某垃圾填埋场防渗帷幕方案设计及效果浅析

臧 贻 甜

(山东省潍坊基础工程公司，山东 潍坊 261061)

1 概述

垃圾填埋场中产生的渗滤液会在防渗薄弱处发生渗滤，给环境造成二次污染。文章根据某城市垃圾处理厂的水文地质情况，结合渗滤污染现状，采取注浆防渗帷幕设计方案，根据工程治理方案实施后的现场监控量测结果及分析计算结果，利用数值模拟进一步综合分析评价治理工程完成后的效果，表明防渗帷幕注浆效果是十分有效的。

2 工程概况及场地水文地质条件

该城市生活垃圾综合处理厂始建于2003年，南北长600 m、东西宽330 m，填埋场北东侧(下游)为防渗土坝，坝高21.5 m，坝底设置两道渗滤液收集管(DN600)。由于地质构造、渗滤液收集管腐蚀破损等诸多因素的影响，填埋场内渗滤液不能及时排出而长期积存，在防渗薄弱处向坝下游渗滤，填埋场下游地下水受到一定程度的污染。

项目区地貌类型属构造剥蚀低山丘陵区，地层较发育，岩性构造以脆性断裂为主，地下水类型为碳酸盐岩类岩溶裂隙水。

3 渗漏原因分析

根据对填埋场地层岩性和断裂构造特征、地下水径流方向及水化学特征、坝体及防渗结构设计、渗漏现状进行综合分析，造成填埋场渗滤液产生渗漏的主要原因有以下几个方面：

1)填埋场场外地质构造复杂区，基础以下岩石裂隙极为发育，中风化带内岩石破碎，为渗滤液的渗漏提供了有利通道。

2)填埋场西侧场底及边坡为断裂的交汇部位，致使该地段地层破碎、地基强度减弱，容易产生不均匀沉降，使场底及边坡防渗层结构变形破坏。

3)坝下铺设的渗滤液收集管在渗滤液长期腐蚀淤堵和管道基础及管周填筑土变形，造成收集管破损而引起土坝坝体变形，渗滤液会沿管壁周边裂缝向坝下游渗漏。

4)渗滤液收集管的损毁，渗滤液不能正常排出，导致填埋场内渗滤液液面升高，超出了场底及边坡防渗层设计承受的静水压力，也加剧防渗层破坏和增大渗漏速度。

4 渗漏通道分析

1)由于坝下西侧渗滤液收集管损毁变形，影响到下部地下水排水管变形损毁，使两条管道联通，造成垃圾渗滤液沿地下水排水管渗漏。

2)区内地层层向裂隙、构造裂隙、岩溶裂隙较发育，钻孔在非构造部位均漏水，因此渗滤液沿上述裂隙扩散，也是渗漏的重要途径。

5 设计方案

1)设置垂直防渗帷幕，加固坝下损毁的渗滤液收集管、地下水排水管渗漏土层。2)设置倾斜帷幕。根据填埋场防渗帷幕设计部位地层结构、岩性、构造条件，防渗帷幕分为土层帷幕设计与岩石帷幕设计，钻孔分为铅直钻孔和倾斜钻孔。根据我国北方石灰岩地区注浆帷幕施工资料，注浆钻孔浆液有效扩散半径为5 m～10 m。针对本项目断层及岩石溶蚀裂隙较发育，工程岩石层注浆有效半径按5 m～7 m设计。土层注浆钻孔浆液有效扩散半径为3 m～5 m，工程土层注浆有效半径按2 m～4 m设计。

防渗加固主要为封堵垃圾填埋场周边断裂破碎带、岩石裂隙，地层岩性以石灰岩为主。考虑水泥与石灰岩的结合性，参考其他类似工程施工经验，选用纯水泥浆液封堵效果较好。水泥为42.5 MPa矿渣硅酸盐水泥，为了缩短浆液凝固时间，浆液中添加少量水玻璃(波美度Be=35°～40°)速凝剂。

6 效果分析

6.1 物探成果对比验证

通过施工前后对渗漏位置物探成果(如图1所示)进行比对，垃圾填埋场北侧粘土坝上测线总体视电阻率值明显增大，较前期测量增大约25 Ω·m，地下电阻率增大与帷幕注浆施工阶段呈正相关关系，表明帷幕注浆施工达到了较好的堵漏效果。

6.2 数值模拟分析验证

在地下水流模型的基础上，建立地下水溶质运移模型，预测垃圾填埋场渗滤液和浸泡液中的污染组分在含水层中的浓度分布及其随时间的变化，从而确定垃圾填埋场污染组分对地下水的污染程度，评价垃圾填埋场对地下水污染的危险性。根据图2，图3可以看出，垃圾填埋场受控工况下，即填埋场在水平防渗与垂直防渗均较好的情况下，运行期间渗滤液污染物运移范围较小，高浓度扩散范围基本在填埋场附近，运行停止后，填埋场底部残余污染物浓度随着时间增加逐渐消散。防渗帷幕注浆使得垃圾场长期运营风险降低，但垃圾场未注浆区域仍存在风险。注浆后，风险源被堵住，污染通道被切断，垃圾填埋场附近地下水水位下降，污染源得到控制，下游污染浓度逐渐下降。注浆区域污染范围缩小，污染程度等有明显的改善。

7 结语

利用现场检查孔质量、物探成果对比、水位及水质监测分析和数值模拟等进行多方位验证，运行期间渗滤液污染物运移范围较小，高浓度扩散范围基本控制在填埋场附近，表明防渗帷幕注浆效果是十分有效的。