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浅谈垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线

搅拌桩 2022年7月24日 项敏 61


摘 要


【摘要】对现阶段垃圾填埋场地下水污染治理较为广泛应用的垂直防渗工艺进行了总结与分类。垃圾填埋场地下水污染问题较为普遍、突出,论文以某垃圾场终场封场工程为例,从地下水污染判别、水工环地质调查、垂直防渗设计与实施、质量检测等方面,探索科学、合理、可行的垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线,并对其进行了具体分析对比。


【关键词】垃圾填埋场;垂直防渗;地下水污染防控;技术路线


1 引 言


截至2020年,某省已建成100余座垃圾填埋场和遍布全省的简易垃圾堆放场,实地走访调研发现垃圾场地下水污染问题较为普遍、突出。在“用最严格制度、最严密法治保护生态环境”新形势下,垃圾填埋场存在的地下水污染问题亟待解决,因此,探索垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线,是必要的、迫切的。


2 垃圾场基本情况


某垃圾场占地面积约5.5万m2,最早于1996年开始堆填垃圾,2018年停止使用,累计堆填生活垃圾约40万m3。该垃圾场未按卫生填埋场标准建设及运营,属于简易垃圾堆放场,周边地表水、地下水、土壤等均已受到污染。由于地处洞庭湖区、长江经济带,周边毗邻多所学校,环境敏感度高,2018年被列为省环保督办项目。


3 地下水污染判别


第一步,踏勘观察法。通过现场踏勘观察填埋区边界、坝体、坡脚、水塘、水沟等是否出现黑褐色液体来初步判别。


第二步,五井检测法。利用已建2座污染扩散井、2座污染监测井与1座本底井进行水质比对,确定污染程度及污染来源。检测指标宜参照GB 16889—2008《生活垃圾填埋场污染控制标准》标准,不宜参照GB/T 14848—2017《地下水质量标准》。特征指标为:CODcr、BOD5、总氮、氨氮等。


第三步,渗漏检测法。采取开挖修复技术的小型垃圾场,宜采用高密度电阻率法确定漏点。


4 水工环地质调查


水文地质调查:探明是否为独立水文地质单元,探明熔岩、断裂带及孔洞塌陷等不良地质;据此确定是否实施垂直防渗帷幕。探明地下水流向、埋深、补给和排泄情况;据此初步确定实施垂直防渗帷幕区域。


环境地质调查:相比五井判定法,进一步探明垃圾场周边地下水是否受污染及污染程度;探明污染迁移的区域及迁移距离,结合水文地质调查结果;综合确定实施垂直防渗帷幕区域。

工程地质调查:探明相对隔水层(K≤10-7 cm/s),据此确定垂直防渗帷幕嵌入深度。探明岩土层标准贯入试验锤击数,据此确定垂直防渗帷幕工艺。水工环地质调查内容及作用如图1所示。

浅谈垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线



5 垂直防渗设计与实施


5.1工艺比选

目前应用于垃圾场垂直防渗的工艺多达数十种,可归纳为以高压喷射注浆为代表的传统刚性防渗工艺和以HDPE土工膜防渗墙为代表的新型柔性工艺。二者适用性及优缺点如表1所示。

浅谈垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线

该垃圾场由于底部隔水层为中风化花岗岩,考虑到隔水层以下底部岩石裂隙、孔洞填充,加之受资金及施工工期限制,选择技术成熟、施工效率高、造价低廉的双重管双排高压喷射注浆工艺。


5.2高压喷射注浆设计参数

1)喷射形式:有旋喷、定喷和摆喷3种形式,考虑需形成一道防渗等级较高的连续墙,本项目采用旋喷形式。

2)喷射种类:根据岩土层标准贯入试验锤击数N结合旋喷注浆固结体有效直径经验值,确定喷射种类为二重管法。

3)桩直径、桩心距、排数:综合固结体有效直径经验值、帷幕深度、最大垂直偏差、最小帷幕有效厚度,确保有效搭接宽度,本项目设计成桩直径小=600 mm,桩心距n=400 mm,并采用双排桩,如图2所示。

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4)注浆参数:通过现场试验桩确定:

(1)水灰比宜0.9~1.1,取值1;

(2)喷浆流量宜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)水玻璃添加剂宜2%~5%,取值5%;

(5)空压0.7 MPa,浆压20~28 MPa。


5)注浆材料:等级42.5级普通硅酸盐水泥,水玻璃体积掺量5%。

6)其他设计:孔心位偏差≤50 mm;垂直度偏差≤1%;轴线转角加桩处理;桩心间距不足,按足距加桩处理。


6 质量检测


1)注浆完成28 d后需进行质量抽样检验,检测包括外观完整性检查和钻孔注水渗透性检测两部分。

2)外观检查:通过止水帷幕两侧基槽开挖,观察检查桩身完整性及咬合度完成。

3)注水试验:在桩轴线进行抽样钻孔取芯,并分段进行注水试验,共钻孔3个,注水9段次,单孔分上中下3段进行,观察水位沉降,如表2所示。


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从表2数据可以看出3孔9段,有6段渗透系数达10-7cm/s级,为合格;有3段渗透系数仅达10-6 cm/s级,为基本合格。


分析原因:

(1)受工艺限制,高压喷射注浆形成的固结体渗透系数一般仅达10-6~10-7 cm/s,难以达到10-7 cm/s以上;


(2)注浆形成的固结体渗透系数与岩土层性质相关,在素填土、粉土、黏性土等岩土层形成的固结体渗透系数较低,在砂砾质土、岩石层形成的固结体渗透系数较高。


7 技术路线归纳


目前,该垃圾场封场工程已顺利竣工验收,经第三方环保机构多次监测检测,地下水超标倍数逐月降低,注浆帷幕已取得良好效果。通过该项目,总结归纳垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线如图3所示。


浅谈垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线

8 结 语


本文总结归纳了以“地下水污染识别、水工环地质调查、垂直防渗设计与实施、质量检测”为主的垃圾场垂直防渗实施技术路线,可应用于垃圾填埋场地下水污染防控及垂直防渗实施。


项目实践证明,该技术路线应用于垃圾填埋场地下水污染防控是科学、有效、合理的,可有效解决垃圾填埋场普遍、突出存在的地下水污染问题,可供类似项目借鉴和示范。

来源:《环境工程设计》

作者:曾炜

编辑整理:项敏

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