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帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场中的应用.doc

帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场中的应用.doc

上传者: 爱梦梦真是太好了_ 2017-09-08 评分 5 0 184 25 837 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场中的应用doc》,可适用于经济金融领域,主题内容包含环境岩土工程学期论文级地质工程专业第期李玉花等:灰色聚类法在膨胀土分类中的应用环境岩土工程学期论文级地质工程专业帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场中的应用符等。

环境岩土工程学期论文级地质工程专业第期李玉花等:灰色聚类法在膨胀土分类中的应用环境岩土工程学期论文级地质工程专业帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场中的应用摘要:首先阐述了填埋场防渗设计的必要性论证了帷幕灌浆防渗技术在垃圾填埋场防渗中应用的可行性。然后分别结合工程实例系统的介绍了帷幕灌浆防渗技术在山谷型和平原型垃圾填埋场中的应用包括在山谷型填埋场中的修建、渗漏段应急处理、填埋场扩容等方面的应用以及平原型填埋场修建、运营阶段的应用。最后总结了垃圾填埋场防渗技术的帷幕灌浆法作为垃圾填埋场防渗技术的优势与不足并结合我国国情展望了帷幕灌浆技术在我国的应用前景。关键词:垃圾填埋场帷幕灌浆防渗设计中图分类号:TU文献标识码:AApplicationofcurtaingroutinginlandfillsLiuPeng(SchoolofCivilEngineeringandMechanics,LanzhouUniversity,Lanzhou,)Abstract:demonstratesthecurtaingroutingantiseepagetechnologyapplicationfeasibilityinthelandfillantiseepagedemonstratesthecurtaingroutingantiseepagetechnologyapplicationfeasibilityinthelandfillantiseepageAndthencombinedwithengineeringexamplethepaperintroducesthetechnologyofcurtaingroutingantiseepageofapplicationintheplaintypeandvalleytypelandfills,leakagesectioninthelandfillsiteemergencytreatment,landfillexpansionofapplication,andplainlandfillsite,theoperationalphaseoftheapplicationFinallysummarizesthelandfillantiseepagetechnologyofcurtaingroutingmethodaslandfillantiseepagetechnologyadvantagesanddisadvantages,Andcombinedwiththesituationofourcountry,prospectedtheapplicationprospectofcurtaingroutingtechnologyinourcountryKeywords:landfill,curtaingrouting,waterproof垃圾填埋场防渗目前卫生填埋法依然是国内外处理城市固体废弃物最有效、最经济也是应用最广泛的一种方法。而在生活垃圾填埋场设计、建设和运行过程中填埋场的防渗结构的防渗效果是填埋场正常运行的关键问题之一。据美国环保署(USEPA)调查资料显示美国有的垃圾填埋场因泄漏问题污染地下水。已有的研究成果和试验资料表明生活垃圾填埋场一旦对地下水或地表水水体造成污染其危害往往要延续很长时间且采用任何治理措施消除这种污染都非常困难。因此生活垃圾填埋场必须根据场地的工程地质和水文地质条件设置相应的防渗结构。我国现行的国家标准《生活垃圾填埋污染控制标准》(GBmdash)在第部分中明确规定生活垃圾填埋场设计应包括防渗工程防渗工程包括水平防渗和垂直防渗相结合的工艺并且防渗层的渗透系数Kleltimescm/s。水平防渗主要就是利用天然不透水的岩层当下伏地层渗透性不满足要求时可以通过铺设由土工织布和粘土等组成的复合防渗结构垂直防渗主要指的是混凝土截污坝、粘土心截垃圾坝、防渗墙、帷幕灌浆等方法。我国大多数的填埋场都是建设在山谷地带并且很多直接以不透水的基岩作为底部渗漏主要是横向的并且我国帷幕灌浆技术已经比较成熟相比于截污坝经济优势巨大因此其在垃圾填埋场中的应用前景十分广阔。帷幕灌浆防渗技术在生活垃圾填埋场中应用的可行性帷幕灌浆是将浆液灌入岩体或土层的裂隙、孔隙形成连续的阻水帷幕以减小渗流量和降低渗透压力的灌浆工程。世纪以来帷幕灌浆一直是水工建筑物地基防渗处理的主要手段对保证水工建筑物的安全运行起着重要作用。从帷幕灌浆技术近百年来在水工建筑防渗施工中的成功应用来看帷幕灌浆能与周围岩土胶结成整体有效的的降低岩土层渗透系数具有良好的防渗性能。并且施工快速灵活可以根据工程情况选用不同浆液设置不同的排数随时补强。将帷幕灌浆技术应用在生活垃圾填埋场中应充分考虑到填埋场所产生的渗滤液对防渗结构的特殊要求。目前研究表明填埋场垃圾渗滤液水质受垃圾成分的影响很大组分比较复杂且与填埋场的使用年限有关。资料表明国内填埋场垃圾渗滤液中主要污染物是有机污染物、氨氮、磷、重金属等PH值一般在~间。因此垃圾渗滤液具有较强的腐蚀性。在防渗工程中使用的防渗材料必须具有良好的抗侵蚀能力并具有一定的耐久性才能满足工程防渗的需要。帷幕灌浆能否应用于此类防渗工程的关键在于灌浆材料的抗渗性和耐久性是否能满足设计要求。目前我国在此类防渗工程中的灌浆材料多采用水玻璃类材料(例如硅酸钠浆液)。该类材料具有良好的化学稳定性凝胶体不易受酸、弱碱、盐溶液等物质的侵蚀同时在垃圾渗滤液中浸泡体积不会收缩稳定性能良好。抗渗性能好材料渗透系数能达到K=~cms。综合上述帷幕灌浆优良性能、对垃圾渗滤液的适应性以及其本身具有的造价低廉的特点可以得出帷幕灌浆防渗技术在生活垃圾填埋场中具有很好的适用性帷幕灌浆在山谷型垃圾填埋场中的应用山谷型垃圾填埋场的特点我国早期修建的标准生活垃圾填埋场大多选在山谷地带山谷地带的覆盖层大多为残坡积物和分布于沟谷的冲洪积物构成这类覆盖层胶结差结构松散孔隙大渗透性很大。并且山坡地带为地表和地下水的补给区水活动性强。因此这种地区渗滤液如果处理不好极易扩散污染周围的水体。垃圾填埋场一般要修建在相对致密完整的基岩之上基岩渗透性一般不大。因此对于此类填埋场横向防渗是关键的问题。单独作为填埋场防渗措施当确保填埋场至于完整致密的基岩之上并且基岩的渗透性满足Kleltimescm/s并且地下水不存在越过山岭的补给。此时防渗主要是横向的防渗可单独采用帷幕灌浆防渗技术。防渗的关键就在于帷幕灌浆体的渗透系数是否满足要求所以在施工前必须进行室内和现场的灌浆实验分析不同材料、排数的帷幕灌浆是否满足防渗要求最后确定所采用的防渗帷幕的形式及帷幕的深度和灌注的地段。施工时必须将钻孔打到相对不透水的地层中并在施工后检查帷幕的渗透性对不满足要求的需进行补灌。问题的关键在于做好填埋场运行后的对周围的水体和土体长期的监测一旦发现有污染物泄漏超标的情况应仔细查找相应的泄漏段采用增设帷幕排数或者加大帷幕灌浆的深度的方式对防渗结构补强。存在的主要缺点就是帷幕灌浆作为单独防渗措施不能够完全隔离地下水和渗滤液的联系将有可能使填埋区的地下水汇聚到填埋场底部导致渗滤液产生量的增加(污染物总量没有增加)。同时由于帷幕灌浆不能完全隔离帷幕上下游地下水的水力联系因此对下游的地下水可能造成轻微的污染。综上帷幕灌浆作为单独的防渗措施受限于填埋场必须位于相对独立的、小的水文地质单元中。同时也存在这一定的缺点难以克服。但是对一些水文地质条件具备经济实力较差同时又急需一定规模的垃圾填埋场帷幕灌浆防渗方法是可供选择的方案。已建垃圾填埋场发生渗漏的补救措施我国在上个世纪建造的垃圾填埋场由于收到当时的经济技术条件的制约很多存在着防渗设施不完备造成部分填埋场已经发生泄漏或存在泄漏的风险。对于山谷型的填埋场潜在泄漏风险主要是横向泄漏。因此帷幕灌浆可以很好的运用。浙江省临安市垃圾填埋场就是一个典型的山谷型垃圾填埋场。其垃圾渗滤液采用生物塘处理工艺。下方按设计为顶宽m下宽m坝高m的粘土挡水坝。实际施工时.因坝体采用了风化岩面土代替粘土筑坝结果造成该挡水坝严重渗水。因挡水坝渗水垃圾渗滤污水无法截流并进行生化处理同时渗出污水严重污染了下游农田和水塘造成了环境污染。该工程急需进行补救加固处理。根据工程土质特点和建设单位的经济情况最终施工方选择了压密注(灌)浆法进行补救加固。实施时采用lmtimesm双排注孔灌注压力为.mdash.MPa从基底下.m至坝面进行水泥注浆。加固坝长m平均坝高m。注浆形成了有救厚度约.m的水泥土坝仓整个补救工程费用约万元。投人使用后抗渗效果良好补救成功达到了经济的要求。在山谷型垃圾填埋场扩容中的应用目前随着经济的发展生活垃圾产生量日益增多同时产生垃圾最多的大城市中土地资源十分稀缺原来的垃圾填埋场大多在超负荷运作。主要是因为新的填埋场选址困难、施工进度慢。因此对山谷型的填埋场进行扩容成了解决垃圾处理问题的首选。扩容无非两种方案一种是增加填埋高度另一种就是增加扩大面积。增加填埋高度后除了需要对填埋场的力学稳定性做出评价还需要考虑到渗滤液产生量以及渗透压力增加带来的后果因此必须对原有的防渗结构进行补强同时又不能对原有的防渗设施造成过大的扰动以免发生更严重的泄漏事故此时即可采用灌浆包裹原有防渗结构的措施从而保证填埋场容量增大后不至于发生渗漏。对于山谷型填埋场增大面积由于三面受限只能沿着沟谷向山前推进。防渗坝体需要向沟谷下游推移因为坡脚处基岩埋藏很深此时防渗坝体就需要修建在松散的岩土层之上并且由于坝体下移渗滤液渗透压力也会增加据需要更高的防渗措施。考虑实际的地质情况和经济成本的压力帷幕灌浆便成为合适的选择。在坝体下方及填埋场的两侧设置直到基岩的帷幕灌浆就能有效的防止渗滤液的渗漏。杭州市天子岭第一填埋场位于杭州市北郊半山镇石塘村皋亭山西侧的青龙坞内是我国第一个正规标准建设的山谷型城市生活垃圾卫生填埋场也是我国第一个采用帷幕灌浆防渗技术作为防渗设施的填埋场。设计库容万m。于年正式投产使用于年填满。为了填埋场的延续需要扩大库容在原有填埋场的基础上将原垃圾坝向下游移m作为天子岭第二填埋场。在为第二填埋场进行环境评价时从监测资料显示杭州天子岭填埋场作为我国第一个采用防渗帷幕防止渗沥液污染地下水的工程实例防渗效果是很明显的。正如《杭州市第二垃圾填埋场环境影响报告书》所说:ldquo杭州市第一垃圾填埋场近年来的运营没有对场区地下水造成明显的污染影响截污坝以及帷幕灌浆对于防止垃圾渗沥液的下渗污染发挥了一定的作用。helliphellip填埋场垃圾渗沥液对场区地下水存在轻微的污染影响。rdquo因此在对第一填埋场进行扩容时仍然采用了混凝土垃圾防渗坝加防渗帷幕的施工措施从监测资料显示防渗效果良好。从以上的论述可知帷幕灌浆防渗技术因为其防渗效果好经济便于随时补强等优点在山谷型垃圾填埋场中具有广泛的应用。帷幕灌浆在平原型垃圾填埋场中的应用平原型垃圾填埋场的特点早期的垃圾填埋场大多数都是选在山谷地区由于目前垃圾产生量的日益增长早期填埋场以远不能满足要求对于用地紧张的东部城市地区在没有合适的地区选址时只能选择在平原地区。平原型垃圾填埋场不是相对独立的水文地质单元因此在采用帷幕灌浆防渗技术时因为并不能完全阻止渗滤液的渗流所以一定要慎重考虑一般是与其他的防渗措施组合使用。基坑开挖施工期一般平原型的垃圾填埋场为了增大库容与平衡土压力场区一般采用半地上半地下的方式基底常位于地下水位以下~m的位置因此基坑开挖时的降水将是难以避免的问题如果采用常规的建筑施工降水方案对于面积几万到几十万平方千米的填埋场施工期的降水费用将会是巨大的。而当垃圾填埋场采用帷幕灌浆防渗技术时因为帷幕灌浆是在开挖基坑前就建成的提前阻断了场区和外界的水力联系是填埋场形成了一个相对封闭的水文地质单元因为帷幕的防渗系数可以达到klecms并且结构一般是打到相对不透水的基岩(klecms)以下~m。假定相对不透水层以上的土层(ktimescms)这样对于一个面积为mtimesm的库区垂直防渗帷幕的建造将使基坑地下水的入渗量减少为原来的~若相对不透水层以上的土层中存在透水砂层或者附近有河流时效果将更加明显。因此帷幕灌浆防渗结构的建造可以大大降低基坑开挖时的施工降水措施费用。水平防渗衬垫铺设及填埋初期我国《生活垃圾卫生填埋场技术规范》(CJJmdash)中规定填埋场防渗衬垫下应该设置地下水导流层厚度应cm以此控制库区地下水的水位防止地下水位过高造成填埋初期防渗膜的浮起。地下水导流层在填埋场整个填埋运营期中都是不可缺少的。一方面地下水的上升压力会对库底防渗衬垫产生向上的顶托作用当地下水水头过高时将会对防渗系统造成破坏必须对其进行及时的导排另一方面防渗衬垫系统中土工膜出现局部渗漏时下渗的渗沥液会通过地下水导流层抽排出库底避免对地下水造成进一步的污染同时也为尽早发现渗漏提供了途径。帷幕灌浆防渗结构与地下水导流层是紧密联系的在水平防渗系统铺设施工及填埋场填埋初期库区周边帷幕灌浆防渗结构的形成可显著降低库区基底的地下水的入渗量从而有效降低地下水导流层的抽排负荷减少施工及运营费用。把库区的地下水位控制在施工允许的范围内为库底基础层压实、防渗膜的铺设创造了条件。填埋运营期在整个填埋场的运营过程中帷幕灌浆防渗除了具有减少库区地下水入渗量降低地下水抽排费用外还可以作为作为库区防止渗沥液渗漏的第二道防线与水平防渗共同构成了填埋场的防渗衬垫系统。在填埋场几十年的使用寿命当中垂直防渗帷幕不仅可以阻挡库区外地下水向库区渗透同时也延缓了库区内被污染的地下水向库区外渗漏它与水平防渗系统相互配合互为补充形成了一个复合的、立体的、高标准的防渗系统把库区渗沥液渗漏的可能降到最低。有人提针对运营期防渗有人提出为降低工程总投资是否可以考虑减少库底挖深使其位于地下水位以上从而取消垂直防渗帷幕与地下水碎石导流层(这两项工程费用高达几百万元甚至上千万元)。根据工程地质与水文地质条件根据最近设计的一个平原型填埋场的施工方案进行了如下的方案比较:该工程填埋库区总占地面积约为timesm库区周边长度约m库区地下水位位于现地面下约.m深处。库底不同挖深方案比较见表。由表方案对比可知方案一通过加大库区的挖深修建围堤可明显增加库容整体土方基本上是平衡的但土方工程量较大地下水影响明显需设置帷幕灌浆防渗结构及地下水收集系统减少地下水量施工难度也相对较高。方案二土方工程量较小地下水影响小施工难度相对较低但是库容较小且土方不平衡空缺较大。在总投资方面方案二相对于方案一外借土方万m将增加投资约万元取消帷幕防渗结构与地下水的收集系统将节约投资约万元在防渗系统方面方案二要达到方案一的安全标准必须要增加防渗结构层(例如增加一层HDPE膜或GCL衬垫或厚约.m的压实黏土层)这样将增加投资约万元这样在总投资方面方案二总投资将高于方案一约万元而库容却比方案一减小了timesm。综上所述方案一单位库容投资较低总库容较大填埋场的使用年限较长。因此设计推荐方案一为建设方案。表库底不同挖深方案比较TableComparingdifferentdiggingdeepschemeatthebottom编号项目方案一方案二平均挖深最大挖深库区基地地下水位以下土层粉质粘土m地下水位以下土层粉质粘土m可增加库容(timesm)土方平衡基本平衡需外借土方约万m垂直防渗帷幕灌浆防渗深度m穿过透水细沙层m无垂直防渗水平防渗mmHDPE膜mmHDPE膜mmGCL(或m厚压实粘土层)地下水导流层mm厚碎石层无碎石导流层施工难度较高较低单位库容投资较低较高以上方案比较中帷幕灌浆防渗深度为m如果深度在m左右方案一的优势将更加明显。由此可看出帷幕灌浆防渗技术在平原型填埋场中的巨大优势。结语综合上面的介绍在应用帷幕灌浆技术时应该认识到其局限性和不足之处场区必须具备一定的水文地质条件如为一个小的、相对独立的水文地质单元垃圾填埋后渗沥液不会越过地下分水岭向邻谷外泄地层透水性较差且富水性也弱下游一定范围内地下水无利用价值。由于未能将填埋场区的地下水与渗沥液隔离将会使填埋区的地下水汇入到渗沥液中与采用隔离了地下水和渗沥液联系的水平防渗方法相比渗沥液产生量将会增大(虽然污染物总量并未增加)渗沥液处理厂规模将要加大。由于灌浆帷幕不可能完全隔离帷幕上、下游地下水的水力联系因此对下游的地下水可能会造成轻微污染。从我国的实际情况来看国民对环境保护问题的重视程度日益增强新建的标准垃圾填埋场防渗等级在不断的提高水平防渗层的多层结构设计已经与国际接轨。这使得填埋场的投资大大提高在国内众多经济欠发达小城镇想要修建标准的垃圾填埋场很难从而导致我国很多的垃圾被粗放式的堆填在沟谷之中没有任何的防渗处理方式对周围的环境尤其是农田和地下水造成了严重的污染。从目前来看想要在短期内彻底有效的解决小城镇和农村产生的大量生活垃圾是不现实的标准化填埋场因为其修建周期长、一次性投资大、回报很低很难所以短期内在我国大面积建设也是做不到的。本着将危害降到最低又能起到一定防渗效果的原则采用价格低廉的帷幕灌浆防渗技术作为我国欠发达城市和乡村垃圾填埋场的防渗措施能起到很好的效果并且又能结合我国农村地区多山大谷深的地形的特点因地制宜将渗滤液封闭起来集中处理。同时帷幕灌浆技术在我国工程建设领域已发展的很成熟技术要求不高只要稍加改进就可以应用灵活快速的特点也很适合现在的国情。可以预见的是随着帷幕灌浆防渗技术在填埋场中的不断应用施工经验以及相关监测数据不断积累将大大推动帷幕灌浆防渗技术的发展。帷幕灌浆防渗技术必将以其独特的优势在今后城市垃圾填埋场等环境保护工程领域发挥更大的作用。参考文献徐则民,杨立中,刘丹城市固体废物(MSW)填埋单元中单元覆盖层防渗研究进展中国地质灾害与防治报,,():-梁文,满国红,蔺晓娟沈阳市大辛生活垃圾卫生填埋处置场的防渗设计环境科学与管理,,():-中华人民共和国GB生活垃圾填埋场污染控制标准北京:中国环境科学出版社,沈耀良,王宝贞垃圾填理场渗涟液的水质特征及其变化规律分析污染防治技术,,():-郑建民帷幕灌浆法防渗技术在垃圾填埋场建设中的应用浙江建筑,,,-戴伟华,俞觊觎灌浆帷幕防渗技术在天子岭生活垃圾卫生填埋场中的应用有色金属,,:中华人民共和国建设部CJJ生活垃圾卫生填埋技术规范北京:中国环境科学出版社,姚有朝,鲍忠伟垂直防渗帷幕在平原型卫生填埋场中的运用环境工程,,():-

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