CN115652974A - 一种山谷型填埋场的污染管控系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种山谷型填埋场的污染管控系统及施工方法，涉及填埋场污染管理技术领域，系统中，谷口重污染区域复合阻隔墙设置于山谷型填埋场的谷口区域，谷口重污染区域复合阻隔墙由复合回填料构筑而成，复合回填料由旋挖槽土、水泥和复合添加料制成；自重力渗沥液收集及导排装置平行设置于复合阻隔墙上游；上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合结构，分别竖直设置于山谷型填埋场的上游和中游底部。通过本发明的技术方案，将填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域并实现有序导排，同时有效减少了地下来水入侵量，降低了污染物产生量，具有零耗能、零维护、持久性强的优点。

Description

一种山谷型填埋场的污染管控系统及施工方法

技术领域

本发明涉及填埋场污染管理技术领域，尤其涉及一种山谷型填埋场的污染管控系统以及一种山谷型填埋场的污染管控系统施工方法。

背景技术

山谷型填埋场是依托山谷地形建设而成的垃圾处置设施，因其具有土方开挖量少、填埋容量大、建设费用低等优点在填埋场选址时有较大优势而被广泛应用，我国垃圾填埋场约有70%为山谷型填埋场。

在20世纪80年代，我国垃圾填埋主要以粘土防渗、简易填埋为主，20世纪90年代中后期，国内开始规模要求HDPE膜防渗。很多填埋场由于选址建设不规范、运营管理不规范、渗滤液处置和超负荷运营等原因，存在污染土壤和地下水的现象。加上山谷型填埋场库区场底面积一般较小，边坡较陡、占地面积较大，地下水的入侵和所产生渗沥液的迁移汇集较为容易，极易产生污染。

相近污染阻控技术中，专利CN109409777A公布了一种基于冻结法施工的地下水污染风险管控方法，通过打孔、安装管道，采用冻结装置对地下水污染边界形成冷冻层达到组织污染地下水流动的目的。此方法的实施区域、实施季节、实施场地类型存在较大限制，同时施工、后期运营维护成本较大。

CN108480373A公布了一种场地污染源阻隔方法，采用水泥搅拌桩止水帷幕；CN214253279U公开了一种土壤污染场地立体风险管控系统，包括下方隔水层、垂直阻隔层、表层覆盖防渗层、地下水长期监测井；CN217443338U公开了一种高效土壤和地下水风险管控系统，包含底部隔水层、垂直阻隔层、水平覆盖层、地下水监测井和PRB机构，CN108480373A、CN214253279U和CN217443338U采用水泥搅拌桩防渗墙，渗透系数达不到小于等于10-7cm/s、阻隔污染等能力和耐久性较差，容易受到污染物的侵蚀，且水泥搅拌桩机体积和重量（42t-85t）较大，山谷型填埋场地形一般较为崎岖，施工作业面较为狭窄，导致水泥搅拌桩防渗墙无法操作。

CN114042740A公布了一种污染土壤和地下水一体化修复与风险管控方法，但其形成的可渗透反应墙与地下水位平齐，在丰水期和枯水期随水位变动存在极大渗漏风险，无法实现有效管控。

专利CN212093705U公开了基于功能性阻隔的污染场地风险管控协同修复系统，包括污染阻隔、污染修复区和水处理系统，但其组成复杂，在山谷型填埋场中上游崎岖地形无法实施，且填充料需定期更换，运营、施工费用昂贵。

发明专利CN109056764B公开了一种用于软土地区填埋场环境保护的复合防渗墙及其施工方法，由柔性芯墙、塑性墙体、支撑墙、过渡区以及地下水抽排井构成。虽然其在软土地区存在可行性，但在地形不规则、施工空间狭窄以及水文地质复杂的山谷型填埋场无法应用，且地下水抽排井必须一直开机抽排才能保证控制地下水位，存在较大的运营维护、修复费用。

论文方面，张曼在《山谷型垃圾填埋场的污染控制工艺工程实例》中对现运营生活垃圾卫生填埋场存在的共性及个性环境污染源问题，选取各地山谷型垃圾填埋场为工程实例，介绍了山谷型垃圾填埋场在防渗、雨污分流、填埋气收集等方面存在的问题及相应的污染控制工艺，侧重于垃圾填埋场新建时原有设施的论述，而并非是对既有存在污染及污染隐患的山谷型填埋场的地下水污染系统阻隔。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种山谷型填埋场的污染管控系统及施工方法，通过结合山谷型填埋场自身特点，在低洼的谷口重污染区采用复合阻隔墙，在地下水来水方向采用高压旋喷和注浆帷幕组合建立防渗区，克服了山谷型填埋场中上游地形不规则、作业空间狭窄、岩土层分布复杂的难点，有效减少了地下来水入侵量，降低了场区污染物产生量，可将山谷型填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域。通过谷口重污染区域的复合阻隔墙上游构建自重力渗沥液收集及导排装置，依靠自身坡度重力流实现阻隔渗沥液的有序收集及导排，具有零耗能、零维护、持久性强的优点。通过对旋挖槽土进行了复配，提高了重污染区域渗沥液浸泡下回填料的复合阻隔能力、耐腐蚀能力和干湿循环下的抗开裂能力，具有原材料易得、成本低、可操作性强的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种山谷型填埋场的污染管控系统，包括：谷口重污染区域复合阻隔墙、自重力渗沥液收集及导排装置、上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区；

所述谷口重污染区域复合阻隔墙设置于山谷型填埋场的谷口区域，所述谷口重污染区域复合阻隔墙由复合回填料构筑而成，所述复合回填料由旋挖槽土、水泥和复合添加料制成；

所述自重力渗沥液收集及导排装置设置于所述谷口重污染区域复合阻隔墙上游，沿所述谷口重污染区域复合阻隔墙平行且顺山谷地形设置；

所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合结构，分别竖直设置于所述山谷型填埋场的上游底部和中游底部。

在上述技术方案中，优选地，所述谷口重污染区域复合阻隔墙、所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区设置深度至中风化、微风化千枚岩或中风化、微风化大理岩或中风化、微风化板岩或中风化、微风化片麻岩或中风化、微风化糜棱岩或中风化、微风化矽卡岩或中风化、微风化蛇纹岩或中风化、微风化玄武岩或中风化、微风化砂岩或中风化、微风化鲕状灰岩或中风化、微风化砾岩或中风化、微风化粉砂岩或中风化、微风化凝灰岩或中风化、微风化花岗岩，且控制上述岩层的透水率界线为1～3Lu界线，进入1～3Lu界线1.0～2.0米。

在上述技术方案中，优选地，所述谷口重污染区域复合阻隔墙的渗透系数小于等于1.0×10^-7cm/s；

所述复合回填料在搅拌箱中混合均匀而成，密度大于等于1.40t/m³，并在搅拌完成后采用多点辐射爪状导管灌注至所述谷口重污染区域复合阻隔墙的墙体之中；

所述多点辐射爪状导管为竖向四爪辐射状结构，由DN100～DN200钢管焊接构成，辐射四爪的中间采用菱形对称状结构实现导流；

所述水泥采用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5及以上，所述水泥的添加量为所述复合回填料总量的5%～12%；

所述复合添加料由4%～10%的钠基膨润土、0.024%～0.12%的磷酸三钠、0.016%～0.08%的氧化镁以及0.011%～0.033%的抗裂长短丝植物混合纤维组成；

所述抗裂长短丝植物混合纤维由0.007%～0.02%的椰壳纤维和0.004%～0.013%的易分散纤维组成，纤维单丝长度为4～16mm，当量直径为18～27μm，所述易分散纤维材质为聚丙烯材质。

在上述技术方案中，优选地，所述抗裂长短丝植物混合纤维在使用前与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒，所述抗裂长短丝植物混合纤维与所述石英粉的质量比为1:（0.5～3），所述石英粉的粒径为200目～800目，所述石英粉中二氧化硅的含量≥95%。

在上述技术方案中，优选地，所述自重力渗沥液收集及导排装置位于所述谷口重污染区域复合阻隔墙的上游方向3～8米距离处，且长度与所述谷口重污染区域复合阻隔墙等长，内管底高程距离地面3～5米，导排坡度≥3%；

所述自重力渗沥液收集及导排装置的最底面位于强风化岩层的顶面线之上，最顶面位于最大冻土深度之下。

在上述技术方案中，优选地，所述自重力渗沥液收集及导排装置在谷口高程最低处采用HDPE管三通分别连接两侧的HDPE收集导排花管以及下游导向的HDPE运输实管，所述HDPE运输实管的下游端连接所述谷口重污染区域复合阻隔墙下游的渗沥液储存池；

所述HDPE收集导排花管采用环向卡箍固定外围的环向过滤结构组成，所述环向卡箍沿所述HDPE收集导排花管轴向方向的设置间距为1～2米。

在上述技术方案中，优选地，上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区的透水率为1～3Lu，所述高压旋喷与所述注浆帷幕防渗的分界线为强风化岩层顶面线；

所述强风化岩层顶面线以上的素填土、杂填土、全风化岩层、粉土、砂土和碎石土采用高压旋喷，搭接段长度为200mm～300mm，设置排数为1～2排；

所述强风化岩层顶面线以下的强风化岩层和中风化岩层采用注浆帷幕，设置排数为2～3排，孔距为1.0～1.5米，排距为1.0～1.2米；

所述高压旋喷和所述注浆帷幕共用钻孔，连接段高压旋喷沿所述强风化岩层顶面线竖直向下喷射密实1.0～3.0米。

本发明还提出了一种山谷型填埋场的污染管控系统施工方法，应用于如上述技术方案中任一项公开的山谷型填埋场的污染管控系统，包括：

对山谷型填埋场的谷口重污染区域复合阻隔墙、自重力渗沥液收集及导排装置、上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区进行放线定位；

对所述谷口重污染区域复合阻隔墙进行槽体构建、制备复合回填料并向所述槽体内灌注；

沿所述谷口重污染区域复合阻隔墙进行自重力渗沥液收集及导排装置的沟槽开挖、槽壁铺设土工布、焊接HDPE收集花管以及铺设卵石；

在所述山谷型填埋场的上游底部和中游底部，采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合方式分别构建上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区。

在上述技术方案中，优选地，所述复合回填料的制备过程包括：

将椰壳纤维和易分散纤维按照预设比例在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间大于等于5分钟；

将混合后的纤维与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒；

将钠基膨润土、磷酸三钠、氧化镁、混合纤维按预设比例依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，最终搅拌时间大于等于12分钟，得到添加料A；

将所述添加料A与抗硫酸盐硅酸盐水泥按照预设比例混合，搅拌时间时间大于等于6分钟，得到复合添加料B；

将所述复合添加料B添加至搅拌箱中的旋挖槽土中，加水并混合搅拌均匀，控制密度大于等于1.40t/m³，得到缓流态的所述复合回填料。

在上述技术方案中，优选地，所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区构建方法包括：

作业面修筑；

钻机打孔至深度达到预设岩层的预设透水率界线以下1.0～2.0米；

在强风化岩层顶面线以下进行注浆；

采用与注浆帷幕共用钻孔，在强风化岩层顶面线以上进行高压旋喷，其中高压旋喷沿所述强风化岩层顶面线竖直向下喷射密实1.0～3.0米；

重复上述过程，直至完成所述上游刚性地下水阻隔防渗区构建；

按照上述过程，完成所述中游刚性地下水阻隔防渗区构建。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明了提供了一种用于山谷型填埋场环境保护的污染管控系统及其施工方法，该方法结合山谷型填埋场自身特点，在低洼谷口重污染区采用复合阻隔墙，在地下水来水方向采用高压旋喷和注浆帷幕组合防渗结构，有效减少了地下来水入侵量，降低了场区污染物产生量，可将山谷型填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域。

（2）本发明对旋挖槽土进行了复配，提高了重污染区域阻隔墙的复合阻隔能力、耐腐蚀能力和干湿循环下的抗开裂能力，具有原材料易得、成本低、可操作性强的优点。

（3）本发明采用多点辐射爪状导管对复合回填料进行了灌注，克服了传统直立钢导管灌注时堆料不均、易混杂质的缺点，有效提高了复合回填料的灌注质量，提升了重污染区污染物阻隔能力。

（4）本发明提供了一种自重力渗沥液收集及导排系统，该系统设置于谷口重污染区域的复合阻隔墙上游，依靠自身坡度重力流实现阻隔渗沥液的有序收集及导排，具有零耗能、零维护、持久性强的优点。

（5）本发明在山谷型填埋场中上游来水方向提出了高压旋喷和注浆帷幕组合防渗结构，克服了山谷型填埋场中上游地形不规则、作业空间狭窄、岩土层分布复杂的难点，有效减少了地下来水入侵量，降低了场区污染物产生量。

（6）通过本发明技术方案的实施，可实现山谷形填埋场污染的长效阻控和渗沥液收集及导排的零费用运行，可将山谷型填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域，为山谷型填埋场污染控制提供了有效方法，防止其对周边生态环境造成损害。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的山谷型填埋场的污染管控系统的剖面示意图；

图2为本发明一种实施例公开的谷口重污染区域复合阻隔墙和自重力渗沥液收集及导排装置的平面布置示意图；

图3为本发明一种实施例公开的多点辐射爪状导管灌注复合回填料的示意图；

图4为本发明一种实施例公开的山谷型填埋场的污染管控系统施工方法的流程示意图。

图中，各组件与附图标记之间的对应关系为：

1.谷口重污染区域复合阻隔墙，2.自重力渗沥液收集及导排装置，3.上游刚性地下水阻隔防渗区，4.中游刚性地下水阻隔防渗区，5.控制岩层透水率界线，6.强风化岩层顶面线，7.堆填物，8.挡坝，9.填埋场底部，10.堆体水位，11.堆体顶部，12.HDPE运输实管，13.槽体，14.多点辐射爪状导管。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图1所示，根据本发明提供的一种山谷型填埋场的污染管控系统，包括：谷口重污染区域复合阻隔墙1、自重力渗沥液收集及导排装置2、上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4；

谷口重污染区域复合阻隔墙1设置于山谷型填埋场的谷口区域，谷口重污染区域复合阻隔墙1由复合回填料构筑而成，复合回填料由旋挖槽土、水泥和复合添加料制成；

自重力渗沥液收集及导排装置2设置于谷口重污染区域复合阻隔墙1上游，沿谷口重污染区域复合阻隔墙1平行且顺山谷地形设置；

上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合结构，分别竖直设置于山谷型填埋场的上游底部和中游底部。

在该实施方式中，通过结合山谷型填埋场自身特点，在低洼的谷口重污染区采用复合阻隔墙，在地下水来水方向采用高压旋喷和注浆帷幕组合建立防渗区，克服了山谷型填埋场中上游地形不规则、作业空间狭窄、岩土层分布复杂的难点，有效减少了地下来水入侵量，降低了场区污染物产生量，可将山谷型填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域。通过谷口重污染区域的复合阻隔墙上游构建自重力渗沥液收集及导排装置2，依靠自身坡度重力流实现阻隔渗沥液的收集及导排，具有零耗能、零维护、持久性强的优点。

其中，在山谷填埋场中，在挡坝8的阻挡作用下，山谷沿地形作为填埋场底部9，堆填物7在山谷中形成堆体，堆体水位10在堆体顶部11以下，位于山谷上边缘与挡坝8之间。为了减少地下来水入侵至填埋堆体内，在填埋场的上游、中游分别设置用于阻隔地下水的上游刚性地下水阻隔防渗区3、中游刚性地下水阻隔防渗区4；为了将填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域，在谷口重污染区域设置谷口重污染区域复合阻隔墙1。

在上述实施方式中，优选地，谷口重污染区域复合阻隔墙1、上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4设置深度至中风化、微风化千枚岩或中风化、微风化大理岩或中风化、微风化板岩或中风化、微风化片麻岩或中风化、微风化糜棱岩或中风化、微风化矽卡岩或中风化、微风化蛇纹岩或中风化、微风化玄武岩或中风化、微风化砂岩或中风化、微风化鲕状灰岩或中风化、微风化砾岩或中风化、微风化粉砂岩或中风化、微风化凝灰岩或中风化、微风化花岗岩，且选取控制岩层透水率界线5为1～3Lu界线，进入1～3Lu界线1.0～2.0米。

如图2所示，在上述实施方式中，优选地，谷口重污染区域复合阻隔墙1的渗透系数小于等于1.0×10^-7cm/s，墙体厚度为800～1200mm；

复合回填料在搅拌箱中混合均匀而成，由长臂挖机完成搅拌。复合回填料的密度大于等于1.40t/m³，并在搅拌完成后采用多点辐射爪状导管14灌注至谷口重污染区域复合阻隔墙1的墙体之中。

多点辐射爪状导管14为竖向四爪辐射状结构，由DN100～DN200钢管焊接构成，辐射四爪的中间采用菱形对称状结构实现导流。

水泥采用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，水泥的强度等级为42.5及以上，水泥的添加量为复合回填料总量的5%～12%。

复合添加料由4%～10%的钠基膨润土、0.024%～0.12%的磷酸三钠、0.016%～0.08%的氧化镁以及0.011%～0.033%的抗裂长短丝植物混合纤维组成。

抗裂长短丝植物混合纤维由0.007%～0.02%的椰壳纤维和0.004%～0.013%的易分散纤维组成，纤维单丝长度为4～16mm，当量直径为18～27μm，易分散纤维材质为聚丙烯材质。

其中，搅拌箱为采用铁板在现场焊接制作而成，尺寸为5000mm×5000mm×2000mm或6000mm×4000mm×2000mm，铁板厚度10mm～20mm，搅拌箱的数量为1～4个。

其中，对旋挖槽土进行了复配，结合水泥和复合添加料制成了复合回填料，提高了重污染区域渗沥液浸泡下回填料的复合阻隔能力、耐腐蚀能力和干湿循环下的抗开裂能力，具有原材料易得、成本低、可操作性强的优点。

在上述实施方式中，优选地，抗裂长短丝植物混合纤维在使用前与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒，进一步优选为80～120秒，抗裂长短丝植物混合纤维与石英粉的质量比为1:（0.5～3），石英粉的粒径介于200目～800目，进一步优选为400～700目，石英粉中二氧化硅的含量≥95%。

在上述实施方式中，优选地，自重力渗沥液收集及导排装置2位于谷口重污染区域复合阻隔墙1的上游方向3～8米距离处，且长度与谷口重污染区域复合阻隔墙1等长，内管底高程距离地面3～5米，导排坡度≥3%；

自重力渗沥液收集及导排装置2的最底面位于强风化岩层顶面线6之上，最顶面位于最大冻土深度之下。

如图3所示，在上述实施方式中，优选地，自重力渗沥液收集及导排装置2在谷口高程最低处采用HDPE管三通分别连接两侧的HDPE收集导排花管以及下游导向的HDPE运输实管12，HDPE运输实管12的下游端连接谷口重污染区域复合阻隔墙1下游的渗沥液储存池；

HDPE收集导排花管采用环向卡箍固定外围的环向过滤结构组成，环向卡箍沿HDPE收集导排花管轴向方向的设置间距为1～2米。

在上述实施方式中，优选地，上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4的压水成果透水率为1～3Lu，高压旋喷与注浆帷幕防渗的分界线为强风化岩层顶面线6；

强风化岩层顶面线6以上的素填土、杂填土、全风化岩层、粉土、砂土和碎石土采用高压旋喷，搭接段长度为200mm～300mm，设置排数为1～2排；

强风化岩层顶面线6以下的强风化岩层和中风化岩层采用注浆帷幕，设置排数为2～3排，孔距为1.0～1.5米，排距为1.0～1.2米；

高压旋喷和注浆帷幕共用钻孔，连接段高压旋喷沿强风化岩层顶面线6竖直向下喷射密实1.0～3.0米。

如图4所示，本发明还提出了一种山谷型填埋场的污染管控系统施工方法，应用于如上述实施方式中任一项公开的山谷型填埋场的污染管控系统，包括：

对山谷型填埋场的谷口重污染区域复合阻隔墙1、自重力渗沥液收集及导排装置2、上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4进行放线定位；

对谷口重污染区域复合阻隔墙1进行槽体13构建、制备复合回填料并向槽体13内灌注；

沿谷口重污染区域复合阻隔墙1进行自重力渗沥液收集及导排装置2的沟槽开挖、槽壁铺设土工布、焊接HDPE收集花管以及铺设卵石；

在山谷型填埋场的上游底部和中游底部，采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合方式分别构建上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4。

在上述实施方式中，优选地，复合回填料的制备过程包括：

将椰壳纤维和易分散纤维按照预设比例在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间大于等于5分钟；

将混合后的纤维与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒；

将钠基膨润土、磷酸三钠、氧化镁、混合纤维按预设比例依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，最终搅拌时间大于等于12分钟，得到添加料A；

将添加料A与抗硫酸盐硅酸盐水泥按照预设比例混合，搅拌时间时间大于等于6分钟，得到复合添加料B；

将复合添加料B添加至搅拌箱中的旋挖槽土中，加水并混合搅拌均匀，控制密度大于等于1.40t/m³，得到缓流态的复合回填料。

在上述实施方式中，优选地，上游刚性地下水阻隔防渗区3和中游刚性地下水阻隔防渗区4构建方法包括：

作业面修筑；

钻机打孔至深度达到预设岩层的预设透水率界线以下1.0～2.0米；

在强风化岩层顶面线6以下进行注浆；

采用与注浆帷幕共用钻孔，在强风化岩层顶面线6以上进行高压旋喷，其中高压旋喷沿强风化岩层顶面线6竖直向下喷射密实1.0～3.0米；

重复上述过程，直至完成上游刚性地下水阻隔防渗区3构建；

按照上述过程，完成中游刚性地下水阻隔防渗区4构建。

在该实施方式中，通过结合山谷型填埋场自身特点，在低洼的谷口重污染区采用复合阻隔墙，在地下水来水方向采用高压旋喷和注浆帷幕组合建立防渗区，克服了山谷型填埋场中上游地形不规则、作业空间狭窄、岩土层分布复杂的难点，有效减少了地下来水入侵量，降低了场区污染物产生量，可将山谷型填埋场泄露的污染或存在的污染隐患管控在独立区域。通过谷口重污染区域的复合阻隔墙上游构建自重力渗沥液收集及导排装置2，依靠自身坡度重力流实现阻隔渗沥液的收集及导排，具有零耗能、零维护、持久性强的优点。

根据上述实施方式公开的山谷型填埋场的污染管控系统及施工方法，以下通过具体实施例对该系统及施工方法进行说明。

实施例1：

S1-放线定位，包含填埋场下游谷口重污染区域的复合阻隔墙、自重力渗沥液收集及导排系统、填埋场上游刚性地下水阻隔防渗和填埋场中游刚性地下水阻隔防渗。

S2-填埋场下游谷口重污染区域的复合阻隔墙构建；

S2-1：作业面修筑，作业面宽10m，C30钢筋混凝土；

S2-2：采用液压抓斗和旋挖钻机组合进行槽体13构建，深度达到控制岩层中风化千枚岩透水率界线1Lu以下1.0m，单幅长度4.2m，槽宽850mm；

S2-3：复合回填料的制备；

S2-3-1：椰壳纤维0.26kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.165kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间5分钟；

S2-3-2：将S2-3-1得到的混合纤维与0.576kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间80s；

S2-3-3：将钠基膨润土133.71kg/m³、磷酸三钠1.42kg/m³、氧化镁0.946kg/m³、S2-3-2吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌6分钟，得到添加料A；

S2-3-4：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 162kg/m³和将S2-3-3得到的添加料A进行混合，搅拌时间6分钟，得到复合添加料B；

S2-3-5：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将S2-3-4中得到的复合添加料B与S2-2得到的开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C；

S2-4：将S2-3-5步骤制备得到的缓流态复合回填料C采用多点辐射爪状导管1414灌注到S2-2构建的槽体1313中；

S2-5：重复步骤S2-1～S2-4，直至完成下游谷口重污染区域污染管控构建。

S3-自重力渗沥液收集及导排系统建设；

S3-1：渗沥液收集及导排沟土方开挖构建，沟槽边线与复合阻隔墙距离5.0m，长度与复合阻隔墙等长；

S3-2：在S3-1构建完成的沟槽内壁满铺耐渗沥液腐蚀的600g/m2聚丙烯长丝针刺非织造土工布；

S3-3：焊接DN315 HDPE收集花管，将300g/m2聚丙烯长丝针刺非织造土工布外裹在花管管周，采用环向卡箍将过滤土工布固定在花管上，环向卡箍布置间距1.5m；

S3-4：在S3-3步骤构建完成的沟槽内铺设卵石；

S3-5：土方回填，地面恢复。

S4-填埋场上游刚性地下水阻隔防渗区3构建；

S4-1：作业面修筑；

S4-2：钻机打孔，打孔深度至达到控制岩层中风化千枚岩透水率界线2Lu以下1.0m；

S4-3：强风化岩层顶面线6以下注浆，设置2排，孔距1.2m，排距1.2m；

S4-4：强风化岩层顶面线6以上高压旋喷，设置2排，桩径850mm，搭接250mm，其中高压旋喷沿强风化岩层顶面线6竖向下喷射密实2.0m；

S4-5：重复步骤S4-1～S4-4，直至完成填埋场上游刚性地下水阻隔防渗区。

S5-填埋场中游刚性地下水阻隔防渗区4构建；

在填埋场的中游按照步骤S4-1～S4-4重复，直至完成填埋场中游刚性地下水阻隔防渗区4构建。

实施例2：

与实施例1相比，实施例2中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.327kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.211kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间8分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.96kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间95s；

第三步：将钠基膨润土164.57kg/m³、磷酸三钠1.91kg/m³、氧化镁1.28kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌7分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 198kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间11分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用14mm铁板焊接6000mm×4000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

实施例3：

与实施例1相比，实施例3中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.36kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.234kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间8分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与1.188kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间98s；

第三步：将钠基膨润土180kg/m³、磷酸三钠2.16kg/m³、氧化镁1.44kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌8分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 216kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间12分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用14mm铁板焊接6000mm×4000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

实施例4：

与实施例1相比，实施例4中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.226kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.141kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间6分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.42kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间90s；

第三步：将钠基膨润土118.29kg/m³、磷酸三钠1.173kg/m³、氧化镁0.782kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌6分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 144kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间9分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

实施例5：

与实施例1相比，实施例5中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.193kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.118kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间7分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.289kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间80s；

第三步：将钠基膨润土102.86kg/m³、磷酸三钠0.926kg/m³、氧化镁0.617kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌7分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 126kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间8分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

实施例6：

与实施例1相比，实施例6中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.159kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.095kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间6分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.182kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间80s；

第三步：将钠基膨润土87.43kg/m³、磷酸三钠0.679kg/m³、氧化镁0.453kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌7分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 108kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间8分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

实施例7：

与实施例1相比，实施例7中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.126kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.072kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间5分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.099kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间80s；

第三步：将钠基膨润土72kg/m³、磷酸三钠0.432kg/m³、氧化镁0.288kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌6分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 90kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间6分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

对比例1：

与实施例1相比，对比例1中复合回填料的制备过程包括：

第一步：椰壳纤维0.293kg/m³，聚丙烯易分散纤维0.188kg/m³，椰壳纤维和易分散纤维单丝长度4～16mm，当量直径18～27μm，在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间6分钟；

第二步：将第一步得到的混合纤维与0.756kg/m³石英粉进行吹混预处理，石英粉粒径400目，二氧化硅含量95%，吹混时间80s；

第三步：将钠基膨润土149.14kg/m³、磷酸三钠1.666kg/m³、氧化镁1.111kg/m³、与第二步吹混得到的混合纤维依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，全部添加完成后再搅拌6分钟，得到添加料A；

第四步：将中抗42.5硫酸盐硅酸盐水泥P·MSR 180kg/m³和将第三步得到的添加料A进行混合，搅拌时间6分钟，得到复合添加料B；

第五步：现场用12mm铁板焊接5000mm×5000mm×2000mm的搅拌箱，将第四步中得到的复合添加料B与开槽土用长臂挖机混合搅拌均匀，密度控制1.40t/m³，得到缓流态复合回填料C。

对实施例1-7及对比例1的复合回填料形成的阻隔墙进行注水试验，成孔直径91mm，注水试验试验段长度500cm，渗透系数如下：

其中，R为套管内半径，A为形状系数，H1、H2为试验时间t1、t2时刻的试验水头，K为试验段含水层的渗透系数。

从实施例1-7及对比例1的注水试验渗透系数来看，整体配比形成的组隔墙满足环境保护要求的10^-7cm/s量级的渗透系数要求，特别地，当椰壳纤维掺量0.293～0.327kg/m³、聚丙烯易分散纤维掺量0.188～0.211kg/m³、石英粉掺量0.756～0.960kg/m³、钠基膨润土掺量149.143～164.571kg/m³、磷酸三钠掺量1.666～1.913kg/m³、氧化镁掺量1.111～1.275kg/m³、水泥掺量180.000～198.000kg/m³时，效果较佳。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，包括：谷口重污染区域复合阻隔墙、自重力渗沥液收集及导排装置、上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区；

所述谷口重污染区域复合阻隔墙设置于山谷型填埋场的谷口区域，所述谷口重污染区域复合阻隔墙由复合回填料构筑而成，所述复合回填料由旋挖槽土、水泥和复合添加料制成；

所述自重力渗沥液收集及导排装置设置于所述谷口重污染区域复合阻隔墙上游，沿所述谷口重污染区域复合阻隔墙平行且顺山谷地形设置；

所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合结构，分别竖直设置于所述山谷型填埋场的上游底部和中游底部。

2.根据权利要求1所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，所述谷口重污染区域复合阻隔墙、所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区设置深度至中风化、微风化千枚岩或中风化、微风化大理岩或中风化、微风化板岩或中风化、微风化片麻岩或中风化、微风化糜棱岩或中风化、微风化矽卡岩或中风化、微风化蛇纹岩或中风化、微风化玄武岩或中风化、微风化砂岩或中风化、微风化鲕状灰岩或中风化、微风化砾岩或中风化、微风化粉砂岩或中风化、微风化凝灰岩或中风化、微风化花岗岩，且控制该深度岩层的透水率界线为1～3Lu界线，进入1～3Lu界线1.0～2.0米。

3.根据权利要求1所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，所述谷口重污染区域复合阻隔墙的渗透系数小于等于1.0×10^-7cm/s；

所述复合回填料在搅拌箱中混合均匀而成，密度大于等于1.40t/m³，并在搅拌完成后采用多点辐射爪状导管灌注至所述谷口重污染区域复合阻隔墙的墙体之中；

所述多点辐射爪状导管为竖向四爪辐射状结构，由DN100～DN200钢管焊接构成，辐射四爪的中间采用菱形对称状结构实现导流；

所述水泥采用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级为42.5及以上，所述水泥的添加量为所述复合回填料总量的5%～12%；

所述复合添加料由4%～10%的钠基膨润土、0.024%～0.12%的磷酸三钠、0.016%～0.08%的氧化镁以及0.011%～0.033%的抗裂长短丝植物混合纤维组成；

所述抗裂长短丝植物混合纤维由0.007%～0.02%的椰壳纤维和0.004%～0.013%的易分散纤维组成，纤维单丝长度为4～16mm，当量直径为18～27μm，所述易分散纤维材质为聚丙烯材质。

4.根据权利要求3所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，所述抗裂长短丝植物混合纤维在使用前与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒，所述抗裂长短丝植物混合纤维与所述石英粉的质量比为1:（0.5～3），所述石英粉的粒径为200目～800目，所述石英粉中二氧化硅的含量≥95%。

5.根据权利要求1所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，所述自重力渗沥液收集及导排装置位于所述谷口重污染区域复合阻隔墙的上游方向3～8米距离处，且长度与所述谷口重污染区域复合阻隔墙等长，内管底高程距离地面3～5米，导排坡度≥3%；

所述自重力渗沥液收集及导排装置的最底面位于强风化岩层的顶面线之上，最顶面位于最大冻土深度之下。

6.根据权利要求5所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，所述自重力渗沥液收集及导排装置在谷口高程最低处采用HDPE管三通分别连接两侧的HDPE收集导排花管以及下游导向的HDPE运输实管，所述HDPE运输实管的下游端连接所述谷口重污染区域复合阻隔墙下游的渗沥液储存池；

所述HDPE收集导排花管采用环向卡箍固定外围的环向过滤结构组成，所述环向卡箍沿所述HDPE收集导排花管轴向方向的设置间距为1～2米。

7.根据权利要求1所述的山谷型填埋场的污染管控系统，其特征在于，上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区的透水率为1～3Lu，所述高压旋喷与所述注浆帷幕防渗的分界线为强风化岩层顶面线；

所述强风化岩层顶面线以上的素填土、杂填土、全风化岩层、粉土、砂土和碎石土采用高压旋喷，搭接段长度为200mm～300mm，设置排数为1～2排；

所述强风化岩层顶面线以下的强风化岩层和中风化岩层采用注浆帷幕，设置排数为2～3排，孔距为1.0～1.5米，排距为1.0～1.2米；

所述高压旋喷和所述注浆帷幕共用钻孔，连接段高压旋喷沿所述强风化岩层顶面线竖直向下喷射密实1.0～3.0米。

8.一种山谷型填埋场的污染管控系统施工方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7中任一项所述的山谷型填埋场的污染管控系统，包括：

对山谷型填埋场的谷口重污染区域复合阻隔墙、自重力渗沥液收集及导排装置、上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区进行放线定位；

对所述谷口重污染区域复合阻隔墙进行槽体构建、制备复合回填料并向所述槽体内灌注；

沿所述谷口重污染区域复合阻隔墙进行自重力渗沥液收集及导排装置的沟槽开挖、槽壁铺设土工布、焊接HDPE收集花管以及铺设卵石；

在所述山谷型填埋场的上游底部和中游底部，采用高压旋喷和注浆帷幕防渗组合方式分别构建上游刚性地下水阻隔防渗区和中游刚性地下水阻隔防渗区。

9.根据权利要求8所述的山谷型填埋场的污染管控系统施工方法，其特征在于，所述复合回填料的制备过程包括：

将椰壳纤维和易分散纤维按照预设比例在密闭搅拌机中混合均匀，搅拌时间大于等于5分钟；

将混合后的纤维与石英粉进行吹混预处理，吹混时间为60～150秒；

将钠基膨润土、磷酸三钠、氧化镁、混合纤维按预设比例依次添加到搅拌桶内混合均匀，添加间隔2分钟，添加过程持续搅拌，最终搅拌时间大于等于12分钟，得到添加料A；

将所述添加料A与抗硫酸盐硅酸盐水泥按照预设比例混合，搅拌时间大于等于6分钟，得到复合添加料B；

将所述复合添加料B添加至搅拌箱中的旋挖槽土中，加水并混合搅拌均匀，控制密度大于等于1.40t/m³，得到缓流态的所述复合回填料。

10.根据权利要求8所述的山谷型填埋场的污染管控系统施工方法，其特征在于，所述上游刚性地下水阻隔防渗区和所述中游刚性地下水阻隔防渗区构建方法包括：

步骤1：作业面修筑；

步骤2：钻机打孔至深度达到预设岩层的预设透水率界线以下1.0～2.0米；

步骤3：在强风化岩层顶面线以下进行注浆；

步骤4：采用与注浆帷幕共用钻孔，在强风化岩层顶面线以上进行高压旋喷，其中高压旋喷沿所述强风化岩层顶面线竖直向下喷射密实1.0～3.0米；

步骤5：重复步骤1至步骤4，直至完成所述上游刚性地下水阻隔防渗区构建；

步骤6：按照步骤1至步骤4，完成所述中游刚性地下水阻隔防渗区构建。

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