CN103835317A - 垃圾填埋场防渗导排系统结构及其铺设方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种垃圾填埋场防渗导排系统结构及其铺设方法，以HDPE土工膜、膨润土垫GCL、无纺土工布等组成独立封闭的柔性库体状防渗层，所述防渗层中通过设置碎石、粗砂、HDPE花管来组成导排结构进行导排垃圾渗滤液和地下水，使垃圾库区基底层及防渗导排系统结构稳定，其中导排过程采用锚固措施；HDPE土工膜以双缝热熔焊接工艺为主，辅以单缝挤压焊接工艺、HDPE花管采用热熔对接、膨润土垫GCL采用搭接、无纺土工布采用热粘合搭接。本发明解决垃圾填埋场渗滤液渗入地下层引发二次污染及地下水积聚破坏基底问题，具有非常强的防渗能力，渗透系数达到1.0×10^-11cm/s，长期稳定不被侵蚀，自然老化寿命超过50年。

Description

垃圾填埋场防渗导排系统结构及其铺设方法

技术领域

本发明涉及一种垃圾填埋场防渗导排系统结构和这种结构的施工方法，属于环境工程技术领域。

背景技术

垃圾填埋场是将垃圾采用分层填埋的方式进行处理的库区，具体的处理方式是一层垃圾，一层土层进行逐层填埋处理。根据生活垃圾填埋场污染物控制标准》(GB 16889-2008)的规定，对垃圾填埋场建设的污染标准进行了详细的规范。因此，垃圾填埋场的选址、设施标准、维护与管理等必须满足上述国家标准。

垃圾填埋场的主要污染问题可以分成两大类，第一类是垃圾填埋场渗滤液渗入地下层对基底层形成二次污染。另一类问题是垃圾累积堆放产生持续可变载荷及地下水积聚对库体基础产生破坏，根据地形条件，库体基础土壤层表面不能保证完全平整，则由于持续可变载荷，产生沉降不均匀从而破坏防渗系统。

根据对现有垃圾填埋场调查表明，垃圾填埋场产生的渗滤液渗入地下层造成二次污染，是垃圾填埋场的主要污染源之一。目前，治理垃圾填埋场渗滤液对地下土层二次污染，主要采取在垃圾填埋场库区内铺贴防渗土工膜的方法，但因在库区面积大、地形条件复杂、建成使用年限长等特殊条件下，土工膜铺设不当、节点处理粗糙等原因，造成垃圾渗滤液渗漏，而产生对环境污染。

另外一方面，解决垃圾累积堆放产生持续可变载荷及地下水积聚对库体基础产生破坏的方法，通常是采用导排系统，现有的导排系统使用的管道和材料对周围土壤层易形成污染，抗化学腐蚀能力不高，在管道施工中如果出现连接问题，则严重影响了导排系统的稳定。

发明内容

本发明提供一种垃圾填埋场防渗导排系统结构及其方法，具有良好的机械强度，抗撕裂与抗穿刺能力，解决因基础不均匀沉降产生的破坏；安全性高，施工和使用过程对人体和环境无损害，能保持长期稳定不被侵蚀。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种垃圾填埋场防渗导排系统结构，是独立封闭的柔性库体状结构，包括防渗层结构和导排结构，所述防渗层结构是在基底土壤上依次铺设无纺土工布、碎石导流层、无纺土工布、粗砂导流层、无纺土工布、HDPE光面膜、膨润土垫GCL层、HDPE光面膜、无纺土工布、卵石导流层；所述导排结构包括HDPE花管，所述HDPE花管分别铺设在碎石导流层和卵石导流层内部。

防渗层将垃圾填埋场与基底土壤完全隔离，积聚垃圾渗滤液于垃圾填埋防渗层底部，再通过卵石导流层及HDPE花管将渗滤液导排至填埋场外，同时，通过碎石导流层及HDPE花管导排垃圾填埋场基底层地下水，确保垃圾场库区基底层及防渗导排系统稳定。

所述独立封闭的柔性库体状结构四周围设置锚固，所述锚固采用锚固平台和锚固沟。

所述锚固平台是在平整基底土壤上开设一个凹槽，在所述锚固平台上依次铺设无纺土工布、单毛面HDPE土工膜和无纺土工布，并在铺设完成的凹槽处填土夯实平整，形成平面阶梯向下的重复结构。

所述锚固沟是在平整基底土壤上依次开设洪沟和凹槽，在所述凹槽及凹槽后续延伸的平整基底土壤上依次铺设无纺土工布、单毛面HDPE土工膜和无纺土工布，并在铺设完成的凹槽处填土夯实平整，形成平面阶梯向下的重复结构。

锚固措施主要是用来固定高边坡防渗层结构，防止在垃圾填埋场地形的高边坡处出现渗漏的情况。

所述无纺土工布密度为300-800g/m²，碎石导流层和粗砂导流层总厚度为40-70cm，单毛面HDPE土工膜厚度为1.5-2.0mm，膨润土垫GCL层厚度为5-6mm，HDPE光面膜厚度为1.5mm，所述卵石导流层厚度为35-80cm。

本发明还提供了这种垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，是通过以下的步骤实现的：

(1)在验收合格的基底土壤表面铺设密度为300-800g/m²的无纺土工布，之后铺设HDPE花管，在HDPE花管周围铺设碎石导流层，在碎石导流层顶部再覆盖一层密度为300-800g/m²的无纺土工布，之后铺设粗砂导流层，使碎石导流层和粗砂导流层总厚度为40-70cm；在所述粗砂到流程表面依次铺设密度为300-800g/m²的无纺土工布、厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜、厚度为5-6mm的膨润土垫GCL层、厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜、密度为300-800g/m²的无纺土工布、HDPE花管，最后在HDPE花管周围铺设厚度为35-80cm的卵石导流层，形成一个独立封闭的柔性库体状结构；

(2)在所述独立封闭的柔性库体状结构四周围的坡顶和坡中设置锚固平台和锚固沟。

所述HDPE光面膜采用双缝热熔焊接工艺，所述HDPE花管采用热熔对接工艺，所述膨润土垫GCL层采用搭接工艺，所述无纺土工布采用热粘合搭接工艺。

所述HDPE花管的热熔对接工艺为：铣削并校直两HDPE花管连接面，使其在同一轴线上进行热熔，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速脱离加热工具进行对接，形成均匀接缝，对接压力为5-20Pa。

所述无纺土工布的热粘合搭接工艺为：采用热风枪加热粘合搭接，加热粘合搭接温度为100-150℃，粘缝宽度为20-30mm。

所述膨润土垫GCL层的搭接工艺为：将剪裁完成的膨润土垫GCL采用搭接方式连接，在搭接部位的上片与下片之间铺设膨润土粉，纵向搭接宽度不小于250mm，上片与下片之间端部搭接长度不小于600mm，搭接部位按照0.4Kg/m铺设膨润土粉。

所述HDPE光面膜的热熔对接工艺为：将剪裁完成的HDPE光面膜采用热熔对接方式连接，将需要搭接的上片和下片进行热熔，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速进行对接，上片和下片的对接部位具有中空腔，中空腔具有压缩空气，所述中空腔左右两侧的对接部位为焊缝，在焊缝处进行焊接，焊接温度为450-480℃。

在HDPE光面膜的热熔对接中设置一个具有压缩空气的中空腔，主要是在HDPE光面膜铺设完成达到尺寸后进行剪切时，不会撕裂焊缝，保证焊接点完整。

本发明各种材料均达到国家质量标准。

本发明的有益效果为：

1、本发明为柔性结构，具有良好的机械强度，抗撕裂与抗穿刺能力强，能有效承载上部结构所产生的可变持续荷载，并可以很好的解决因基础不均匀沉降产生的破坏。

2、具有非常强的防渗能力，渗透系数达到1.0×10^-11m/s，防水性能持久稳定；具有很好的化学稳定性，抗化学腐蚀能力强，能保持长期稳定不被侵蚀，自然老化寿命超过50年。

3、无纺布土工膜、HDPE花管、膨润土垫GCL等均为环保材料，对周边环境无污染；施工及使用过程中对人体和环境也无损害，安全卫生性能好。

4、操作简便，施工质量可靠；相关膜布均用宽幅整卷大面积分层铺设，在坡面采用逆坡法施工，显著减少人工机械投入，施工速度快。

附图说明

图1是本发明一种垃圾填埋场防渗导排系统结构的横剖面图

图2是本发明导排结构平面示意图

图3是锚固沟结构横剖面图

图4是锚固平台横剖面图

图5是膨润土垫GCL层搭接示意图

图6是HDPE光面膜的热熔对接示意图

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

如图1，是本发明一种垃圾填埋场防渗导排系统结构的横剖面图，从图中可以看出，其中间具有凹陷部分，形成独立封闭的柔性库体状结构，根据功能的不同，本结构包括防渗层结构和导排结构，防渗层结构主要是防止垃圾渗滤液渗入地下二层引发二次污染，将垃圾填埋场与基底土壤完全隔离，积聚垃圾渗滤液于垃圾填埋防渗层底部，在基底土壤1上依次铺设无纺土工布2、碎石导流层3、无纺土工布4、粗砂导流层5、无纺土工布6、HDPE光面膜7、膨润土垫GCL层8、HDPE光面膜9、无纺土工布10、卵石导流层11。

导排结构主要是将垃圾渗滤液导排至垃圾填埋场外，并且导排一部分基底土壤的地下水，导排结构包括HDPE花管12，HDPE花管分别铺设在碎石导流层3和卵石导流层11内部。卵石导流层及HDPE花管将渗滤液导排至填埋场外，同时，碎石导流层及HDPE花管导排垃圾填埋场基底层地下水，确保垃圾场库区基底层及防渗导排系统稳定。

如图2，是本发明导排结构平面示意图，在碎石导流层3和卵石导流层11中铺设的HDPE花管12是在同一条直线上，所以在本图中只显示一根HDPE花管，HDPE花管一直延伸至独立封闭的柔性库体状结构的垃圾填埋场外部，在这个独立封闭的柔性库体状结构四周围设置锚固，所述锚固采用锚固平台13和锚固沟14。

由图2中可知，锚固平台13和锚固沟14均是设置在斜坡层层向下的结构，其横剖面结构也是一个重复结构，如图3，是锚固沟结构横剖面图，AE段是水平向下的基底土壤，AB段是在平整基底土壤上开设的洪沟，BC段是开设的凹槽，CD段基底土壤，DF段则根据基底土壤地势继续向下，形成了一个平面阶梯向下的重复结构，从而根据地势从坡上逐层向下。其中BF段的平整基底土壤上依次铺设无纺土工布31、单毛面HDPE土工膜32和无纺土工布33，BC段凹槽处填土夯实平整，与CD段基底土壤平齐。

如图4，是锚固平台横剖面图，ab段根据基底土壤地势向下，bc段是平整基底土壤，cd段开设凹槽，de段与bc段在同一水平面上，ef继续沿着基底土壤地势向下，形成了一个平面阶梯向下的重复结构，从而根据地势从坡上逐层向下。cd段凹槽处填土夯实平整，其中af段依次铺设无纺土工布41、单毛面HDPE土工膜42和无纺土工布43。

锚固措施主要是用来固定高边坡防渗层结构，防止在垃圾填埋场地形的高边坡处出现渗漏的情况。

在上述防渗层结构与锚固中，无纺土工布的密度为300-800g/m²，碎石导流层和粗砂导流层的总厚度为40-70cm，单毛面HDPE土工膜厚度为1.5-2.0mm，膨润土垫GCL层厚度为5-6mm，HDPE光面膜厚度为1.5mm，所述卵石导流层厚度为35-80cm。

本发明还提供了这种垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，是通过以下的步骤实现的：

(1)对基底土壤进行平整，确认没有特别松散、棱角之处，之后进行密度为300-800g/m²的无纺土工布的铺设，无纺土工布采用热粘合搭接工艺，将剪裁完成的无纺土工布卷材沿坡面向下，保持其拉紧状态，第一卷完成后开始第二卷铺设，两卷之间进行热粘合搭接，采用3000W的热风喷枪，开机后2-5min即可进行加热搭接，加热粘合搭接温度为100-150℃，两卷之间的粘缝宽度为20-30mm，粘贴平直均匀。铺设结束后如果无纺土工布有损坏，则需要采用同样材质的无纺土工布进行修补，如果破损超过卷材宽度10％，则重新铺设该卷。

铺设HDPE花管，HDPE花管采用热熔对接，HDPE花管采用洁净棉布擦净，铣削连接面，需要HDPE花管与其轴线垂直，并且与对应连接的另一段HDPE花管断面吻合，最后校直两个需要对接的管材。开始加热，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速脱离加热工具并进行两管对接，使两管材对接位置完全接触，形成均匀接缝。保持压力不变，待两管材接口冷却至40℃进行卸压，卸压期间不移动管材或者在管材上施加外力。通常情况下，会优选使用两种管材，直径为D200mm，HDPE花管热熔对接压力为7Pa，吸热时间为182S，冷却时间为18min；直径为D300，HDPE花管热熔对接压力为16Pa，吸热时间为270S，冷却时间为27min。

在HDPE花管周围铺设碎石导流层，在碎石导流层顶部再覆盖一层密度为300-800g/m²的无纺土工布，之后铺设粗砂导流层，使碎石导流层和粗砂导流层总厚度为40-70cm；在所述粗砂到流程表面铺设密度为300-800g/m²的无纺土工布。

铺设厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜，剪裁需要尺寸的HDPE光面膜，采用热熔对接方式连接，如图6，是HDPE光面膜的热熔对接示意图，将需要搭接的两卷HDPE的光面膜上片61和下片62进行热熔，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速进行对接，上片61和下片62的对接部位具有中空腔17，中空腔17内填充压缩空气，中空腔17左右两侧的对接部位为焊缝15和16，在焊缝15和16处进行焊接，焊接温度为450-480℃，在铺设完成后，对焊缝进行检查，保证焊缝本体不会被撕裂为准。

再铺设厚度为5-6mm的膨润土垫GCL层，如图5，是膨润土垫GCL层搭接示意图，两卷膨润土垫GCL层的上片52和下片51，将剪裁完成的膨润土垫GCL采用搭接方式连接，在搭接部位的上片52与下片51之间铺设膨润土粉53，纵向搭接宽度不小于250mm，上片与下片之间端部搭接长度不小于600mm，搭接部位按照0.4Kg/m铺设膨润土粉。

最后依次铺设厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜、密度为300-800g/m²的无纺土工布、HDPE花管，最后在HDPE花管周围铺设厚度为35-80cm的卵石导流层，形成一个独立封闭的柔性库体状结构；

各种材料的铺设方法均与前述介绍的方法相同。

(2)在所述独立封闭的柔性库体状结构四周围的坡顶和坡中设置锚固平台和锚固沟。各种材料的铺设方法如前述介绍方法相同。

在本方法实施过程中，符合下列标准：

HDPE光面膜质量控制执行《土工合成材料聚乙烯土工膜》GB/T17643-199和《聚乙烯(PE)土工膜防渗工程技术规范》SL/T231-98；

HDPE花管质量控制执行《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663-2000和《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-97)；

膨润土垫GCL和无纺土工布质量控制执行《土工合成材料应用技术规范》GB50290-98。

实施例1

某垃圾填埋场工程，该工程为扩建工程，现有库容为130万m³，新增库容为300万m³，设计设计使用年限为十五年。垃圾填埋区HDPE土工膜、HDPE花管、GCL膨润土垫、无纺土工布防渗导排系统总面积为72664m²，垃圾填埋区边坡高度为20～64m，防渗系统施工时间为两个月。此工法施工时一个操作组5～8人，每天可铺设1500～2000m²，施工速度快，质量可靠，有效解决了在垃圾填埋场长期使用过程中因防渗导排处理不合理导致渗滤液渗漏造成二次环境污染等问题，确保了周边群众生产生活用水的质量，节约了环境治污费用，具有巨大的社会效益和经济效益。

实施例2

某生活垃圾填埋场工程。垃圾填埋区防渗导排系统面积为160000m²，垃圾填埋库区边坡高度25～60m，防渗导排系统施工时间为六个月，一个操作组5～8人，每天可铺设1500m²左右，操作安全便捷，质量可靠，有效解决了因渗沥液渗漏引发对周边群众饮用水和耕地二次污染，保证群众身心健康，具有显著的社会效益和经济效益。

Claims (10)

1.一种垃圾填埋场防渗导排系统结构，是独立封闭的柔性库体状结构，包括防渗层结构和导排结构，其特征在于所述防渗层结构是在基底土壤上依次铺设无纺土工布、碎石导流层、无纺土工布、粗砂导流层、无纺土工布、HDPE光面膜、膨润土垫GCL层、HDPE光面膜、无纺土工布、卵石导流层；所述导排结构包括HDPE花管，所述HDPE花管分别铺设在碎石导流层和卵石导流层内部。

2.如权利要求1所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构，其特征在于所述独立封闭的柔性库体状结构四周围设置锚固，所述锚固采用锚固平台和锚固沟。

3.如权利要求2所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构，其特征在于所述锚固平台是在平整基底土壤上开设一个凹槽，在所述锚固平台上依次铺设无纺土工布、单毛面HDPE土工膜和无纺土工布，并在铺设完成的凹槽处填土夯实平整，形成平面阶梯向下的重复结构；

所述锚固沟是在平整基底土壤上依次开设洪沟和凹槽，在所述凹槽及凹槽后续延伸的平整基底土壤上依次铺设无纺土工布、单毛面HDPE土工膜和无纺土工布，并在铺设完成的凹槽处填土夯实平整，形成平面阶梯向下的重复结构。

4.如权利要求1所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构，其特征在于所述无纺土工布密度为300-800g/m²，碎石导流层和粗砂导流层总厚度为40-70cm，单毛面HDPE土工膜厚度为1.5-2.0mm，膨润土垫GCL层厚度为5-6mm，HDPE光面膜厚度为1.5mm，所述卵石导流层厚度为35-80cm。

5.一种垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于是通过以下的步骤实现的：

(1)在验收合格的基底土壤表面铺设密度为300-800g/m²的无纺土工布，之后铺设HDPE花管，在HDPE花管周围铺设碎石导流层，在碎石导流层顶部再覆盖一层密度为300-800g/m²的无纺土工布，之后铺设粗砂导流层，使碎石导流层和粗砂导流层总厚度为40-70cm；在所述粗砂到流程表面依次铺设密度为300-800g/m²的无纺土工布、厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜、厚度为5-6mm的膨润土垫GCL层、厚度为1.5-2.0mmHDPE的光面膜、密度为300-800g/m²的无纺土工布、HDPE花管，最后在HDPE花管周围铺设厚度为35-80cm的卵石导流层，形成一个独立封闭的柔性库体状结构；

(2)在所述独立封闭的柔性库体状结构四周围的坡顶和坡中设置锚固平台和锚固沟。

6.如权利要求5所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于所述HDPE光面膜采用双缝热熔焊接工艺，所述HDPE花管采用热熔对接工艺，所述膨润土垫GCL层采用搭接工艺，所述无纺土工布采用热粘合搭接工艺。

7.如权利要求5所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于所述HDPE花管的热熔对接工艺为：铣削并校直两HDPE花管连接面，使其在同一轴线上进行热熔，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速脱离加热工具进行对接，形成均匀接缝，对接压力为5-20Pa。

8.如权利要求5所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于所述无纺土工布的热粘合搭接工艺为：采用热风枪加热粘合搭接，加热粘合搭接温度为100-150℃，粘缝宽度为20-30mm。

9.如权利要求5所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于所述膨润土垫GCL层的搭接工艺为：将剪裁完成的膨润土垫GCL采用搭接方式连接，在搭接部位的上片与下片之间铺设膨润土粉，纵向搭接宽度不小于250mm，上片与下片之间端部搭接长度不小于600mm，搭接部位按照0.4Kg/m铺设膨润土粉。

10.如权利要求5所述的垃圾填埋场防渗导排系统结构的制作方法，其特征在于所述HDPE光面膜的热熔对接工艺为：将剪裁完成的HDPE光面膜采用热熔对接方式连接，将需要搭接的上片和下片进行热熔，热熔温度为100-150℃，达到温度后迅速进行对接，上片和下片的对接部位具有中空腔，中空腔具有压缩空气，所述中空腔左右两侧的对接部位为焊缝，在焊缝处进行焊接，焊接温度为450-480℃。

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