土工合成材料 (8).ppt

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1、第9章 固体废物填埋场中的污染阻隔作用9.1 概述9.2 阻隔材料9.3 污染阻隔原理9.4 衬垫系统9.5 覆盖系统9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计9.7 竖向阻隔系统9.8 工程案例9.1 概述-固体废弃物填埋场u定义：固体废物填埋场是指利用填埋方式消纳固体废物和保护环境的处置场地u优点：成本较低、工艺简单，可全天候运行u组成：固体废物填埋作业、渗滤液收集与导排、填埋气收集与导排、衬垫、覆盖、渗滤液与填埋气处理、安全与环境监测u关键问题：控制渗滤液的渗漏和填埋气的扩散固体废物填埋场断面示意图9.1 概述-矿山堆浸场u定义：矿山堆浸场是利用稀硫酸或氰化物溶液喷淋矿堆使将其中有色金属

2、成份浸出并回收利用的场所u设施组成：防污衬垫、筑堆设施、布液设施和贵液收集设施u关键结构：防污衬垫，它的作用是将浸出液与地下水土隔离，防止浸出液渗漏及其对地下水土的污染，减少了目标金属损失，同时阻止场外地表水、地下水进入场内矿山堆浸场示意图9.1 概述-渗滤液储存池u定义：渗滤液处理系统前设置的具有均化、调蓄功能或兼有渗滤液预处理功能的构筑物u防渗设施组成：池底部及四周的渗滤液防渗屏障u主要类型：“钢筋混凝土结构”和“土工膜防渗结构”膜覆盖系统示意图9.1 概述-污染场地u定义：指因从事生产、经营、处理、贮存有毒有害物质，堆放或处理处置危险废物，以及从事矿山开采等活动造成污染，且对人体健康或生

3、态环境构成潜在风险的场地u分类：我国污染场地数量超过100万块，包括工业、矿山、油田、固体废物处置等行业造成的污染场地，其中工业污染场地比例最高，达45%以上u治理方式：污染阻隔、原地修复、异地修复、自然修复等南通某农药厂9.2 阻隔材料-土工膜（GM）u概述：土工膜是由聚合物（含沥青）制成的相对不透水薄膜。制备材料主要包括热塑塑料、结晶热塑塑料、热塑弹性体和橡胶等。土工膜示意图土工膜分类 产品代号普通HDPE土工膜 GH-1环保用光面HDPE土工膜 GH-2S环保用单糙面HDPE土工膜 GH-2T1环保用双糙面HDPE土工膜 GH-2T2低密度聚乙烯土工膜 GL-1环保用线形低密度聚乙烯土工

4、膜 GL-2我国土工膜主要产品代号及分类9.2 阻隔材料-土工膜（GM）u物理性能指标：土工膜的物理性能指标主要包括单位面积质量和厚度。面积质量通常不得小于600g/m2 衬垫系统应选用厚度大于1.5mm的土工膜 临时覆盖常选用厚度大于0.5mm的土工膜 封场覆盖常选用厚度大于1.0mm的土工膜u 力学性能指标：主要包含拉伸性能、直角撕裂强度和抗穿刺强度等。屈服强度和屈服伸长率的技术指标分别取1144N/mm和12%直角撕裂强度的技术指标取93374N 穿刺强度的技术指标取240960N界面摩擦特性：当土工膜铺设在边坡上时，土工膜与相邻材料（包括土、土工织物、GCL等）界面的摩擦特性是一个重要

5、的控制指标，往往是填埋场稳定安全的薄弱环节9.2 阻隔材料-土工膜（GM）u水力性能指标：水蒸汽渗透系数1.010-13gcm/(cm2sPa)u耐久性能指标：通过碳黑含量、氧化诱导时间（OIT）、85C烘箱老化（最小平均值）、抗紫外线强度、耐环境应力开裂、-70低温冲击脆化性能等表征u土工膜的分配系数和扩散系数土工膜中的分配系数是指污染物在土工膜与邻界流体中浓度的比值，反映了污染物与土工膜亲和的难易程度美国有关复合衬垫结构的标准规定，当污染物在土工膜中的扩散系数达到1.010-13m2s-1，同时分配系数达到50时，基本上可以忽略土工膜作为有机污染物扩散的阻隔作用9.2 阻隔材料-土工合成膨

6、润土毯（GCL）u定义：土工合成膨润土毯，是一种以钠基或钠化膨润土为主要原料，双面覆盖土工布（膜）或塑料板，经针刺缝织或粘结的防水毯。u机理：GCL中的膨润土是粒径小于2mm的无机质，主要矿物结构体系为硅-铝-硅。在受限空间内水化后膨润土形成低透水的可塑性材料，同时挤占土颗粒间的孔隙，形成致密的低透水防渗层。u优点：透水性低、吸附能力强、耐久性好u分类：针刺法GCL，针刺覆膜法GCL和胶粘法GCLGCL示意图9.2 阻隔材料-土工合成膨润土毯（GCL）u物理性能指标：GCL的厚度值不应小于6mm 单位面积质量应不小于4800g/m2 GCL中膨润土膨胀指数应不小于24ml/2g，吸蓝量应不小于

7、30g/100g，滤失量不大于18mlu力学性能指标：宽条拉伸强度不低于800N/100mm 针刺法GCL和针刺覆膜法GCL的最大负荷下伸长率不低于10%，胶粘法GCL的最大负荷下伸长率不低于8%剥离强度不小于65N/100mmu水力性能指标：针刺法、针刺覆膜法和胶粘法GCL的渗透系数分别不大于5.010-11m/s、5.010-12m/s和1.010-12m/s GCL耐静水压值不应小于0.4MPau耐久性能：测试膨润土在0.1%CaCl2溶液中静置168h后的膨胀指数来评价GCL的耐久性能，一般要求在此工况下膨润土的膨胀指数不小于20ml/2g9.2 阻隔材料-土工织物（GT）u定义：用非

8、织造土工布指定向或随机取向的纤维通过摩擦和（或）抱合（或）粘合形成的薄片状、纤网状或絮垫状的土工布，也称无纺土工布。u分类：土工织物示意图分类标准 类别材质聚酯纤维（涤纶）聚丙烯纤维（丙纶）纤维长度短丝长丝纤维分类9.2 阻隔材料-土工织物（GT）u物理性能指标：单位面积质量为2001000 g/m2 厚度一般介于2.06.5 mm之间u力学性能指标：断裂强度分别6.525 kN/m 断裂伸长率在4080%之间 撕破强力分别0.281.25 kN 顶破强力分别2.19.4kNu水力性能指标：等效孔径应在0.050.2 mm之间 垂直渗透系数的技术指标为K(10-110-3)，K=1.09.9u

9、耐久性能：人工气候老化断裂强度保留率70%人工气候老化伸长率保留率70%9.2 阻隔材料-土工复合排水网u定义：采用热粘工艺在土工排水网的一面或者两面复合具有反滤作用的土工布而形成的土工排水材料。u分类：两肋结构和三肋结构（又称三维立体土工复合排水网，如右图所示）u 优势：占用空间小 不受边坡坡度的限制 极高的荷载下仍然能够保持长期的导排性能土工复合排水网示意图9.2 阻隔材料-土工复合排水网u物理性能指标：宽度不应小于2000 mm，幅宽偏差-0.5%厚度介于5.08.0 mm之间，厚度偏差0 单位面积质量200 g/m2u力学性能指标：纵向拉伸强度应16.0 kN/m 剥离强度0.17 k

10、N/mu水力性能指标：纵向导水率3.010-4 m2/s9.3 污染阻隔原理u 定义：污染阻隔作用是指采用天然土、土工合成材料等组成的物理-化学阻隔系统，隔离场地中污染物或腐蚀性流体，控制污染物渗流量，延迟污染物扩散过程，实现防控场地周边环境污染的目标u 系统化设计思想：阻隔工程往往由多个子系统组成，各个子系统又由若干构件组成，对各个子系统或构件服役性能的评估，特别是各个子系统或构件相互作用对系统整体服役性能影响的量化分析，将指导整个阻隔工程系统化设计，实现整体服役性能优于各个子系统或构件单独贡献叠加的效果9.3 污染阻隔原理-渗漏控制u 概述：固体废物填埋场、矿山堆浸场、污染场地等均需采取防

11、渗措施控制渗滤液及污染物的渗漏，以保护地下水土环境。常用的防渗措施包括位于场地底部和四周衬垫系统、位于场地顶部的覆盖系统、围封场地的竖向阻隔墙等。常用的防渗材料包括黏土、膨润土、土工膜、GCL、沥青等。这些材料组成单层、复合或双层防污结构，用于不同类型或不同环保要求的场地典型水平防污屏障结构形式9.3 污染阻隔原理-渗漏控制u单一黏土衬垫：主要通过控制黏土层的渗透系数和水力梯度来控制渗漏。对于固废填埋场，渗透系数要求低于1.010-7cm/s，黏土层厚度不少于2m，还需控制衬垫上渗滤液水头低于30cm，这种情况下渗流携带污染物到达黏土衬垫底部的时间为17.6年u单层土工膜衬垫：渗漏量主要取决于

12、漏洞数量、尺寸及衬垫上水头。相对欧美的填埋场（土工膜漏洞数量平均值为3个/公顷），我国填埋场土工漏洞数量平均值达38个/公顷，对应渗漏量高约一个数量级，水头高度为10m对应渗漏量比0.3m的高约2个数量级。施工质量对土工膜衬垫的渗漏控制效果是至关重要的。土工膜漏洞数量检测结果 复合衬垫土工膜渗漏量与缺陷数量的关系9.3 污染阻隔原理-渗漏控制u复合衬垫：污染物通过该复合衬垫的渗漏-扩散存在三种模式 当土工膜没有漏洞时，污染物只能以扩散方式迁移，主要取决于污染物种类及其在阻隔材料中的扩散系数 当土工膜存在漏洞时，渗漏量主要取决于下卧层渗透性及土工膜与下卧层界面的导水率，而界面导水率主要取决于两层

13、界面处接触条件，界面接触条件主要取决于土工膜平顺度及下卧层表面平顺度 当正好有漏洞落在其中一条褶皱上时，从漏洞渗漏的液体会很快扩展到缝隙网络覆盖的范围复合衬垫的渗漏-扩散模式9.3 污染阻隔原理-渗漏控制u土工膜褶皱影响：土工膜铺设后不可避免会产生褶皱，它将在土工膜和下卧层之间形成一条缝隙，相互交叉褶皱形成的缝隙可能相互连通，最终形成水力连通的缝隙网络。当正好有漏洞落在其中一条褶皱上时，此时的渗漏量与相互连通的缝隙网络总长度成正比，该渗漏量比漏洞位于土工膜平顺处的工况大得多HDPE膜铺设后褶皱 HDPE膜褶皱下面形成的水力通道9.3 污染阻隔原理-渗漏控制u复合衬垫渗漏对应的达西流速：复合衬垫

14、渗漏对应的达西流速可按下式计算：式中：m 土工膜单位面积漏洞的个数；A 渗流的横截面面积（m2）；Lz 与漏洞相连接的褶皱长度（m）；一般取 100m1000m；b褶皱的宽度的1/2（m）；一般取 0.2m;hw 土工膜上方水头（m）；土工膜与下伏衬垫界面的导水系数（m2/s）。土工膜与压实黏土层接触时取 1.010-8m2/s 1.010-7m2/s,土工膜与 GCL 接触时取 110-10m2/s 110-12m2/s；ks 土工膜下伏衬垫的渗透系数（cm/s）9.3 污染阻隔原理-扩散延迟u分类：分子扩散、机械弥散u扩散速率影响因素：衬垫材料的有效扩散系数、污染物的浓度梯度、污染物类型u

15、无机污染物：在土工膜中扩散系数极低，只通过土工膜漏洞发生渗漏，主要靠下卧CCL或天然土层来延迟扩散u有机污染物：在土工膜中扩散系数比较大，单一土工膜难以阻止有机污染物扩散，主要靠下卧的CCL或天然土层来延迟其扩散过程无机和有机污染物在复合衬垫中渗漏-扩散途径9.3 污染阻隔原理-吸附阻滞u定义：由于静电引力、化学反应等作用，在土体中迁移的污染物会被土颗粒所吸附，导致孔隙水中污染物浓度及其梯度降低，扩散速率变慢分子扩散、机械弥散u参数：用阻滞因子Rd来衡量，Rd=1+Kd/nu影响因素：土颗粒矿物成分、污染物性质、孔隙水性质等吸附阻滞作用对2m厚CCL衬垫击穿时间的影响9.4 衬垫系统-单层衬垫

16、u分类：单层压实黏土(CCL)衬垫、单层土工膜衬垫u适用范围：当天然基础层饱和渗透系数小于1.010-7 cm/s，且厚度不小于2m时，可采用天然黏土类衬垫结构；位于地下水贫乏地区填埋场可采用单层人工合成衬垫单层压实黏土(CCL)衬垫结构示意图 单层土工膜衬垫结构示意图9.4 衬垫系统-复合衬垫u常见组合：HDPE土工膜+压实黏土层、HDPE土工膜+GCLu 优势：上层HDPE土工膜具有抗化学腐蚀能力强和防渗性能优异的特点，下层CCL或GCL不仅具有较好的防渗性能，还具有扩散延迟和吸附阻滞污染物迁移的作用，两种不同性能材料优势互补，使其具有卓越的防渗阻隔效果uGCL替代压实黏土的优点：GCL厚

17、度小，节省填埋空间 GCL施工方便快捷 不受当地是否有黏土资源的限制 GCL易实现工业化生产，保证材料的连续性和均匀性 GCL抵抗不均匀变形的能力比CCL强，易修补 GCL一定程度上弥补HDPE土工膜的不足复合衬垫结构示意图9.4 衬垫系统-双层衬垫u常见组合：双层土工膜衬垫和双层复合衬垫u适用范围：如天然基础层的饱和渗透系数不小于1.010-5 cm/s，或虽然天然基础层的饱和渗透系数不小于1.010-5 cm/s，但厚度小于2 m，应采用双层复合衬垫；危险废物柔性填埋场要求采用双层复合衬垫双层衬垫结构示意图 危险废物柔性填埋场双层复合衬层结构示意图9.5 覆盖系统日覆盖和中间覆盖u分类：日

18、覆盖、中间覆盖和封场覆盖u作用：抑制填埋气的释放，同时减少降水渗入填埋场内部u日覆盖：每天垃圾填埋结束后而进行的覆盖。早期：土覆盖（20-25cm，）后期：土工布覆盖（对填埋气的释放难以较好阻隔）目前：土工膜（闭气、防水）u中间覆盖：固废填埋场短期（通常为一年）的暂时性覆盖 早期：土覆盖（覆盖成本较大，占用大量库容，粘土低渗透性层不利于渗滤液导排）后期：土工膜（挥发性有机物可以扩散）目前：HDPE土工膜（1mm以上），膜下保护层和水平集气管，降低膜下填埋气压力9.5 覆盖系统封场覆盖简易覆土压实黏土(CCL)土工膜和CCL组成的复合覆盖层在防渗层上设置砂砾排水层利用土工膜和GCL替代CCL，利

19、用土工排水网代替砂砾石排水层基于水分储存-释放的原理的土质覆盖层目前采用的覆盖层属于第三-四个发展阶段北美地区覆盖层的发展史u封场覆盖：阻止和减少雨水的入渗，同时抑制填埋气释放到大气中污染空气（可利用气体扩散层和集气管收集填埋气）。9.5 覆盖系统封场覆盖我国规范中规定的覆盖系统结构规范建议采用的封场覆盖系统的结构形式由下至上依次为：排气层、防渗层、排水层、绿化土层。u排气层：未用土覆盖的垃圾堆体宜采用连续排气层。排气层可采用碎石等颗粒材料或导气性较好的土工网状材料。u防渗层：通过直接阻挡降水入渗和间接提高上覆土层的排水或储水能力来防止地表水渗入。还能阻止填埋场产生的填埋气释放。u排水层：应选

20、用导水性能好的材料，垃圾堆体顶部宜选用碎石作为排水层，堆体边坡宜选用复合土工排水网作为排水层。9.5 覆盖系统毛细阻滞型土质覆盖系统u定义：利用粗细土层间的毛细阻滞作用提高覆盖层的储水能力或侧向导排能力，从而减少底部渗漏和填埋气逸散的封场覆盖结构。干旱及半干旱地区的毛细阻滞覆盖层从上至下依次应为：植被层其厚度应不小于15cm 储水层应采用性能良好的粉土、粉质黏土、细砂或再生细粒料等 导气层应采用导气性良好的粗砂、碎石或再生骨料储水层与导气层之间应铺设一层无纺土工织物，对细粒土和粗粒土起到隔离作用。干旱及半干旱地区毛细阻滞层9.5 覆盖系统毛细阻滞型土质覆盖系统湿润地区采用的毛细阻滞覆盖层结构从

21、上到下依次为：植被层其厚度应不小于15cm 储水层应采用性能良好的粉土、粉质黏土、细砂或再生细粒料等 导排层应采用导水性能良好的粗砂、碎石或再生粗骨料等 低渗透性层应采用渗透性能较低的CCL 导气层应采用导气性良好的粗砂、碎石或再生骨料储水层与导排层、低渗透CCL与导气层之间应铺设无纺土工织物。湿润地区毛细阻滞层9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计场址选择u 主要因素：环境因素、经济因素和社会因素u 选址条件：当地的地形、地质和地下水条件适合于设计、建造和运行废料场，建废料场对环境影响最小；地基土和岩石中地下水的流动规律与变化都十分清楚，万一废料坑泄漏时，污染物的运动规律可以掌握；便于设

22、置观测点，保证可以检测污染液，出现事故时可以了解污染液的动态；万一出现事故时，污染液有地方容纳，并能及时采取补救措施u 其他因素：地下水深度希望坑底距地下水位较远；降水条件以雨水较少的地方为佳，尽量减少入渗；当地地震烈度应考虑地震对系统的影响；有害与放射性废料应考虑对周围环境的影响和有无有效防护条件等9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计沉降估算u固结沉降（垃圾自重引起）mv、Cc垃 圾 的 体 积 压 缩 系 数，（kPa）-1和 压 缩 指 数（无 量 纲），其 中 Cc值的变化范围大致在0.17-0.36；H垃圾厚度，m；e0初始孔隙比；v垃圾重引起的平均压力，取v=1/2LH，kP

23、a；L垃圾容重，应现场实测，kN/m3；p1、p2最终压力和初始压力，kPa或u长期沉降Ca次压缩指数，即一个对数时间周期内孔隙比的变化，无量纲；tc、t完成主固结和计算次压缩的时间。Ca平均值可取0.2（变化值0.320.13）。有资料认为，在大约10年时间后，Ca将接近一个常量，约为0.010.029.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计稳定性评估u 主要内容：坑边坡稳定按极限平衡原理，采用传统的圆弧滑动和楔体滑动法分析，分析中采用天然土的抗剪强度指标 衬垫系统稳定衬垫土工膜的失稳可能以强度不足被拉断，或因拉力过大而被拔出的形式出现 垃圾堆积体稳定堆积体可能的失稳形式：(a)内部破坏(b

24、)衬垫以上楔体破坏(c)土工膜被拔出(d)土工膜被拉断9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计排水系统u 作用：降低作用于其下防渗层的水头。最低要求是符合规范所需的作用于衬垫层中第一层膜的最大压力水头小于30cm。确保坡体稳定。特别指的是入渗雨水或沥滤液均可在排水层中无压横向排泄，不在其上封盖土层或底部垫层中产生向坡下的渗流，避免渗透力作用u 封盖层边坡土工复合排水网设计时应考虑植被土层饱和，不计表面径流层厚度。在饱和状态下，进入土工复合排水网的渗透水流量可较易确定，水在向下单位水力梯度下流动，其渗流速度等于植被层的水力渗透系数，如右图。填埋场封盖中水的渗流和复合土工合成材料9.6 土工合成

25、材料在垃圾填埋场的应用设计排水系统u 封盖层边坡土工复合排水网应用达西定律，渗入复合排水体的流量为从坡址处排出复合排水体的水量为式中：ks和kg土和土工复合排水网的渗透系数，m/s；Lh土工复合排水网排水方向的水平距离，m。令进入复合排水体的流量等于排出的流量，可求得土工复合体所需的导水率如下：极限导水率可推导为u缓边坡中的土工复合排水网Giroud和Houlihan（1995）提出tmax简化算法：式中j无量纲修正系数（变化范围为0.881.00），其定义如下：对于土工网，tmax变得很小，且可简化为下式9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计渗漏量u 概述：复合衬垫上部分为土工膜，下部分

26、为压实粘土（CCL）或GCL，土工膜作为第一隔离层，CCL或GCL用来封闭土工膜或接缝的孔洞。GM/GCL复合衬垫优于GM/CCL衬垫，与通过土工膜上孔洞的渗漏量相比，通过复合衬垫土工膜本身的渗透量可以忽略，此时只考虑通过孔洞的渗漏量。如果土工膜上有孔洞，液体首先通过孔洞，继之在土工膜和低透水土之间的缝隙中分散流动一定距离，最后透过低渗透土，在GM和低渗透土之间的流动称为界面流，由界面流覆盖的区域称为湿化区。复合材料中液体运移9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计渗漏量u 概述：接触良好，是指土工膜铺设得皱折尽可能少，其下低渗透土层充分压实且表面光滑；接触不良，指土工膜铺设得有大量皱折，且

27、或置于其下的低渗透土未很好压实，并且表面不光滑。复合衬垫上土工膜孔洞形状不同时，通过的渗漏量计算公式如下：直径为d的圆形孔洞边长为b的正方形孔洞宽为b，长度不定的孔洞宽为b，长为B 的矩形孔洞9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计u 填埋场封盖坡体稳定概述：在封盖系统中，常将集液层或保护层置于GM、GCL或CCL层上，倾斜的封盖系统存在稳定的问题。稳定问题：如集液层由于重力向下的分力大于界面上的剪切阻力时，则衬垫（封盖）失稳下滑，甚至拉断土工合成材料或从锚沟中拉出等。安全系数取值：土工合成材料和封盖土的剪切强度往往小于土的抗剪强度，系统极限平衡安全系数Fs的校核主要发生在交界面上。如果所得

28、Fs小于1.0或不满足设计要求，则要考虑加筋措施。如果是填埋场垫层集液层土体，由于固体垃圾在坡脚提供一定的反压效应，故可选择较小的值，而对于封盖土体，由于要维持填埋场长达几十年的使用期限，则应选择较大的Fs。衍生气体压力作用下坡体的稳定9.6 土工合成材料在垃圾填埋场的应用设计u 填埋场封盖坡体稳定 渗透压力和孔隙水压力的影响封盖土饱和并有沿坡面向下的渗流时，作用于封盖土层上的渗透力为则坡体稳定安全系数为当土工复合排水网有足够排水能力时Fs变为u 气体压力对封盖稳定性的影响对于没有循环沥滤液的分层城市固体垃圾填埋场，假定典型的产气率qgas为6.2410-3m3/kg/year（有循环沥滤液的

29、填埋场产气量较大）。紧靠于封盖层下单位面积的气体流量Qgas(m3/year/m2)可用下式估计：假定流体为层流，符合达西定律。由此得片状集气层产生的最大气体压力max定义为：9.7 竖向阻隔系统u功能与作用：一般用于管控污染场地中污染物向外界扩散，同时控制外界地下水流入污染场地。类型 特点土-膨润土墙通 过 开 槽 和 回 填 土-膨 润 土 混 合 填 料 形 成，渗 透 系 数 通 常 不 大 于110-7cm/s，柔性好，造价比较低，施工方便。水泥-膨润土墙施 工 方 法 与 土-膨 润 土 阻 隔 墙 类 似，渗 透 系 数 通 常 在10-6cm/s 数 量 级，与 土-膨润土阻隔

30、墙相比，墙体材料强度较高，压缩性较低，可用于斜坡场地。土-水泥-膨润土墙施 工 方 法 与 土-膨 润 土 阻 隔 墙 类 似，渗 透 性 也 相 当，墙 体 材 料 强 度 与 水 泥-膨润土相当。HDPE 膜竖向墙防 渗 性 和 耐 久 性 较 高，渗 透 系 数 可 达10-8cm/s，HDPE 膜 搭 接 施 工 需 要 特 殊的工艺，材料价格较高。塑性混凝土墙渗 透 系 数 通 常10-6cm/s 数 量 级，墙 体 材 料 的 刚 度 和 强 度 比 水 泥-膨 润 土 刚 度高，施工深度比较大。水泥搅拌桩墙渗 透 系 数 通 常10-6-10-7cm/s 数 量 级，防 渗 性

31、能 取 决 于 搅 拌 桩 之 间 的 搭 接 效 果，而搭接效果取决于桩的垂直度和施工质量，施工质量较难以控制灌浆帷幕 防渗质量难以保证，缺乏可靠的质量检测手段与措施。不同类型竖向阻隔系统特点9.7 HDPE膜-膨润土复合阻隔墙材料与结构u HDPE膜作为防渗主材，其渗透系数低，还具备抗化学腐蚀性能和使用寿命长(100年)等特点。HDPE膜-膨润土复合阻隔墙u HDPE膜的连接构件HDPE膜连接采用一种“扣和栓”的结构类型，运用亲水填料或密封胶进行密封止水。图为两种常见连接锁扣类型，锁扣中安放有止水条。公母型锁扣 E型锁扣u 回填材料HDPE膜插入后回填土-膨润土墙或水泥-膨润土混合填料。主

32、要由膨润土泥浆、水泥及一些添加剂配制而成。9.7 HDPE膜-膨润土复合阻隔墙设计要点u 平面布置应综合考虑场地地质构造、地下水流向与流速、地形、地下污染平面范围、场地红线与已有构筑物、场地地下管线等，宜采用围封型式围住整个填埋场。u 阻隔墙墙体厚度应综合考虑场地水文地质条件、土层分布及渗透系数等u 阻隔墙深度应综合考虑场地地质构造、土层分布、土层渗透系数、地基稳定性、污染深度、承压水层水头等19.7 HDPE膜-膨润土复合阻隔墙施工工艺墙施工一般采用液压抓斗成槽机成槽、泥浆护壁，在沟槽内插入HDPE土工膜后，进行回填材料浇筑，最终形成一道地下连续阻隔墙。导墙制作 抓斗开挖成槽 清底 HDPE

33、膜下设 灌注回填材料成墙 覆盖养护GCL复合阻隔墙施工工艺流程图9.7 HDPE膜-膨润土复合阻隔墙质量检测维护u土工膜的完整性检测利用电学检测方法(双电极法)，在施工过程中，需对每幅HDPE膜都进行过程性检测。竖向阻隔墙全部施工完成以后，对整圈的土工膜竖向阻隔系统进行完整性检测。u施工过程阻隔墙回填料的质量检测施工完工后，宜对墙体原位渗透系数进行测试或钻孔取芯测试渗透系数。u阻隔墙的阻隔效果长期监测应在阻隔墙的外侧3m距离内设置地下水水质监测井，监测频率宜每13月测试1次。9.7 GCL复合阻隔墙材料与结构u定义：GCL复合阻隔墙是由GCL与低渗透性回填料组成的新型复合竖向阻隔技术竖向阻隔专

34、用GCL复合构件示意图u GCL复合构件GCL复合构件是为实现GCL在沟槽内垂直铺设而对其定制化生产而成的。u 低渗透性回填材料低渗透性回填材料可选择土-膨润土回填料、水泥-膨润土回填料、塑性混凝土回填料等阻隔墙体材料。u 复合阻隔结构复合阻隔结构可根据场地条件和工程要求选择适宜种类的GCL复合构件和低渗透性回填料进行组合，以满足不同类型污染场地对竖向阻隔性能要求。9.7 GCL复合阻隔墙设计要点u GCL选择根据场地污染情况和防渗等级要求选择GCL类型及铺设层数。现场污染较轻，选用常规颗粒型GCL即可；现场污染严重且防渗等级要求较高时，需选择防渗性能更好的粉末型GCL或覆膜型GCL。u 低渗

35、透性回填料选择根据墙体防渗性能和刚度需求，沟槽回填可以选择以下低渗透性回填材料：土-膨润土回填料（SB）：不要求承重，对墙体刚度要求小，对墙体防渗要求较高 水泥-膨润土回填料（CB）：对墙体刚度有一定要求 塑性混凝土回填料（PC）：兼顾承重与防渗，且对墙体刚度要求较高9.7 GCL复合阻隔墙施工工艺GCL复合阻隔墙施工一般采用液压抓斗成槽机成槽、泥浆护壁，在沟槽一侧或两侧贴壁铺设GCL复合构件，然后回填低渗透性墙体材料，形成复合阻隔屏障。该复合阻隔墙施工重点为GCL复合构件的垂直铺设，操作步骤如下：成槽后，检测成槽质量 提前安装GCL复合构件 展开GCL复合构件，放置配重块及测量绳 下放GCL

36、复合构件，记录下降深度 到达设计深度后，在两端放置接头箱 接头箱下设后，固定GCL复合构件 浇筑回填低渗透性墙体材料后，施工连接槽19.7 GCL复合阻隔墙质量检测u 内容：工序质量检测、GCL复合构件施工质量检测和墙体质量检测 GCL复合构件铺设施工质量检查应包括：GCL复合构件下放深度、GCL复合构件铺设宽度、GCL复合构件搭接宽度。为检测GCL搭接后防渗性能的变化，可以在室内开展模型试验测试搭接后GCL材料的渗透系数。由于GCL下放时处于护壁泥浆环境中，或者在搭接区域涂抹搭接膏，护壁泥浆和搭接膏都能够起到良好的密封防护性能，因此模型试验测试应模拟这两种接触条件，测试了两种条件下GCL搭接

37、部位的渗透系数。9.8 工程案例杭州天子岭垃圾填埋场u 工程概况天子岭填埋场位于浙江省杭州市北郊青龙坞山谷，由已经封场的第一垃圾填埋场和正在运行的第二垃圾填埋场组成。一埋场采用垂直灌浆帷幕防渗技术防止渗滤液对下游污染。二埋场采用水平衬垫和垂直帷幕结合的防渗阻隔技术。设有防渗阻隔系统和排渗导气系统。防渗阻隔系统即整个库区底部和坡面铺设HDPE膜和GCL，并在垃圾坝处设置帷幕灌浆的垂直防渗工程。排渗导气系统即利用预先埋设和同步埋设的盲沟和沼气井收集垃圾渗滤液和填埋气体，垃圾渗滤液依次流入污水调蓄池和污水处理厂。天子岭垃圾填埋场剖面图u 污染阻隔系统二埋场填埋库区中各个区域衬垫结构形式如图：底部水平

38、区域自上而下衬垫结构由土工织物、砾石导排层、土工织物、HDPE双光面土工膜、GCL、HDPE双光面土工膜、粘土地基组成；斜坡区域高程45m75m范围内，采用单糙面的土工膜，具体形式为土工织物、HDPE单糙面土工膜、GCL/基底；斜坡区域高程75m以上，采用双糙面的土工膜，具体形式为土工织物、HDPE双糙面土工膜、GCL/基底。二埋场库底渗滤液导排和水平防渗结构9.8 工程案例杭州天子岭垃圾填埋场u 衬垫系统现场铺设情况二埋场防渗衬垫铺设图 场底衬垫系统现场铺设情况9.8 工程案例杭州天子岭垃圾填埋场u 污染阻隔系统 土工织物与土工膜界面和土工膜与GCL界面的强度是填埋场稳定安全的薄弱环节。根据

39、实际情况，在填埋库区底部铺设衬垫系统，实现了环保目标，但同时带来的稳定安全隐患。为保障库区现状堆体和后续堆高堆体的稳定性，根据堆体稳定安全的评估结果采取了相应的长期稳定安全控制及增容措施。堆填至不同平台时堆体稳定性情况9.8 工程案例杭州天子岭垃圾填埋场u 封场覆盖 为提高堆体稳定性、提高库区生态水平，堆填达到设计标高后应及时进行封场和生态修复。2010年3月，在已封场的一埋场上方，建成了一个生态公园。生态公园总绿化面积约8万平方米，园内游步道长1400米，种植“市树香樟、“市花”桂花等103种植物1万多株，生态公园每天吸收二氧化碳约7.6吨，产生氧气5.5吨，可为7万多人提供1天的需氧量。杭州天子岭一埋场生态公园9.8 工程案例杭州天子岭垃圾填埋场Thanks