填埋场防渗系统

填埋场的防渗系统

防渗系统设计是现代卫生填埋场区别于传统垃圾填埋场的重要标志，防渗系统的选择直接影响到防渗效果。对填埋场进行防渗处理，一方面是防止渗滤液污染附近水体；另一方面是防止地下水浸入填埋场，造成渗滤液水量的大幅度上升。

我国标准规定卫生填埋场必须设防渗系统。其中，天然粘土防渗层标准为：底部和周围的粘土层厚度>2m，渗透系数<10-7cm/s；人工防渗层标准为：渗透系数<10-7，抗压强度必须>0.6Mpa，不因填埋辗压而断裂，厚薄均匀,能抵卸坚硬物体的刺划，能适应剧冷剧热变化等。

一般，填埋场的自然地质条件不足以符合自然防渗的要求，所以，需要采用人工防渗措施，以达到防渗目的。人工防渗系统主要包括垂直防渗和水平防渗两种形式，采用何种防渗方式，取决于填埋场的工程地质、水文地质及当地经济条件等因素。 1 垂直防渗

垂直防渗，一般在填埋场区为一相对独立的水文地质单元时采用。这种方法比较经济，而且施工简便。它通常是在场区地下水汇集出口处、地质条件较好的基岩上设置截污坝及帷幕灌浆垂直防渗措施。利用压力灌浆方法将地下水出口的风化岩石裂隙或透水层孔隙充填封闭，自谷底向两岸延伸来阻拦填埋场底部的渗滤液，使之不向下游及邻近地区渗漏。 2 水平防渗

水平防渗是目前国内外垃圾填埋场使用最广泛的防渗技术，是指在填埋场的基础底部铺设水平屏障以封堵场区内渗滤液垂向迁移。它主要包括场地平整、防渗衬里材料的选择和防渗层结构设置等内容，同时还要考虑与上部渗漏导排系统以及下部地下水导排系统的结合。目前我国填埋场的水平防渗方法有以下4 种：

①粘土防渗层。它要求天然粘土层土质良好，能够满足防渗性能标准。土壤要求透水率<10-7cm/S，液体限度>30%，塑性>1.5，PH>7，与预计渗滤液能相容，渗透性不能因与渗滤液接触而增加。曾经是传统垃圾卫生填埋场所采用的一种方式，实际上填埋场很少能够找到要求符合的场地，强行使用，效果极差。

②膨润土防渗层。这是在当地土质条件不太理想的情况下，采用适当的粘土添加一定比例膨润土，均匀搅拌后按一定工艺进行施工形成的防渗层。

③高密度聚乙烯(HDPE)防渗层。当填埋场地基不能满足渗透系数标准时，需建人工不透水层，以保证渗滤液不渗漏到地基中。单层 HDPE 膜作为防渗层，是我国卫生填埋场目前应用比

较多的一种防渗处理方式，因为单层 HDPE 膜防刺穿效果差，所以效果不是很好。 ④土工合成材料膨润土垫(GCL)和 HDPE 双层防渗层。这是国外较为普遍采用的防渗方式，它代表着今后我国垃圾卫生填埋场防渗层发展的方向，能够保证防渗的安全性，效果比较好。 3防渗材料

如何选择合适的防渗材料应视填埋场的具体情况而定。防渗材料有黏土和人工合成材料两大类。如果采用天然粘土作衬垫,其粘土的渗透性能、场底及四壁粘土厚度均应符合规定。如采用人工合成材料，还需要抗压强度>0.6MPa [3]，以及具有耐碾压、耐刺性能。 黏土

黏土是天然的填埋场衬垫材料。黏土衬层除具有防渗作用外，还具有吸附降解渗滤液中金属离子、有机质的功能，起到一定的净化作用。

但同时黏土衬层也存在着许多不足[4]：( 1)黏土的含水率和压实程度对其渗透性有很大的影响；( 2)压实黏土易发生干燥、冻融和收缩裂缝的情况，防渗性能下降；( 3)容易与废物中的物质发生化学反应。

防渗性能好的黏土是填埋场防渗衬层的理想材料，但从严格意义上讲，黏土只能延缓渗滤液的渗漏，不能达到防渗技术标准的要求。 人工合成材料

人工合成材料包括高密度聚乙烯(HDPE)膜、低密度聚乙烯( LDPE)膜、聚氯乙烯( PVC)膜等。目前，人工合成材料中使用最广泛的防渗材料是HDPE 膜，其主要成分为约 97% 的高密度聚乙烯，约2%的炭黑， 0．5%～ 1．0%的稳定剂和抗氧化剂[5]。它具有以下优势： （1）防渗性能好，渗透系数达10-12cm/s。

（2）机械强度高，屈服伸长率为13%，断裂伸长率达到700% [5]。

（3）化学稳定性、耐腐蚀性以及抗环境应力开裂性能良好，抗老化，使用寿命较长，可达50年。

（4）施工技术相当成熟。HDPE 膜在国内外应用广泛，使用经验丰富。 （5）气候适应性强，抗热胀冷缩性能好。

（6）与粘土具有很强的互补性，与之共同构成防渗结构层，能够提高防渗性能。 （7）性价比合理。防渗材料的选择不仅要达到防渗要求，也要考虑经济上的合理性。填埋场的防渗层的HDPE 膜厚度在1.5～2.5 mm即可，相比厚的土工膜，大大节省了开支。

虽然HDPE 膜的使用也存在着一些问题，但是可以通过相关技术措施来解决： （1）抗不均匀沉降能力较差，可通过地基处理解决。

（2）抗穿刺能力较差。易被垃圾场地基地层中的尖锐物如石子硌破，可通过粘土隔离措施或者是土工膜与无纺布结合方式使用提高耐刺能力4防渗系统构造

根据我国现行规范1，采用天然粘土防渗衬层要求压实后的粘土饱和渗透系数小于1．0

［］

［5］

。

× 10-7cm/ s，且防渗层的厚度不小于 2 m。对于人工防渗层又分为单层防渗和双层防渗。对于天然基础层饱和渗透系数小于1．0 × 10-5cm/ s，且厚度不小于2 m 的，可以采用单层人工合成防渗衬层；不能满足要求的则采用双层人工合成防渗衬层。

单一防渗层有单层 HDPE 膜防渗层和压实粘土防渗层两种。单层 HDPE 膜防渗层结构简单、施工容易、投资较省，但是防渗安全性差。一旦 HDPE 膜的某处破损，下面土层的渗透系数大，渗滤液极易通过破损处流出，使得整个防渗层失去防渗作用[7]，污染地下水及地表水。

复合防渗层有 HDPE 膜与压实粘土构成的，也有双层 HDPE 膜(中间含 HDPE 网格)的。这种结构比较复杂，施工比较困难，投资相对较高，但其防渗安全性很高。因为即使单层 HDPE 膜发生破损，渗滤液通过破损处流出，但很快又会遇到另一层 HDPE 膜或是压实粘土层，能够有效防止渗滤液继续渗漏，这样，整个防渗层仍能继续发挥防渗作用[7]。 4.5场地防渗系统法案的选定

根据原始资料可知，本工程拟建场区的天然基础层主要是以淤泥质潮沙泥、红土以及砖红土为主，渗透系数为8.0×10-4m/s>10-5cm/s，不满足单层防渗结构的条件要求，所以选择双层防渗系统；场址的地下水稳定水位埋深0.8m，水位较低，而且不是独立的水文地质单元，也没有不（弱）透水层，属于渗透性场地，故不宜采用垂直防渗系统，须采用水平防渗系统。值得注意的是，由于海口降雨量较大，所以填埋区必须要采用严格的雨污分流，以减小垃圾渗沥液的产生量；而且还必须装设填埋气体导排井并且有配套的抽气、燃烧设施。

防渗材料方面，在人工合成膜中选用了性能较优，国内外使用较广泛的高密度聚乙烯（HDPE）防渗膜。因其抗穿刺能力较差，而黏土抗刺穿性能较好，又与HDPE膜有很强的互补性，所以使二者共同构筑防渗层，这样不仅解决了防刺穿问题，而且能显著提高防渗性能，一举两得。此外，借鉴了德国的防渗层结构标准要求，为保证压实度，采用了两层的压实黏土衬层。 参考文献

生活垃圾填埋场污染控制标准 生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范

生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范

李颖，郭爱军．城市生活垃圾卫生填埋场设计指南［M］．北京:中国建筑工业出版社， 2005． 谭家声，张立国． HDPE 防渗膜在垃圾填埋场中的施工［J］．中国科技博览， 2010( 12) : 13．

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