论龙岩市生活垃圾焚烧厂配套填埋场防渗工程施工管理

陈峰，范晓平，宋雨霖

（1.龙岩市园林管理局，福建龙岩364000；2.中国城市建设研究院有限公司，北京100120）

论龙岩市生活垃圾焚烧厂配套填埋场防渗工程施工管理

陈峰1，范晓平2，宋雨霖2

（1.龙岩市园林管理局，福建龙岩364000；2.中国城市建设研究院有限公司，北京100120）

龙岩市生活垃圾焚烧厂为有效处理垃圾焚烧所产生的炉渣，以及经固化、稳定化处理后的飞灰，建设了配套填埋场。为杜绝填埋场渗沥液的外渗，同时防止地下水向填埋库区的渗入，并确保填埋场安全可靠的运行，减少渗沥液产生量，避免造成二次污染等问题，建设科学安全有效的防渗系统工程对于填埋场工程来说至关重要。通过对填埋场内部防渗系统的简要介绍及阐述，对适合此配套填埋场的防渗材料、衬层系统和衬层结构以及防渗材料铺设等问题进行了深刻的分析。

填埋场；防渗工程；防渗材料；铺设

龙岩市生活垃圾焚烧厂主要服务于龙岩市新罗区及附近乡镇，日焚烧处理生活垃圾600 t，为了有效处理垃圾焚烧厂产生的炉渣，建设了配套填埋场，作者参与了填埋场防渗工程施工管理，对如何做好防渗施工管理，粗浅总结了经验。

1 龙岩市生活垃圾焚烧厂配套填埋场工程概况

龙岩市生活垃圾焚烧厂主要服务于龙岩市新罗区及附近乡镇，日焚烧处理生活垃圾600 t。配套填埋场主要是处理垃圾焚烧厂产生的炉渣，以及经固化、稳定化处理后的飞灰。该填埋场占地面积3.17万m2，填埋总库容为51.52万m3。

2 填埋场防渗系统简介

填埋场的设计、建设和运行过程中，填埋场内部的渗沥液防渗工程最为关键。一旦发生渗沥液泄漏的问题，就会对地下水以及填埋场周围的自然环境造成污染。因此填埋场的防渗工程的目的就是采用自然防渗或人工防渗，切断库区内渗沥液向库外泄漏的通道，彻底杜绝渗沥液渗入地下而引起地下水污染，同时防止地下水向填埋库区的渗入，确保填埋场安全可靠地运行[1]。

对填埋场的地质勘察表明，场底土壤的防渗系数达不到国家规定的天然粘土类衬里的防渗要求，也就是说本填埋场不满足天然防渗要求，因此必须采用人工防渗措施。目前填埋场的人工防渗措施，根据填埋场底防渗设施铺设方向的不同，主要分为垂直防渗与水平防渗两种。

垂直防渗是根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的独立水文地质单元、库区天然的不透水层等，在填埋场的四周设置垂直的防渗工程，将垃圾渗沥液封闭于填埋场中进行有控制地导出，防止垃圾渗沥液向周围渗透污染地下水，同时也有阻止周围地下水流入填埋场的功能。垂直防渗适用于建在山谷地形的填埋场，因为山谷型填埋场大多具备独立的水文地质单元条件，在平原区填埋厂中也有应用。

水平防渗是指在填埋区底部及周围水平方向铺设低渗透性材料制作的防渗层进行整个垃圾填埋场底的铺设焊接，形成一个整体的人工隔水层。此防渗系统可将渗滤液封闭于填埋场中进行收集，最后导流到污水处理厂。防止渗滤液向周围渗透污染地下水、防止地下水进入填埋库区以及填埋场气体无控释放。水平防渗系统根据采用设计标准的高低所选用的等级是不同的，一般从上到下依次包括过滤层、导流排水层、保护层、防渗主体结构层，另外还有地下水导排系统等[2]。

对于特殊的地质构造，填埋场防渗处理一般要考虑采用垂直防渗和水平防渗两种方式相结合，但是根据填埋场的具体水文地质，也可以只采用一种防渗方式就可以满足防渗要求[3]。

无论是垂直防渗系统还是水平防渗系统，都应同时具有下述3种功能。

（1）填埋场防渗系统应控制渗沥液的渗流，防止渗沥液向填埋库区外扩散，使其封闭于填埋场内进行有控制地导出、收集、治理，防止渗透流出填埋场外，保证填埋场的安全运行；

（2）控制地下水，防止其形成过高的场压力以及地下水进入填埋场导致渗滤液产生量增加；

（3）控制填埋场气体的迁移，使填埋场气体得到有控释放和收集，防止其从侧向或向下迁移到填埋场外污染大气环境。

3 防渗材料的选择

3.1 防渗材料选择的原则

早期的填埋场防渗系统是采用一定厚度的压实粘土来防渗，要求粘土厚度大于2m，其渗透系数要求小于10-7cm/s。但是实践经验表明，这样的防渗系统不仅所需的材料费用较高，施工难度也很大，而且压实粘土渗透系数也常常不能满足要求。因此，这种防渗技术逐渐被淘汰。

现在国内外的卫生填埋场主要采用土工膜作为防渗材料。土工膜是由一种或几种柔性热塑性或热固性的聚合材料添加一些其他成分制成的，添加成分包括碳黑、色素、填充物、可塑剂、处理辅助物、交联化学物、抗降解成分和生物灭杀剂等。用于制造土工膜的聚合体包括很多性质不同的塑料和橡胶，根据化学稳定性不同、基本成分不同，聚合材料可以分为以下几类。

（1）热塑性聚合物，如聚氯乙烯（PVC）等；

（2）水晶热塑性聚合物，如高密度聚乙烯（HDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）等；

（3）热塑性橡胶，如氯化聚乙烯（CPE）和氯磺化聚乙烯（CSPE）等。

其中最常用的是高密度聚乙烯（HDPE）土工膜。HDPE膜不仅渗透系数小，可以达到10-12cm/s；而且具有优良的机械强度、耐热性、耐化学腐蚀性、抗环境应力开裂和良好的弹性，随着厚度的增加，其断裂点强度、屈服点强度、抗撕裂强度、抗穿刺强度逐渐增加。

HDPE膜在工厂被制造为一定幅宽（通常为6～9m）的卷材，施工时需要将其平铺并焊接为一个整体，以起到防渗的作用。HDPE膜的厚度一般范围在0.75～2.5mm，由于1.5mm以上的HDPE膜才能保障足够的焊接强度，故用于垃圾填埋场的HDPE膜的最小使用厚度为1.5 mm。

焊接完好的HDPE膜的防渗能力相当强，但是由于HDPE膜很薄，制造和施工中会出现破损，从而造成渗沥液渗漏。造成HDPE膜破损的主要原因包括：膜在制造的过程中存在微孔；膜片之间焊接不严；施工中造成的划伤或刺穿，等等。根据美国国家环保局（USEPA）的研究表明，施工质量控制较好的土工膜的渗沥液渗漏相当于每4 050 m2面积有一个1 cm直径的小孔。

目前，我国的卫生填埋场基本上均是采用1.5mm或2.0 mm厚的HDPE膜，我国在HDPE膜的施工方面已经积累了比较丰富的经验。

本工程填埋物为焚烧炉渣及飞灰，根据《生活垃圾卫生填埋处理技术规范》（GB 50869-2013）[1]及《生活垃圾填埋污染控制标准》（GB16889-2008）[5]，焚烧飞灰可在生活垃圾卫生填埋场单独填埋，但需要单独分区进行填埋作业。

3.2 衬层系统和衬层结构的选择

衬层系统是场底和边坡防渗系统和渗沥液收集的统称。防渗系统和渗沥液收集系统都是由不同的材料层叠加在一起构成的，其层次结构称为衬层结构。

填埋场的衬层结构大体上可以分为以下两类。

3.2.1 单层防渗的衬层结构

单层防渗的衬层结构主要由复合防渗层和排水层组成，其主流配置是：先在基础上铺设一定厚度的粘土防渗层，并紧接着铺设一层HDPE膜，形成复合防渗层；再在HDPE膜上铺设一层保护层；然后铺设一定厚度的卵石（或碎石）导流层，用于收集渗沥液，并在其中埋设有孔的排水管（亦称为花管）；有必要时，还可在导流层上铺设反滤层，防止导流层被细小颗粒物堵塞[6]。

复合防渗层是一个非常有效的水力屏障，当HDPE出现破损时，下面的压实粘土层依然能够起到防渗作用。我国规范要求粘土层的厚度应不小于1m，HDPE膜的厚度应不低于1.5mm。粘土层的防渗系数应不超过1×10－7cm/s。

考虑到压实粘土的施工比较复杂，防渗性能的可靠性较弱，因此有些填埋场采用新型的土工材料来代替粘土防渗层，如采用膨润土垫（GCL）。GCL是由纯膨润土被二层土工布包裹而制成的土工材料。膨润土具有遇水膨胀的特性，体积可膨胀十几倍，吸水后的GCL具有很低的渗透系数（可以达到10－9cm/s）。

由于HDPE膜容易破损，需要在其上铺设保护层，来克服HDPE膜抗穿刺性能差的缺点。通常是铺设无纺土工布，土工布的规格用单位面积的质量来衡量，一般采用是600～1 000 g/m2的土工布可满足要求。选用何种规格的保护材料，不仅要考虑保护性能，还应考虑经济方面的因素。这层土工布除了保护HDPE膜，还兼有一定的排水作用。

导流层是为导排场底的渗沥液而设置的，应有一定的坡度，将渗沥液汇集到低洼的盲沟内，盲沟内设置花管，将渗沥液输送到场外。导流层的纵横坡度和盲沟的布置应结合填埋场分区和场地整治进行设计。导流层的厚度为30 cm，导流层的颗粒材料通常采用粒径为20～40mm的卵石（或碎石）。为减小对HDPE膜的穿刺力，通常优先考虑使用卵石，在没有卵石的情况下可考虑使用碎石。

许多填埋场是直接在导流层上填埋垃圾的，但是填埋场的实际运行经验表明，导流层容易被渗沥液中的颗粒物堵塞，影响渗沥液的导排效果。因此，有时需要设立反滤层。可采用级配的颗粒物形成反滤层或采用薄的织质土工布（100 g/m2或150 g/m2）作为反滤材料[4]。

3.2.2 双层防渗的衬层结构

在防渗要求较高的填埋场中可以采用双层防渗的衬层结构，该种衬层结构是在单层防渗衬层结构之下增加了第二层排水层和第二层防渗层。

采用双层防渗的衬层结构，通常要在二层衬层之间设置渗沥液渗漏监测设施。在垃圾填埋到一定高度后，其上的操作作业对防渗层的影响很小，不会造成新的破损。因此，在填埋初期发现第一层防渗层出现渗漏时，会被监测设施测出，这时可以将填埋的垃圾挖开，对防渗层进行修补，防止其继续渗漏。

虽然采用双层防渗的衬层结构其投资要高很多，但是可以严格地控制渗沥液不渗漏，不会污染地下水。

3.2.3 填埋场的衬层结构

目前，从国内其他地区的工程经验和卫生填埋场实例来看，一般采用的防渗方式均为水平防渗，当中也有一些采用垂直防渗的填埋场，但是由于垂直防渗帷幕一般难以达到卫生填埋技术规范对防渗的要求，垂直防渗仅作为水平防渗的一种辅助手段，在新建填埋场中，均采用了人工水平防渗。

综上所述，本工程拟推荐采用高密度聚乙烯（HDPE）土工膜水平防渗工艺。根据《生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范》，本卫生填埋场采用“HDPE膜＋GCL”复合防渗结构进行防渗[7]。

目前我国垃圾填埋场通用的HDPE有1.5 mm和2.0mm二种规格，为了节约工程造价，故使用1.5 mm的HDPE膜作为主防渗材料。

我国的卫生填埋场所采用的HDPE膜的保护材料主要有500 g/m2，600g/m2，800g/m2等几种规格的无纺土工布，其中600 g/m2的土工布的性能和价格比较均衡，使用也最广泛，也满足规范要求，故本方案中也采用该种规格。

场底设置渗沥液导流层，采用粒径为20～40 mm的卵石，铺设厚度为300 mm，一方面起到导排渗沥液的作用，另一方面也可有效地保护其下的防渗系统不受破坏。

反滤层采用190 g/m2的土工滤网，考虑到土工布直接暴露遇阳光下老化比较快，该层材料位于最上方，因此，填埋场整体施工时可先不施工，等到填埋分区启用之前再铺设。

综上所述，本填埋场的场底衬层结构如下。

190 g/m2土工滤网；

300mm厚碎石导流层（粒径为20～40mm）；

600 g/m2的无纺土工布；

1.5mm厚HDPE土工膜（光面）；

5 000 g/m2的膨润土垫（GCL）；

500mm厚压实土壤保护层；

压实基础。

在边坡上由于坡度较大，300mm厚卵石层较难在边坡上固定，因此边坡上的衬层结构与场底略有差别。此外，为防止填埋作业机械作业时，对边坡的衬层材料产生破坏，应对边坡采取一定的保护措施。目前常用的办法是使用袋装砂土。

本设计中考虑边坡衬层结构如下。

袋装砂土保护层；

600 g/m2的无纺土工布；

1.5mm厚HDPE土工膜（单糙面）；

5 000 g/m2的膨润土垫（GCL）一层；

500mm厚压实土壤保护层；

压实基础。

4 防渗材料铺设

防渗材料铺设时，其接触面必须满足设计要求，其他应按照以下条件执行。

（1）各种防渗材料铺设前应保证铺设面完全符合质量安全要求。直接铺设在土建结构面上时，应保证构建面结构稳定，坡面平缓过度，垂直深度25 cm内不得有任何有害杂物；铺设在下一层土工材料之上时，应保证下一层土工材料施工质量合格，表面无积水和无杂物。

（2）合理地选择铺设方向，尽可能地减少接缝受力。

（3）铺设工具不得对土工材料的正常使用功能产生损害。

（4）合理布局每片材料的位置，力求接缝最少。

（5）在坡度大于10%的坡面上和坡脚1.5 m范围内不得有横向接缝，一般土工膜的焊接采用双轨焊接。

（6）各种土工材料的搭接宽度不得低于相应的连接标准。

（7）铺设过程中调整材料的搭接宽度时不得损害已连接的部分。

（8）铺设过程中防止任何因为装卸活动、高温、化学物质泄漏或其他因素而破坏土工材料。

（9）用于卷材展开的机械设备不得造成土工材料的明显划伤，并不得造成铺设基底表面的破坏。

（10）铺设后应及时压载锚固，所有土工材料均须保证当日铺设当日连接。

通过以上防渗的施工，就能最大程度地保证填埋场的渗沥液不污染地下水，统一收集至渗沥液调节池，为下一阶段渗沥液的处理作好准备。

[1]GB50869-2013.生活垃圾卫生填埋处理技术规范[S].

[2] 郑胜全，陈增丰.水平防渗系统卫生填埋场的填埋作业工艺[J].环境卫生工程，2005，13(6):27-29.

[3]CJJ176-2012.生活垃圾卫生填埋场岩土工程技术规范[S].

[4] 张爽妍.垃圾填埋场防渗层的设计与施工[J].工程技术，2005 (10):59.

[5]GB16889-2008.生活垃圾填埋污染控制标准[S].

[6]谭家声，张立国.HDPE防渗膜在垃圾填埋场中的施工[J].中国科技博览，2010(12):100.

[7]CJJ113-2007.生活垃圾卫生填埋场防渗系统工程技术规范[S].

CHEN Feng1,FAN Xiaoping2,SONG Yulin2

（1.Longyan Landscape Bureau,Longyan 364000,China; 2.China Urban Construction Research Institute Co.,Ltd.,Beijing 100120,China）

Discussion on construction management of anti-seepage system engineering of Longyan municipal solid waste incineration plant

Abstract:In order to effectively dispose the slag generated from w aste-incineration and the flying ash after stabilization,an assorted landfillhas been built in m unicipal solid w aste incineration plant of Longyan City.To reduce the leachate production and avoid its corresponding secondary pollutions,a scientific and effective seepage system engineering for the landfill site is very im portant.Such engineering is able to preclude the extravasation of landfill leachate,prevent the infiltration of groundw ater to landfill area,and ensure a safe and reliable operation for landfill site running.This study briefly introduced the inside anti-seepage system of the assorted landfill.In addition,the choice of anti-seepage m aterial,lining system,and lining structure w hich are suitable for the assorted landfill are investigated in detail.
Keywords:landfill;anti-seepage system engineering;anti-seepage m aterial;laying

X799.3

A

1674-0912（2017）03-0041-04

2017－02－09）

陈峰（1969－），男，福建龙岩人，工程师，研究方向：环境工程。