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【摘 要】某垃圾卫生填埋场采用了天然及人工合成土工膜防渗衬层（压实粘土、聚丙烯有纺土工布、GCL土工聚合衬垫、各类型HDPE土工膜、长丝针刺无纺土工布）等防渗材料。在设计与施工上，对这些防渗材料制定和采取了相应的技术指标和措施，防止了其对周围环境的污染。
【关键词】防渗材料；天然材料；人工合成材料；垃圾卫生填埋场工程；技术指标；应用
1. 工程概述
（1）浙江省仙居县生活垃圾卫生填埋场（见图1）工程总占地约159.25亩，填埋容积约85万m3，服务年限月24年。其中一期填埋容积约27万m3、总投资约为0.75亿元人民币，服务年限8年。建设地址位于仙居县南峰街道东坑村三亩湾，属亚热带季风气候，雨量适中，年降水量约1250mm，集中在7～9月份，冬季降水量相对较少。填埋场属丘陵区，场地岩土层自上至下为填土、粉质粘土、砾土、强风化岩、中——微风化岩。场地地下水可分为第四系孔隙水和基岩裂隙水，水位埋深一般在0.6～1.0m，受大气降水影响明显，雨季地下水位略有抬升，旱季略有下降。
（2）该垃圾卫生填埋场工程包括主库区与进场道路、垃圾挡坝、排水系统、防渗系统、渗滤液收集及处理系统、气体导排系统、地下水导排系统等。施工工期为2011年7月21日开工，2012年3月26日竣工。
（3）垃圾卫生填埋场的设计必须控制其对周围环境的影响，以防止其对周围环境的污染。为防止滤液、填埋体对附近大气、水体和土壤污染，垃圾卫生填埋场一般应按地形修建，并采取不同的防渗体系及结构设计。防渗体系一般包括防渗层、地表水径流排水系统、地下水排系统和垃圾渗滤液排放系统。其中核心体系防渗层可分为黏土层与柔性膜复合层等。
2. 防渗设计
相关技术规范规定：1填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入填埋区。按该规定，在该工程的设计中，采用了压实粘土天然防渗材料，人工合成土工膜防渗衬层（聚丙烯有纺土工布、GCL土工聚合衬垫、各类型HDPE土工膜、长丝针刺无纺土工布）等多种防渗材料。
2.1 填埋场主库区工程。
（1）垃圾场场底设计坡度≥0.02，5640m2的场底清表后，平整压实，铺设GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚光面HDPE膜、600g/ m2无纺土工布、上填300mm厚d=40～100mm砾石垫层、200g/ m2编织土工布，见图1。
（2）场区边坡面积30350m2，清表后平整压实，铺设GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布、上填300mm厚袋装编织粘土，见图1。
（3）坡面锚固平台1390m2，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布粘土，断面800*800mm。
（4）场区主导排盲管320m，采用De250HDPE穿孔管。支导排盲管68.5m，采用De160HDPE穿孔管。导气石笼C20砼底座、De200 HDPE穿孔管、d=20～45mm碎石、钢丝网（10@300竖向钢筋、18@1000环箍）。地下水监测井2座，采用砼管封底、De110UPVC穿孔管、d=10～25 mm级配砾石、200g/m2土工布、2mm干净砂土、C20砼井座、250*250mm不锈钢上锁保护外壳。
2.2 封场覆盖等配套工程。
（1）17210m2封场覆盖导气层，采用30cm厚d=40-60mm砾石；29300m2封场覆盖350g/m2编织土工布、1mm厚LLDPE膜；39130m2封场覆盖DN1土工复合排水网格；20228m2封场覆盖450mm厚耕植土；6743m2封场覆盖150mm厚营养土。
（2）渗沥液调蓄池工程占地面积约2578m2，土方开挖后，平整压实基底，铺设130g/m2土工布支撑反滤层，上填300mm厚碎石层，再铺设一道聚丙烯有纺土工布隔离层，上填300mm厚实粘土；再铺设GCL土工聚合衬垫次防渗层，上铺1.5mm光面HDPE土工膜主防渗层，其上20mm厚PE塑料垫板。
（3）调蓄池集液井1座，采用 GCL膨润土衬垫、2cm厚HDPE防渗膜、2cm厚PE塑料垫衬（4.3*6.0m）、2cm厚HDPE膜、土工复合排水网（网孔尺寸不大于10mm）、碎石、4*6m土工复合排水网（网孔尺寸不大于10mm）。渗滤液测管长35m，采用De500、PE100级、SDR17，使用60mm宽HDEP绑带@2000mm，焊接宽度不小于100mm固定。
（4）C30 P6抗渗砼集水井1座，深11.55m，内径1.6m，壁厚25cm，底板厚30cm并外挑30cm。集水井地下水导排管长171m，采用De200mm，PE100级、SDR17。导排盲沟长4.2m，排水沟、截水沟长度215m。
（5）垃圾挡坝占地面积4560m2，中心轴线长95m，坝高10m，顶宽4m，坡度1：2。土石方开挖深度约6m，土石方量约1800m3，坝体土方填筑约21850m3，坝面方格形M7.5浆砌片石骨架内铺草皮护坡4248m2，坝面内侧面积2124 m2，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布。坝顶锚固沟断面800*800mm，长95m，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布粘土。卸料平台填方4000m3，回填15cm碎石13.9m。
3. 主要材料指标
该工程所需材料主要有HDPE膜、HDPE管材与无纺土工布等，所有材料在使用前应有质量合格证书、检测报告和出厂说明。
3.1 HDPE膜（见表1）。
4. 防渗工程技术
生活垃圾卫生填埋场设计运行对周围环境安全控制的关键，是控制生活垃圾卫生填埋场防渗层的施工质量。该工程有填埋场库区及调蓄池防渗膜铺设等工程，因此防渗膜的铺设质量、防渗膜间的连接，包括防渗膜与其它引出管道的穿膜连接是该工程的施工重点。由于砾石渗沥层在防渗结构上，施工时要注意保护下层防渗膜结构，防止破坏防渗结构，保证防渗结构完整无损亦是该工程的一大重点。该工程对土工膜铺设的基层工作、铺设工艺、和焊接技术要求严格，对焊接设备、焊缝位置与热压角等都有严格的要求，对施工单位技术管理与操作作业人员都是一个考验。 该工程场地地下水丰富，施工过程中应采取导排方法降低地下水位，对防渗系统如HDPE防渗膜及GCL土工聚合衬垫等，采取分区导排降水并分区铺设的施工方法，防止了地下水浮力顶托开裂而影响施工质量。
4.1 针对该工程的技术重点，我们在设计与施工方面，制定了保证防渗工程技术措施要求：
（1）在材料选择方面选择符合资格的厂家生产的土工膜材料，从材料包装、运输、贮存到现场铺设，均派专业质量管理人员负责，使土工膜在每个施工环节都得到合适的保护。在人员安排上调配有丰富经验的施工人员进行土工膜的铺设与连接，并有足够的人员配合施工。配备先进的施工机械（如自动爬行焊接机等）进行土工膜的焊接，所有焊缝均进行检测，保证接缝质量符合要求。
（2）根据垃圾填埋场工程的特殊性，对场地平整提出如下技术质量要求：对原山坡进行清坡或清基处理，清理淤泥、树根、草坡等不符合要求的杂质，清基深度一般不小于50cm。基面清理完成验收后应抓施工，若不能立即施工，应做好基面的保护，并且在下一次施工之前应进行再次检验，必要时需重新清理。该工程除库底外，库内场地基本已经形成了填埋所需要坡度，但需处理表面植被和部分裸露岩石。对于土质边坡，清除所有植被、坡积物，形成相对平滑的坡面，极少部分底洼处采用原土回填夯实。对于岩质边坡，消除高于坡面的部分岩石，坡面上有阴、阳角时，应修圆，使其半径大于0.5m，然后用M5砂浆将岩石面摸平。处理后的边坡坡度宜小于1：2，特殊情况不得大于1：1.8。
（3）施工进场后，首先由施工技术人员对场地进行仔细的勘察，制定施工挖运计划，修筑施工便道，保证施工时大量土方运输车辆行驶通畅，确保土方施工顺利进行。
（4）GCL土工合成材料膨润土垫在该工程中主要用于密封和防渗。
4.2 理论上，土壤颗粒越细，含水量适当，密切度高，防渗性能越好。
（1）膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的黏土岩，膨润土是一种比较昂贵的矿物，且土壤如果过分加以筛选，会增大投资成本。因此该工程的实际做法是：选好土源，检测土壤成分，通过做不同掺量的土样，优选最佳配比；做好现场拌合工作，严格控制含水率，保证压实度；分层施工同步检验，严格执行验收标准，不符合要求的坚决返工。
（2）土工膜全面铺设施工前，我们计划选择有代表性的施工区段作为试验段，进行试验铺设和试验焊接。试验段经过验收合格后作为样板段，才进行土工膜全面的铺设与焊接施工。对试验段，在操作前由项目技术负责人制定土工膜作业指导书、操作规程与验收标准。通过试验，总结经验，完善作业指导书与操作规程与验收标准，以此作为土工膜全面施工和验收指导。
（3）试验焊接应由两片土工膜接合而成，用于熔化焊接试验的试件长度不小于4.5cm，热压焊试验接缝至少需1.2cm长。由专业技术人员进行土工膜焊接试验，在所有开始阶段与即将关机前，或在设备出现故障需中断休息至少四小时才能重新起动时，或者当气候条件发生变化，或检查出存在焊接问题时，都应进行试焊。所有的试验焊接将在与实际相同的焊接条件下进行，一旦试验焊接质量被确认合格，焊接技工不得改变焊接参数（温度、速度等），直到进行下一个试验焊接为止。
（4）竖向引出管穿越土工膜，该部位的连接施工质量措施，首先从基础上保证引出管周围的填土与其原填土表面相平，并与周围填土的密实度相同，避免填土下陷造成土工膜破坏。在施工前对施工人员进行详细的技术交底，使施工人员熟悉施工操作和技术质量要求。膜与管道连接后在规定的固化时间内，对固化位置直径10m范围设置指示，禁止任何人员在土工膜上行走。连接完成后进行检测，如检测不合格时重新进行加强焊接。
（5）为保证不损坏已完成防渗系统，铺砾石导渗层要求采用专门改装的宽履带推土机，减少推土机对地面的压力。运输通道将防渗层上的填土厚度增加为0.5m以上，保证导渗层碎石料的运输车辆行驶不损坏防渗膜。
5. 结语
（1）GCL土工聚合粘土衬垫是两层合成材料之间压封膨润土粉末（或其他低渗透性材料），通过针刺、粘接或缝合而制成的一种复合材料，在该生活垃圾卫生填埋场工程中，具有较好且廉价的密封和防渗效果。
（2）人工合成土工膜的施工中，一旦开裂、遭到机械性破坏或植物根系穿刺，将会产生漏水，失去防水效能，又会产生冻胀，继而破坏防水层保护层，降低使用寿命，按该工程的施工经验，发生的缺陷往往是在施工过程中造成的。针对该工程的施工重点，我们制定相应的措施，确保了人工合成土工膜的施工效果。
（3）HDPE高密度聚乙烯防渗膜具有防渗性好、化学稳定性好、机械强度性高、气候适应性强、使用寿命长、敷设及焊接施工方便的特点。其防渗技术的核心是HDPE膜的施工质量，而关键环节是HDPE膜的产品质量及专业队伍的资质和水平，包括使用机具的有效性、工序验收的严肃性和施工季节的合理性等。
参考文献
[1] 《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17）.
[2] 《市政公用工程管理与实务》全国一级建造师执业资格考试用书2010年4月第二版.
【关键词】防渗材料；天然材料；人工合成材料；垃圾卫生填埋场工程；技术指标；应用
1. 工程概述
（1）浙江省仙居县生活垃圾卫生填埋场（见图1）工程总占地约159.25亩，填埋容积约85万m3，服务年限月24年。其中一期填埋容积约27万m3、总投资约为0.75亿元人民币，服务年限8年。建设地址位于仙居县南峰街道东坑村三亩湾，属亚热带季风气候，雨量适中，年降水量约1250mm，集中在7～9月份，冬季降水量相对较少。填埋场属丘陵区，场地岩土层自上至下为填土、粉质粘土、砾土、强风化岩、中——微风化岩。场地地下水可分为第四系孔隙水和基岩裂隙水，水位埋深一般在0.6～1.0m，受大气降水影响明显，雨季地下水位略有抬升，旱季略有下降。
（2）该垃圾卫生填埋场工程包括主库区与进场道路、垃圾挡坝、排水系统、防渗系统、渗滤液收集及处理系统、气体导排系统、地下水导排系统等。施工工期为2011年7月21日开工，2012年3月26日竣工。
（3）垃圾卫生填埋场的设计必须控制其对周围环境的影响，以防止其对周围环境的污染。为防止滤液、填埋体对附近大气、水体和土壤污染，垃圾卫生填埋场一般应按地形修建，并采取不同的防渗体系及结构设计。防渗体系一般包括防渗层、地表水径流排水系统、地下水排系统和垃圾渗滤液排放系统。其中核心体系防渗层可分为黏土层与柔性膜复合层等。
2. 防渗设计
相关技术规范规定：1填埋场必须进行防渗处理，防止对地下水和地表水的污染，同时还应防止地下水进入填埋区。按该规定，在该工程的设计中，采用了压实粘土天然防渗材料，人工合成土工膜防渗衬层（聚丙烯有纺土工布、GCL土工聚合衬垫、各类型HDPE土工膜、长丝针刺无纺土工布）等多种防渗材料。
2.1 填埋场主库区工程。
（1）垃圾场场底设计坡度≥0.02，5640m2的场底清表后，平整压实，铺设GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚光面HDPE膜、600g/ m2无纺土工布、上填300mm厚d=40～100mm砾石垫层、200g/ m2编织土工布，见图1。
（2）场区边坡面积30350m2，清表后平整压实，铺设GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布、上填300mm厚袋装编织粘土，见图1。
（3）坡面锚固平台1390m2，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布粘土，断面800*800mm。
（4）场区主导排盲管320m，采用De250HDPE穿孔管。支导排盲管68.5m，采用De160HDPE穿孔管。导气石笼C20砼底座、De200 HDPE穿孔管、d=20～45mm碎石、钢丝网（10@300竖向钢筋、18@1000环箍）。地下水监测井2座，采用砼管封底、De110UPVC穿孔管、d=10～25 mm级配砾石、200g/m2土工布、2mm干净砂土、C20砼井座、250*250mm不锈钢上锁保护外壳。
2.2 封场覆盖等配套工程。
（1）17210m2封场覆盖导气层，采用30cm厚d=40-60mm砾石；29300m2封场覆盖350g/m2编织土工布、1mm厚LLDPE膜；39130m2封场覆盖DN1土工复合排水网格；20228m2封场覆盖450mm厚耕植土；6743m2封场覆盖150mm厚营养土。
（2）渗沥液调蓄池工程占地面积约2578m2，土方开挖后，平整压实基底，铺设130g/m2土工布支撑反滤层，上填300mm厚碎石层，再铺设一道聚丙烯有纺土工布隔离层，上填300mm厚实粘土；再铺设GCL土工聚合衬垫次防渗层，上铺1.5mm光面HDPE土工膜主防渗层，其上20mm厚PE塑料垫板。
（3）调蓄池集液井1座，采用 GCL膨润土衬垫、2cm厚HDPE防渗膜、2cm厚PE塑料垫衬（4.3*6.0m）、2cm厚HDPE膜、土工复合排水网（网孔尺寸不大于10mm）、碎石、4*6m土工复合排水网（网孔尺寸不大于10mm）。渗滤液测管长35m，采用De500、PE100级、SDR17，使用60mm宽HDEP绑带@2000mm，焊接宽度不小于100mm固定。
（4）C30 P6抗渗砼集水井1座，深11.55m，内径1.6m，壁厚25cm，底板厚30cm并外挑30cm。集水井地下水导排管长171m，采用De200mm，PE100级、SDR17。导排盲沟长4.2m，排水沟、截水沟长度215m。
（5）垃圾挡坝占地面积4560m2，中心轴线长95m，坝高10m，顶宽4m，坡度1：2。土石方开挖深度约6m，土石方量约1800m3，坝体土方填筑约21850m3，坝面方格形M7.5浆砌片石骨架内铺草皮护坡4248m2，坝面内侧面积2124 m2，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布。坝顶锚固沟断面800*800mm，长95m，采用GCL土工聚合粘土衬垫、2mm厚单毛面HDPE膜、600g/m2无纺土工布粘土。卸料平台填方4000m3，回填15cm碎石13.9m。
3. 主要材料指标
该工程所需材料主要有HDPE膜、HDPE管材与无纺土工布等，所有材料在使用前应有质量合格证书、检测报告和出厂说明。
3.1 HDPE膜（见表1）。
4. 防渗工程技术
生活垃圾卫生填埋场设计运行对周围环境安全控制的关键，是控制生活垃圾卫生填埋场防渗层的施工质量。该工程有填埋场库区及调蓄池防渗膜铺设等工程，因此防渗膜的铺设质量、防渗膜间的连接，包括防渗膜与其它引出管道的穿膜连接是该工程的施工重点。由于砾石渗沥层在防渗结构上，施工时要注意保护下层防渗膜结构，防止破坏防渗结构，保证防渗结构完整无损亦是该工程的一大重点。该工程对土工膜铺设的基层工作、铺设工艺、和焊接技术要求严格，对焊接设备、焊缝位置与热压角等都有严格的要求，对施工单位技术管理与操作作业人员都是一个考验。 该工程场地地下水丰富，施工过程中应采取导排方法降低地下水位，对防渗系统如HDPE防渗膜及GCL土工聚合衬垫等，采取分区导排降水并分区铺设的施工方法，防止了地下水浮力顶托开裂而影响施工质量。
4.1 针对该工程的技术重点，我们在设计与施工方面，制定了保证防渗工程技术措施要求：
（1）在材料选择方面选择符合资格的厂家生产的土工膜材料，从材料包装、运输、贮存到现场铺设，均派专业质量管理人员负责，使土工膜在每个施工环节都得到合适的保护。在人员安排上调配有丰富经验的施工人员进行土工膜的铺设与连接，并有足够的人员配合施工。配备先进的施工机械（如自动爬行焊接机等）进行土工膜的焊接，所有焊缝均进行检测，保证接缝质量符合要求。
（2）根据垃圾填埋场工程的特殊性，对场地平整提出如下技术质量要求：对原山坡进行清坡或清基处理，清理淤泥、树根、草坡等不符合要求的杂质，清基深度一般不小于50cm。基面清理完成验收后应抓施工，若不能立即施工，应做好基面的保护，并且在下一次施工之前应进行再次检验，必要时需重新清理。该工程除库底外，库内场地基本已经形成了填埋所需要坡度，但需处理表面植被和部分裸露岩石。对于土质边坡，清除所有植被、坡积物，形成相对平滑的坡面，极少部分底洼处采用原土回填夯实。对于岩质边坡，消除高于坡面的部分岩石，坡面上有阴、阳角时，应修圆，使其半径大于0.5m，然后用M5砂浆将岩石面摸平。处理后的边坡坡度宜小于1：2，特殊情况不得大于1：1.8。
（3）施工进场后，首先由施工技术人员对场地进行仔细的勘察，制定施工挖运计划，修筑施工便道，保证施工时大量土方运输车辆行驶通畅，确保土方施工顺利进行。
（4）GCL土工合成材料膨润土垫在该工程中主要用于密封和防渗。
4.2 理论上，土壤颗粒越细，含水量适当，密切度高，防渗性能越好。
（1）膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物成分的黏土岩，膨润土是一种比较昂贵的矿物，且土壤如果过分加以筛选，会增大投资成本。因此该工程的实际做法是：选好土源，检测土壤成分，通过做不同掺量的土样，优选最佳配比；做好现场拌合工作，严格控制含水率，保证压实度；分层施工同步检验，严格执行验收标准，不符合要求的坚决返工。
（2）土工膜全面铺设施工前，我们计划选择有代表性的施工区段作为试验段，进行试验铺设和试验焊接。试验段经过验收合格后作为样板段，才进行土工膜全面的铺设与焊接施工。对试验段，在操作前由项目技术负责人制定土工膜作业指导书、操作规程与验收标准。通过试验，总结经验，完善作业指导书与操作规程与验收标准，以此作为土工膜全面施工和验收指导。
（3）试验焊接应由两片土工膜接合而成，用于熔化焊接试验的试件长度不小于4.5cm，热压焊试验接缝至少需1.2cm长。由专业技术人员进行土工膜焊接试验，在所有开始阶段与即将关机前，或在设备出现故障需中断休息至少四小时才能重新起动时，或者当气候条件发生变化，或检查出存在焊接问题时，都应进行试焊。所有的试验焊接将在与实际相同的焊接条件下进行，一旦试验焊接质量被确认合格，焊接技工不得改变焊接参数（温度、速度等），直到进行下一个试验焊接为止。
（4）竖向引出管穿越土工膜，该部位的连接施工质量措施，首先从基础上保证引出管周围的填土与其原填土表面相平，并与周围填土的密实度相同，避免填土下陷造成土工膜破坏。在施工前对施工人员进行详细的技术交底，使施工人员熟悉施工操作和技术质量要求。膜与管道连接后在规定的固化时间内，对固化位置直径10m范围设置指示，禁止任何人员在土工膜上行走。连接完成后进行检测，如检测不合格时重新进行加强焊接。
（5）为保证不损坏已完成防渗系统，铺砾石导渗层要求采用专门改装的宽履带推土机，减少推土机对地面的压力。运输通道将防渗层上的填土厚度增加为0.5m以上，保证导渗层碎石料的运输车辆行驶不损坏防渗膜。
5. 结语
（1）GCL土工聚合粘土衬垫是两层合成材料之间压封膨润土粉末（或其他低渗透性材料），通过针刺、粘接或缝合而制成的一种复合材料，在该生活垃圾卫生填埋场工程中，具有较好且廉价的密封和防渗效果。
（2）人工合成土工膜的施工中，一旦开裂、遭到机械性破坏或植物根系穿刺，将会产生漏水，失去防水效能，又会产生冻胀，继而破坏防水层保护层，降低使用寿命，按该工程的施工经验，发生的缺陷往往是在施工过程中造成的。针对该工程的施工重点，我们制定相应的措施，确保了人工合成土工膜的施工效果。
（3）HDPE高密度聚乙烯防渗膜具有防渗性好、化学稳定性好、机械强度性高、气候适应性强、使用寿命长、敷设及焊接施工方便的特点。其防渗技术的核心是HDPE膜的施工质量，而关键环节是HDPE膜的产品质量及专业队伍的资质和水平，包括使用机具的有效性、工序验收的严肃性和施工季节的合理性等。
参考文献
[1] 《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》（CJJ17）.
[2] 《市政公用工程管理与实务》全国一级建造师执业资格考试用书2010年4月第二版.