浅谈垃圾填埋场垂直防渗实施技术路线

曾炜，周振，宋兴龙

（湖南省建筑设计院集团股份有限公司，长沙 410000）

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[1]。

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≤10-7cm/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。

图1 水工环地质调查

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[2]。二者适用性及优缺点如表1 所示。

表1 工艺对比

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[3]，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[4]，确保有效搭接宽度，本项目设计成桩直径φ=600 mm，桩心距n=400 mm，并采用双排桩，如图2 所示。

图2 双排高压旋喷桩设计

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。

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10-6cm/s 级，为基本合格。

表2 抽样钻孔注水试验渗透系数

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10-6~10-7cm/s，难以达到10-7cm/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。

图3 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。