CN104499510A - 一种防渗漏复合屏障 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防渗漏复合屏障，包括：防绕渗部，包括水溶性高分子膜以及封装在所述水溶性高分子膜中的膨胀性粘土，所述防绕渗部的表面形成有凹槽；防渗层，所述防渗层的底部嵌插在防绕渗部的凹槽中。本发明具有施工简单，防渗效果好等优点，可以较好的解决HDPE土工膜与地下不透水层连接处的绕渗问题。

Description

一种防渗漏复合屏障

技术领域

本发明属于污染物控制与生态环境修复技术领域，具体涉及一种用于生态环境修复的防渗漏复合屏障。

背景技术

在我国工业化快速发展的同时，对环境的破坏也日趋严重。尤其是一些化工、矿山企业对已有的固废堆场、矿山堆浸场、尾矿库等未作防渗措施，导致有毒有害物质通过各种途径危害生态环境，污染土壤和地下水体，严重影响人们的正常生活和身体健康。

随着技术的进步，化工和矿山企业的堆场和尾矿库的防渗问题已经得到有效的解决。一些垂直防渗技术，如注浆帷幕、搅拌桩、钢板桩和垂直开槽铺塑等被应用到工程实践中。垂直开槽铺塑技术是使用高密度聚乙烯HDPE土工膜作为防渗材料，垂直插入到地下不透水层形成柔性垂直防渗墙，该工艺技术具有渗透系数低、化学稳定性和连续性好、适应变形能力强等优点。但是，该工艺中HDPE土工膜与槽底不透水层基土或基岩的连接处往往不能得到较好的处理，容易引起局部渗漏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是垂直开槽铺塑技术中HDPE土工膜与槽底不透水层基土或基岩的连接处容易局部渗漏。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防渗漏复合屏障，其属于一种柔性垂直屏障。

本发明提供一种防渗漏复合屏障，包括：

防绕渗部，包括水溶性高分子膜以及封装在所述水溶性高分子膜中的膨胀性粘土，所述防绕渗部的表面形成有凹槽；

防渗层，所述防渗层的底部嵌插在防绕渗部的凹槽中。

其中，水溶性高分子膜可为一层也可为多层组合。

优选地，膨胀性粘土为钠基膨润土或凹凸棒石粘土的一种或其组合。

优选地，所述防渗层为HDPE土工膜，所述防渗层为矩形，所述防绕渗部为柱形，所述防绕渗部表面沿轴向形成有凹槽，所述防渗层垂直放置的底部嵌插在所述防绕渗部的凹槽中，所述凹槽的长度小于所述防绕渗部的长度。

优选地，所述水溶性高分子膜包括聚丙烯酸、聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的一种或其组合。

优选地，所述水溶性高分子膜的厚度为0.1~0.5mm。

优选地，所述水溶性高分子膜置于水中，10h后发生溶解。

优选地，所述水溶性高分子膜的主要成分为聚乙烯醇1750。

优选地，所述水溶性高分子膜的膜厚为0.1mm。

本发明提供上述的防渗漏复合屏障的应用，包括如下步骤：

1）开槽：在需阻隔地下水层污染物水平迁移的位置垂直开槽，槽底设置在地质结构中的不透水层中，在垂直开槽的过程中采用泥浆护壁；

2）制备所述防渗漏复合屏障：

a.制备水溶性高分子膜；

b.以所述水溶性高分子膜封装膨胀性粘土，并在得到的封装结构表面形成凹槽，得到防绕渗部；

c. 将所述防渗层的底部嵌插包覆在防绕渗部的凹槽中；

其中，所述防渗漏复合屏障以所述防渗层垂直地面的角度放置时，防渗漏复合屏障的高度不小于所述垂直开槽的高度，所述防绕渗部沿凹槽方向的长度与所述槽底的长度相同；

3）将所述防渗漏复合屏障在所述垂直开槽的护壁泥浆中插入到所述垂直开槽中，同时确保在插入的过程中所述防绕渗部保持完好，所述防绕渗部放置于所述垂直开槽的槽底，所述防渗层平行于所述垂直开槽的两侧壁面；

4）移除槽中的护壁泥浆，然后再向所述垂直开槽中回填土。

优选地，所述防绕渗部为柱状，其横截面的宽度与所述垂直开槽的槽底宽度相同；所示防渗层的底部在垂直开槽中对应位于不透水层。

本发明与传统的方法相比，如对HDPE土工膜底部进行化学灌浆密封，具有施工简单，防渗效果好等优点，可以较好的解决HDPE土工膜与地下不透水层连接处的绕渗问题。

附图说明

图1是本发明的防渗漏复合屏障的防绕渗部的横截面剖面示意图；

图2是本发明的防渗漏复合屏障的横截面剖面示意图；

图3是本发明的防渗漏复合屏障的立体结构示意图；

图4是本发明的防渗漏复合屏障应用的横截剖面示意图一；

图5是本发明的防渗漏复合屏障应用的横截剖面示意图二；

图6是本发明的防渗漏复合屏障应用的横截剖面示意图三。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

结合图1~3所示，本发明的防渗漏复合屏障1，包括：

防绕渗部10，如图1所示，包括水溶性高分子膜101以及封装在水溶性高分子膜中的膨胀性粘土102，防绕渗部10的表面形成有凹槽103；

防渗层11，如图2、3所示，其底部嵌插在防绕渗部10的凹槽103中。

具体地，防渗层11可为呈矩形的HDPE土工膜，而防绕渗部10为柱形，其横截面可为圆形、方形、椭圆形或不规则形等不做限定。防绕渗部10表面沿轴向形成有凹槽103，防渗层11垂直放置的底部嵌插在防绕渗部10的凹槽103中，凹槽103的长度略小于防绕渗部10的长度，以保证防渗层10的底部被包裹在防绕渗部10中。

本发明对膨胀性粘土102的要求为当水溶性高分子膜101溶解后，膨胀性粘土102与水作用会发生膨胀，其膨胀系数≥10倍。膨胀之后的粘土可形成渗透系数≤0.5×10^-8cm/sec的防绕渗强，用于防止污染物从防渗层底部绕渗。经实验筛选，本发明的膨胀性粘土102为钠基膨润土或凹凸棒石粘土的一种或其组合。

防绕渗部10的水溶性高分子膜101可为一层也可为多层组合，其可包括聚丙烯酸、聚环氧乙烷、聚乙烯醇的一种或其组合。防绕渗部的水溶性高分子膜的种类和厚度可依实际需要的水溶时间选择和调节，由于在本发明中要求防渗漏复合屏障在护壁泥浆中插入到垂直开槽的过程中，防绕渗部完好（即水溶性高分子膜不能溶完使封装的钠基膨润土流出），而在防渗漏复合屏障插入到垂直开槽（即防绕渗部放入到槽底）并填土后，水溶性高分子膜在一定时间完全溶解使得钠基膨润土完全流出，填充槽底的不透水层的缝隙，从而防止污水的绕渗扩散。依次，水溶性高分子膜101的膜厚可在0.1~0.5mm。

实际应用中，水溶性高分子膜101优选具有如下性质：在水中，10h后发生溶解。为此，经实验研究，水溶性高分子膜101主要成分为聚乙烯醇1750，其制备工艺如下：醇解度88%、中聚合物的聚乙烯醇1750树脂75-80份，水4-6份、增塑剂10-13份、稳定剂0.5-1份、表面活性剂0.5-1份、速溶剂4-5份、防黏剂0.5-1份，采用溶液流延涂布成膜工艺获得。依上述方法制得的水溶性高分子膜101的膜厚设置为0.1mm。以此方法制得的高分子膜101在8-10°C的水中，10h后发生溶解。

以下，以防渗漏复合屏障的一具体应用过程对本发明进行说明，应用方法包括如下步骤：

1）开槽：在需阻隔地下水层污染物水平迁移的位置垂直开槽2，槽底设置在地质结构中的不透水层400中，开槽过程中采用泥浆护壁；如图2所示，垂直开槽2贯穿地层中的土壤层100，中间层200和地下水层300，深入不透水层400一部分），不透水层400多为岩石层。本实施例中，垂直开槽2深度到不透水层1.5米左右。

2）制备防渗漏复合屏障1：

a.制备水溶性高分子膜：本实施例的高分子膜通过以下工艺制备：

以醇解度88%、中聚合物的聚乙烯醇1750树脂75-80份，水4-6份、增塑剂10-13份、稳定剂0.5-1份、表面活性剂0.5-1份、速溶剂4-5份、防黏剂0.5-1份等采用溶液流延涂布成膜工艺获得，膜厚设置为0.1mm。

b.以水溶性高分子膜封装钠基膨润土，并在得到的封装结构表面形成凹槽103，得到防绕渗部10；如图1~3所示，防绕渗部10为圆柱形，其截面直径与槽底同宽，为0.4m。防绕渗部10表面沿轴向形成有凹槽103，凹槽深度为0.1m，防渗层11垂直放置的底部嵌插在防绕渗部10的凹槽103中，凹槽103的长度小于防绕渗部10的长度，以保证防渗层10的底部被包裹在防绕渗部10中。

c. 将防渗层11（HDPE土工膜）的底部嵌插包覆在防绕渗部中；

其中，防渗漏复合屏障1以防渗层11垂直地面的角度放置时，防渗漏复合屏障1的高度不小于垂直开槽2的高度，防绕渗部沿其包覆的防渗层边的方向的长度与槽底的长度相同；在本实施例中单幅防绕渗部长度约为2.5~3.0米，宽同开槽底部宽度，约为0.4米。(注释：要围绕一个污染厂区一圈垂直开槽，槽围绕污染区呈圆形分布，每次安放一幅防渗漏复合屏障1，由许多副防渗漏复合屏障1围绕污染区呈圆圈分布，达到阻止绕渗的效果。)。

3）如图4所示，将防渗漏复合屏障1在垂直开槽2的护壁泥浆中插入到垂直开槽2中，同时确保在插入的过程中防绕渗部10保持完好，防绕渗部10放置于垂直开槽2的槽底，防渗层11平行与垂直开槽3的两侧壁面，如图4~6所示，防渗层11（HDPE土工膜）有1.2米左右的深度位于不透水层400；

4）如图5所示，首先移除护壁泥浆，然后再垂直开槽2中回填土3。

以此，该防渗漏复合屏障1的防绕渗部10与HDPE土工膜底部进行嵌布联接后，放置于垂直开槽2的底部，防绕渗部10下面为地下不透水层400，上面被回填土3覆盖；

如图6所示，防绕渗部10的外层高分子膜溶解后，由钠基膨润土对HDPE土工膜底部进行包裹，形成粘土防渗层，提高HDPE土工膜与槽底不透水层连接处的防渗性能，防止污染物在HDPE土工膜与不透水层连接处发生绕渗。

HDPE土工膜柔性垂直防渗墙具有渗透系数低、化学稳定性和连续性好、适应变形能力强等优点，在HDPE土工膜底部嵌布可溶性复合屏障结构可以形成更加完整的屏障系统，该防渗漏复合屏障的防绕渗部放置于地下不透水层，由钠基膨润土包裹HDPE膜，实现连接处由粘土与不透水层400的基体土相互接触，降低了局部渗透系数，提高了连接处的防渗性能，阻止绕渗的发生。

本发明与传统的方法相比，本发明对HDPE土工膜底部进行化学灌浆密封，具有施工简单，防渗效果好等优点，可以较好的解决HDPE土工膜与地下不透水层连接处的绕渗问题。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种防渗漏复合屏障，其特征在于，包括：

防绕渗部，包括水溶性高分子膜以及封装在所述水溶性高分子膜中的膨胀性粘土，所述防绕渗部的表面形成有凹槽；

防渗层，所述防渗层的底部嵌插在防绕渗部的凹槽中。

2.根据权利要求1所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，膨胀性粘土为钠基膨润土或凹凸棒石粘土的一种或其组合。

3.根据权利要求1所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述防渗层为HDPE土工膜，所述防渗层为矩形，所述防绕渗部为柱形，所述防绕渗部表面沿轴向形成有凹槽，所述防渗层垂直放置的底部嵌插在所述防绕渗部的凹槽中，所述凹槽的长度小于所述防绕渗部的长度。

4.根据权利要求1所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述水溶性高分子膜包括聚丙烯酸、聚环氧乙烷或聚乙烯醇中的一种或其组合。

5.根据权利要求4所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述水溶性高分子膜的厚度为0.1~0.5mm。

6.根据权利要求1所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述水溶性高分子膜置于水中，10h后发生溶解。

7.根据权利要求6所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述水溶性高分子膜的主要成分为聚乙烯醇1750。

8.根据权利要求7所述的防渗漏复合屏障，其特征在于，所述水溶性高分子膜的膜厚为0.1mm。

9.权利要求1~8任一项所述的防渗漏复合屏障的应用，其特征在于，包括如下步骤：

1）开槽：在需阻隔地下水层污染物水平迁移的位置垂直开槽，槽底设置在地质结构中的不透水层中，在垂直开槽的过程中采用泥浆护壁；

2）制备所述防渗漏复合屏障：

a.制备水溶性高分子膜；

b.以所述水溶性高分子膜封装膨胀性粘土，并在得到的封装结构表面形成凹槽，得到防绕渗部；

c. 将所述防渗层的底部嵌插包覆在防绕渗部的凹槽中；

其中，所述防渗漏复合屏障以所述防渗层垂直地面的角度放置时，防渗漏复合屏障的高度不小于所述垂直开槽的高度，所述防绕渗部沿凹槽方向的长度与所述槽底的长度相同；

3）将所述防渗漏复合屏障在所述垂直开槽的护壁泥浆中插入到所述垂直开槽中，同时确保在插入的过程中所述防绕渗部保持完好，所述防绕渗部放置于所述垂直开槽的槽底，所述防渗层平行于所述垂直开槽的两侧壁面；

4）移除槽中的护壁泥浆，然后再向所述垂直开槽中回填土。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述防绕渗部为柱状，其横截面的宽度与所述垂直开槽的槽底宽度相同；所示防渗层的底部在垂直开槽中对应位于不透水层。