某垃圾填埋場防滲帷幕方案設計及效果淺析

臧 貽 甜

(山東省濰坊基礎工程公司，山東 濰坊 261061)

1 概述

垃圾填埋場中產生的滲濾液會在防滲薄弱處發生滲濾，給環境造成二次污染。文章根據某城市垃圾處理廠的水文地質情況，結合滲濾污染現狀，采取注漿防滲帷幕設計方案，根據工程治理方案實施后的現場監控量測結果及分析計算結果，利用數值模擬進一步綜合分析評價治理工程完成后的效果，表明防滲帷幕注漿效果是十分有效的。

2 工程概況及場地水文地質條件

該城市生活垃圾綜合處理廠始建于2003年，南北長600 m、東西寬330 m，填埋場北東側(下游)為防滲土壩，壩高21.5 m，壩底設置兩道滲濾液收集管(DN600)。由于地質構造、滲濾液收集管腐蝕破損等諸多因素的影響，填埋場內滲濾液不能及時排出而長期積存，在防滲薄弱處向壩下游滲濾，填埋場下游地下水受到一定程度的污染。

項目區地貌類型屬構造剝蝕低山丘陵區，地層較發育，巖性構造以脆性斷裂為主，地下水類型為碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。

3 滲漏原因分析

根據對填埋場地層巖性和斷裂構造特征、地下水徑流方向及水化學特征、壩體及防滲結構設計、滲漏現狀進行綜合分析，造成填埋場滲濾液產生滲漏的主要原因有以下幾個方面：

1)填埋場場外地質構造復雜區，基礎以下巖石裂隙極為發育，中風化帶內巖石破碎，為滲濾液的滲漏提供了有利通道。

2)填埋場西側場底及邊坡為斷裂的交匯部位，致使該地段地層破碎、地基強度減弱，容易產生不均勻沉降，使場底及邊坡防滲層結構變形破壞。

3)壩下鋪設的滲濾液收集管在滲濾液長期腐蝕淤堵和管道基礎及管周填筑土變形，造成收集管破損而引起土壩壩體變形，滲濾液會沿管壁周邊裂縫向壩下游滲漏。

4)滲濾液收集管的損毀，滲濾液不能正常排出，導致填埋場內滲濾液液面升高，超出了場底及邊坡防滲層設計承受的靜水壓力，也加劇防滲層破壞和增大滲漏速度。

4 滲漏通道分析

1)由于壩下西側滲濾液收集管損毀變形，影響到下部地下水排水管變形損毀，使兩條管道聯通，造成垃圾滲濾液沿地下水排水管滲漏。

2)區內地層層向裂隙、構造裂隙、巖溶裂隙較發育，鉆孔在非構造部位均漏水，因此滲濾液沿上述裂隙擴散，也是滲漏的重要途徑。

5 設計方案

1)設置垂直防滲帷幕，加固壩下損毀的滲濾液收集管、地下水排水管滲漏土層。2)設置傾斜帷幕。根據填埋場防滲帷幕設計部位地層結構、巖性、構造條件，防滲帷幕分為土層帷幕設計與巖石帷幕設計，鉆孔分為鉛直鉆孔和傾斜鉆孔。根據我國北方石灰巖地區注漿帷幕施工資料，注漿鉆孔漿液有效擴散半徑為5 m～10 m。針對本項目斷層及巖石溶蝕裂隙較發育，工程巖石層注漿有效半徑按5 m～7 m設計。土層注漿鉆孔漿液有效擴散半徑為3 m～5 m，工程土層注漿有效半徑按2 m～4 m設計。

防滲加固主要為封堵垃圾填埋場周邊斷裂破碎帶、巖石裂隙，地層巖性以石灰巖為主。考慮水泥與石灰巖的結合性，參考其他類似工程施工經驗，選用純水泥漿液封堵效果較好。水泥為42.5 MPa礦渣硅酸鹽水泥，為了縮短漿液凝固時間，漿液中添加少量水玻璃(波美度Be=35°～40°)速凝劑。

6 效果分析

6.1 物探成果對比驗證

通過施工前后對滲漏位置物探成果(如圖1所示)進行比對，垃圾填埋場北側粘土壩上測線總體視電阻率值明顯增大，較前期測量增大約25 Ω·m，地下電阻率增大與帷幕注漿施工階段呈正相關關系，表明帷幕注漿施工達到了較好的堵漏效果。

6.2 數值模擬分析驗證

在地下水流模型的基礎上，建立地下水溶質運移模型，預測垃圾填埋場滲濾液和浸泡液中的污染組分在含水層中的濃度分布及其隨時間的變化，從而確定垃圾填埋場污染組分對地下水的污染程度，評價垃圾填埋場對地下水污染的危險性。根據圖2，圖3可以看出，垃圾填埋場受控工況下，即填埋場在水平防滲與垂直防滲均較好的情況下，運行期間滲濾液污染物運移范圍較小，高濃度擴散范圍基本在填埋場附近，運行停止后，填埋場底部殘余污染物濃度隨著時間增加逐漸消散。防滲帷幕注漿使得垃圾場長期運營風險降低，但垃圾場未注漿區域仍存在風險。注漿后，風險源被堵住，污染通道被切斷，垃圾填埋場附近地下水水位下降，污染源得到控制，下游污染濃度逐漸下降。注漿區域污染范圍縮小，污染程度等有明顯的改善。

7 結語

利用現場檢查孔質量、物探成果對比、水位及水質監測分析和數值模擬等進行多方位驗證，運行期間滲濾液污染物運移范圍較小，高濃度擴散范圍基本控制在填埋場附近，表明防滲帷幕注漿效果是十分有效的。