剪裁操作過程中需要充分結合現場情況并在完成裁剪工作后將其卷起待用。本案例的土工膜寬度設置在6 m～8 m范圍內，在鋪設過程中預留了約10 cm的寬度進行焊接。

5.2 正式施工階段的質量控制措施

1)關于土工膜的施工，本案例采用流水方式進行作業。首先，對鋪設場地的地基進行整理，即在鋪設場地上先鋪設一層10 cm左右的黏土層或者膨潤土作為墊層，鋪設過程中配合機械設備對土層進行壓實處理以保證黏土層或膨潤土層密實度達到要求。其次，將前期裁剪好并卷起的土工膜運輸到工作場地的一端并按照操作規范將其展開。在展開過程中，施工人員不斷地使用干燥抹布對土工膜的縫合面進行擦拭，同時自上而下對土工膜進行及時的焊接處理。焊接工作完成后，開展了氣壓試驗檢測工作以確保焊接的質量達標。在質量滿足要求后將整個土工膜的四周全部卷起約50 cm。完成以上工序后，利用運輸設備將其輸送到指定位置并開展鋪設工作，最后使用相同的方法在上面鋪設一層保護層，其作用是對土工膜進行保護，延長其使用壽命。

2)對土工膜尺寸進行裁剪時，需要在實際規格尺寸的基礎上預留一定的富余度。本工程案例的富余度控制在1.5%左右。在土工膜展開后，需快速將其拉平以防止發生收縮現象。在整個施工過程中，嚴禁施工人員穿戴尖銳鞋子或攜帶其他尖銳物體以避免對土工膜造成損傷。與此同時，重型機械設備也禁止在土工膜表面行走，對施工過程中損壞的土工膜也都進行了及時的修補或更換。

3)土工膜施工中焊接是最為關鍵和核心的一個環節。焊接質量的優劣將對土工膜施工質量產生決定性的影響。為確保焊接質量，所有參與焊接的現場人員都進行了專門的培訓，通過考核并獲得證書后方才進入本工程案例現場進行施工。此外，施工單位還組織施工人員在現場開展焊接試驗工作并對各焊接工藝參數進行優化調整，從而得到最優的工藝參數[10]。

6 雨污分流施工分區設計

填埋場雨污分流系統設計主要通過庫區水平分區和垂直分區相結合的形式實現。在庫區分區設計時，綜合考慮了實際地形和填埋作業順序的不同。由于本工程案例為坡地型、山谷型填埋場，分區設計采用了水平分區與垂直分區相結合。其中，庫區水平分區設置了具有防滲功能的分區壩且各分區根據使用順序的不同鋪設了雨污分流導排管。垂直分區設計則根據地形在填埋庫區中間標高設置中間錨固平臺，然后將填埋庫區分為上、下若干層。

6.1 水平分區設計

由于根據地形可以將填埋場設置分區隔堤將其分為多個區域，案例中的填埋場分為填滿一區到四區。各個區域間水平方向相對獨立且分別設置了獨立的滲濾液收集導排系統。各分區依據作業順序鋪設不同的雨污分流導排管。當各上游分區先行使用時，導排盲溝途經下游分區段時采用穿孔管和實壁管分別導流上游分區滲濾液和下游分區雨水；而當下游分區先行使用時，上游庫區的雨水應使用實壁管導流到下游截洪溝。

因此，從工程案例所在地區的角度出發，在庫區的四個區域場底均設置滲濾液收集導排盲溝收集本區滲濾液。滲濾液在重力作用下分別從各個區域流至分流池，然后向南滲流到達最終調節池。如此一來，在工程完全運行前，整個填埋場區域內均為干凈的雨水，因此可以關閉分流池中全部通向調節池方向的閥門并開啟通向分流池底的閥門，然后將庫區內雨水通過分流池流入東側地下水檢查井，最后將其排入雨水收集池以保證庫區安全。

6.2 垂直分區設計

根據本案例的地形特點，應在填埋庫區中間標高處設置中間錨固平臺將填埋庫區分為上下若干層。為此，本案例共設置5條中間錨固平臺，分別為2條西、東側一級中間錨固平臺，2條西、東側二級中間錨固平臺，1條三級中間錨固平臺。具體來說，首先利用袋裝砂土和高密度聚乙烯薄膜設置平臺排水溝，然后將中間錨固平臺上的地表徑流截流并利用高度差自流匯入環場截洪溝，從而最終實現雨污分流。

7 結語

不管是生活垃圾還是工業垃圾，目前我國最主要的處理方式是進行填埋。填埋中如果處理不當反而會對附近的地下水、土壤、空氣等造成一定程度的污染，不利于生態文明建設。因此，基于土工膜技術實現雨水和污水的分流是降低垃圾填埋場對附近環境造成污染的重要措施和手段，其施工質量顯得尤為重要。本文主要以紅廟嶺二期生活垃圾填埋場擴容工程為案例，對雨污分流施工技術及土工膜施工質量的控制方法和措施進行了詳細研究。研究結果表明：該工程項目取得了很好的雨污分離效果，此經驗值得其他類似工程項目借鑒。