8.2 防渗处理

    条文中的“天然黏土类衬里”是指天然黏土符合防渗适用条件时，可以作为一个防渗层。该防渗层和渗沥液导流层、过滤层等一起构成一个完整的天然黏土防渗系统。压实黏土作为防渗层时的土料选择与施工质量要求应符合现行行业标准《生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范》CJJ 176-2012第8章的相关规定。

    天然黏土衬里的防渗适用条件为：

    (1) 黏土渗透系数≤1×10^-7cm/s；

    (2) 液限(WL)：25％～30％；

    (3) 塑限(WP)：10％～15％；

    (4) 不大于0.074mm的颗粒含量：40％～50％；

    (5) 不大于0.002mm的颗粒含量：18％～25％。

    条文中的“渗透系数”也称水力传导系数，是一个重要的水文地质参数，它的计算由Darcy(达西)定律给出：

    式中：V——渗透速度(cm/s)；

              Q——渗流量(cm³/s)；

              A——试验围筒的横截面积(cm²)；

              K——渗透系数(cm/s)；

              J——水力坡度(H₁－H₂/l)；H₁、H₂分别为坡项、坡底高程，l为坡顶与坡底的水平距离。

    当水力坡度J＝1时，渗透系数在数值上等于渗透速度。因为水力坡度无量纲，渗透系数具有速度的量纲。即渗透系数的单位和渗透速度的单位相同，可用cm/s或m/d表示。考虑到渗透液体性质的不同，Darcy定律有如下形式：

    式中：ρ——液体的密度； 

              g——重力加速度；

              μ——动力粘滞系数；

      dH/dL——水力坡度；

              k——渗透率或内在渗透率。

              k  仅仅取决于岩土的性质而与液体的性质无关。渗透系数和渗透率之间的关系为：K＝kρg/μ＝kg/v(v为渗流速度)。要注意到渗沥液与水的μ不同，渗沥液与水的渗透系数具有差异。

8.2.2  本条是关于填埋场改性黏土衬里结构防渗的技术规定。

    条文中的“改性压实黏土类衬里”是指当填埋场区及其附近没有合适的黏土资源或者黏土的性能无法达到防渗要求时，将亚黏土、亚砂土等天然材料中加入添加剂进行人工改性，使其达到天然黏土衬里的等效防渗性能要求。

8.2.3  本条是关于不同人工防渗系统选择条件的原则规定。

    条文所指的“双层衬里”系统宜在以下四种情况使用：

    (1) 国土开发密度较高、环境承载力减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱等需要采取特别保护的地区；

    (2) 填埋容量超过1000万m³或使用年限超过30年的填埋场；

    (3) 基础天然土层渗透系数大于10^-5cm/s，且厚度较小、地下水位较高(距基础底小于1m)的场址；

    (4) 混合型填埋场的专用独立库区，即生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣经处理后的最终处置填埋场的独立填埋库区。

8.2.4  本条是关于复合衬里防渗结构的具体要求规定。

    (1) 条文及结构示意图中的“地下水导流层”、“防渗及膜下保护层”、“渗沥液导流层”、“膜上保护层”及“反滤层”的功能及材料说明如下：

        1)  地下水导流层：及时对地下水进行导排，防止地下水水位抬高对防渗系统造成破坏。当导排的场区坡度较陡时，地下水导流层可采用土工复合排水网；地下水导流层与基础层、膜下保护层之间采用土工织物层，土工织物层起到反滤、隔离作用。

        2)  防渗及膜下保护层：防渗及膜下保护层的黏土渗透系数要求不大于1×10^-7cm/s。复合衬里结构(HDPE膜＋黏土)中，黏土作为防渗层，等效替代天然黏土类衬里结构防渗性能厚度可参考表12。

表12 复合衬里黏土与天然黏土防渗等效替代

        3)  渗沥液导流层：及时将渗沥液排出，减轻对防渗层的压力。材料一般采用卵(砾)石，某些情况下也有采用土工复合排水网和砾石共同组成导流层。当导流的场区坡度较陡时，土工膜上需增加缓冲保护层，材料可以采用袋装土或旧轮胎等。

        4)  膜上保护层：防止HDPE膜受到外界影响而被破坏，如石料或垃圾对其的刺穿，应力集中造成膜破损。材料可采用土工布。

        5)  反滤层：防止垃圾在导流层中积聚，造成渗沥液导流系统堵塞或导流效率降低。

    (2) 条文中“土工布”说明如下：

        1)  土工布用作HDPE膜保护材料时，要求采用非织造土工布。规格要求不小于600g/m²。

        2)  土工布用于盲沟和渗沥液收集导流层的反滤材料时，宜采用土工滤网，规格不宜小于200g/m²。

        3)  土工布各项性能指标要求符合国家现行相关标准的要求，主要包括：现行国家标准《土工合成材料  短纤针刺非织造土工布》GB/T 17638、《土工合成材料  长丝纺粘针刺非织造土工布》GB/T 17639、《土工合成材料  长丝机织土工布》GB/T 17640、《土工合成材料 裂膜丝机织土工布》GB/T 17641、《土工合成材料  塑料扁丝编织土工布》GB/T 17690等。

        4)  土工布长久暴露时，要充分考虑其抗老化性能；土工布作为反滤材料时，要求充分考虑其防淤堵性能。

    (3) 条文中“土工复合排水网”说明如下：

        1)  土工复合排水网中土工网和土工布要求预先粘合，且粘合强度要求大于0.17kN/m；

        2)  土工复合排水网的土工网要求使用HDPE材质，纵向抗拉强度要求大于8kN/m，横向抗拉强度要求大于3kN/m；

        3)  土工复合排水网的导水率选取要求考虑蠕变、土工布嵌入、生物淤堵、化学淤堵和化学沉淀等折减因素；

        4)  土工复合排水网的土工布要求符合本规范对土工布的要求；

        5)  土工复合排水网性能指标要求符合国家现行相关标准的要求。

    (4) 条文中“钠基膨润土垫”(GCL)说明如下：

        1)  防渗系统工程中的GCL要求表面平整，厚度均匀，无破洞、破边现象。针刺类产品的针刺均匀密实，不允许残留断针。

        2)  单位面积总质量要求不小于4800g/m²，并要求符合国家现行标准《钠基膨润土防水毯》JG/T 193的规定。

        3)  膨润土体积膨胀度不应小于24mL/2g。

        4)  抗拉强度不应小于800N/10cm。

        5)  抗剥强度不应小于65N/10cm。

        6)  渗透系数应小于5.0×10^-11m/s。

        7)  抗静水压力0.6MPa/h，无渗漏。

8.2.5  本条是关于单层衬里防渗结构的具体要求规定。

8.2.6  本条是关于双层衬里防渗结构的具体要求规定。

    条文中的“渗沥液检测层”是透过上部防渗层的渗沥液或者气体受到下部防渗层的阻挡而在中间的排水层得到控制和收集，该层可以起到上部防渗膜是否破损渗漏的监测作用。

8.2.7  本条是关于HDPE土工膜的使用应符合有关标准及膜厚度选择的规定。

    HDPE膜的选择应考虑地基的沉降、垃圾的堆高及HDPE膜锚固时的预留量。

    膜厚度的选择可参照以下要求选用：

    (1) 库区地下水位较深，周围无环境敏感点，且垃圾堆高小于20m时，可选用1.5mm厚HDPE膜。

    (2) 垃圾堆高介于20m至50m之间，可选用2.0mm厚的HDPE膜，同时宜进行拉力核算。

    (3) 垃圾堆高大于50m时，防渗膜厚度选择要求计算。

    德国联邦环保署曾对HDPE土工膜对各种有机物的防渗性能进行测试，测试数据表明，随着HDPE土工膜厚度的增加，污染物扩散能力开始迅速下降，随后下降趋势趋于平缓。当HDPE土工膜的厚度为2.0mm时，7种污染物质的渗透能力基本上已处于平缓下降期，再增加土工膜的厚度对渗透能力影响不大；当HDPE土工膜的厚度为1.5mm时，部分物质已处于平缓下降期，但也还有部分物质仍处于迅速下降期，有的仍处于介于前两者之间的过渡阶段。因此，在一般情况下，仅从防渗性能考虑，填埋场采用HDPE土工膜防渗，1.5mm厚为可用值，2.0mm厚为较好值，有的国家的标准以土工膜厚1.5mm为填埋场低限，有的国家的标准提出土工膜厚不应小于2.0mm。

    条文中未对土工膜宽度作出规定。但在防渗衬里的实际铺设工程中，对HDPE土工膜宽度的选择是有一定的要求。渗漏现象的发生，10％是由于材料的性质以及被尖物刺穿、顶破，90％是由于土工膜焊接处的渗漏，而土工膜焊接量的多少与材料的幅宽密切相关，以5.0m和7.0m宽的不同材料对比，前者需要(X/5^－1)个焊缝，后者需要(X/7^－1)个焊缝(X表示幅宽)，前者的焊缝数量超过后者数量近30％，意味着渗漏可能性增加近30％。建议宜选用宽幅的HDPE土工膜。

8.2.8  本条是关于对穿过HDPE土工膜的各种管线接口处理的基本规定。

    穿管和竖井的防渗要求：

    (1) 接触垃圾的穿管管外宜采用HDPE膜包裹。

    (2) 穿管与防渗膜边界刚性连接时，宜采用混凝土锚固块作为连接基座，混凝土锚固块建在连接管上，管及膜固定在混凝土内。

    (3) 穿管与防渗膜边界弹性连接时，穿管要求不得直接焊接在HDPE防渗膜上。

    (4) 置于HDPE防渗膜上的竖井(如渗沥液提升竖井、检修竖井等)，井底和HDPE膜之间要求设置衬里层。

8.2.9  本条是关于锚固平台设置的基本规定。

    锚固平台的设置要求是参考国内外实际工程的经验，平台高差大于10m、边坡坡度大于1:1时，对于边坡黏土层施工和防渗层的铺设都较困难。当边坡坡度大于1:1时，宜采用其他铺设和特殊锚固方式。

8.2.10  本条是关于防渗材料基本锚固方式和特殊锚固方式的规定。

    条文规定的几种锚固方式的施工方法如表13所示。

表13 常见锚固方式的施工方法

8.2.11  本条是关于锚固沟设计的基本规定。

8.2.12  本条是关于黏土作为膜下保护层时处理要求的基本规定。

     根据对国内外填埋场现场调查情况分析结果，填埋场膜下保护层黏土中砾石形状和尺寸大小对土工膜的安全使用至关重要，一般要求尽可能不含有尖锐砾石和粒径大于5mm的砾石，否则需要增加土工膜下保护措施；压实度要求主要是考虑到库底在垃圾填埋堆高条件下其变形在允许范围。减少土工膜的变形，避免渗沥液、地下水导流系统的破坏。