垃圾填埋场雨污分流技术及土工膜施工控制

潘 毅

(福州市第三建筑工程公司，福建 福州 350011)

0 引言

随着我国生态文明建设力度的不断加强，人们对生活和工业垃圾填埋场中的雨污分流技术越来越重视[1]。雨污分流是一种通过不同的输送管道将雨水和污水分开并进行后处理的排污方式。通过雨污分流，可以将雨水通过雨水管网直接排到河道或进行收集处理从而提高地表水的使用效益。与此同时，污水也在集中收集之后避免了对地下管道以及地下水等方面的污染，进而节约了处理成本。然而，在雨污分流的研究上国外开展得相对较早，技术也较为成熟。相比之下，我国在该领域的开展时间较晚，技术上仍然存在较大的缺陷。特别是我国很长一段时间没有对生活垃圾进行分类，这给垃圾填埋场的雨污分流带来了巨大的困难。鉴于我国的实际情况，照搬国外先进技术并不能满足我国社会的基本需求[2]。因此，如何充分结合我国基本国情提出最科学、最合适的垃圾填埋场雨污分流施工技术是十分必要的[3]。

1 案例介绍

位于福州市晋安区新店镇的红庙岭二期生活垃圾填埋场是典型的山谷型填埋场，其占地面积约为26万m2，设计日处理垃圾600 t，日产垃圾渗滤液为120 t。目前该填埋场急需扩容处理，涉及的工程主要包括填埋场土方工程、排水沟、截洪沟、渗滤液导排、雨污水管道、检查井、集水井、阀门井、电力电缆等。对于整个工程项目而言，雨污分流施工技术以及土工膜施工质量将会对整个工程项目的施工效果产生决定性的影响，其施工质量也是避免填埋场对地表水以及附近土壤造成污染的关键所在。基于此，本文将以该生活垃圾填埋场为案例，提出雨污分流施工技术以及针对土工膜施工质量的控制措施，以期达到为其他类似工程项目提供借鉴作用的目的。

2 垃圾填埋场雨污分流总体思路

在实际工程中，不管是生活垃圾还是工业垃圾，通过填埋方式进行处理是当前我国最重要的垃圾处理方式。这些垃圾通常都具有一定的危害性，一旦垃圾填埋场堆满后，需要对其进行覆盖处理以避免地下水以及地表遭到垃圾固体污染物的污染[4]。截至目前，采用高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)土工膜对垃圾填埋场实施覆盖是常用的手段之一。基于此，本工程案例采用HDPE土工膜进行覆盖。通过土工膜覆盖的方式可以有效避免地表的雨水和污水进入垃圾填埋场内部，从而有效控制渗滤液的处理量及其成本[5]。本案例的雨污分流具体操作流程为：推平压实垃圾→铺盖土工膜→土工膜四周焊接→四周膨胀锚栓固定→气压检测。总体思路流程：雨水、污水→导流沟→切换井→监测达标→截洪沟→排出垃圾填埋场。

3 垃圾填埋场雨污分流系统的构成

垃圾填埋场雨污分流系统整体上可以分为三大环节，分别为地表水、地下水以及渗滤液的收集及导排系统。下面以红庙岭二期生活垃圾填埋场扩容工程项目为案例分别对这三个系统进行详细介绍。

3.1 地表水收集导排系统

地表水的收集导排系统在雨季会显得尤为重要。本工程案例位于福建省福州市晋安区，雨季较长且集中，因此对地表水收集系统的要求也更为严格。地表水收集导排系统主要包括有：四周边坡及场外雨水收集导排、中间覆盖面雨水收集导排、作业面雨水收集导排以及封场面雨水收集导排四部分[6]。

3.2 地下水收集导排系统

在本工程的施工过程中，集中且较长的雨季导致地下水位的升高，而较高的地下水位容易对填埋场场底的稳定性产生危害。因此，该垃圾填埋场的地下水导排系统必须在拥有收集导排地下水和下渗地表水的同时具备防堵塞的能力。为此，本工程案例采用了地下盲沟和土工复合排水网导流层两种处理方式。对于库区边坡的地下水，则采用系统的导排设施进行处理，具体包括碎石盲沟+土工排水网络+HDPE穿孔管。其中，穿孔管需要与库区底部的主导排管进行连接，从而将采集到的雨水输送到主导排管中。

3.3 渗滤液收集导排系统

对于渗滤液的导排，本案例采取了两种导排方式：垂直方向上的导排系统和水平方向上的导排系统。在水平方向上，垃圾堆内部产生的渗滤液先逐渐渗透到底部，然后再通过碎石盲沟进行收集，将收集的渗滤液导排至污水处理系统中进行处理后排放至附近的河流中。而垂直方向的导排系统则设计了第一水泥搅拌桩墙体和排液管道。其中，第一水泥搅拌桩墙体立设于垃圾填埋场的周边，而排液管道设置于第一水泥搅拌桩墙体的侧立面。在二者的接触壁上则设有若干个纵向排列的流入孔以供渗滤液的流入[7]。

4 垃圾填埋场施工关键技术

对于垃圾填埋场而言，雨污分流施工质量直接决定其成败，因此有必要严格落实相关关键技术。如若不然，涌现的雨污混流将会加大后期渗滤液的处理成本。在开展红庙岭二期生活垃圾填埋场扩容工程项目施工的过程中，施工人员重点关注了以下几个技术问题：

1)正式施工前需要对本地区的气候条件进行调研从而准确掌握气候情况，确保施工过程中不会出现中到大雨的情况。

2)利用拦洪坝、暗渠等系统对上游的水流进行拦截，防止水流进入填埋库区。

3)完成封场工作后，需对场顶的雨水进行有效拦截并科学排放。

4)为尽量减少对防渗膜的破坏，需要将雨水和污水两类管道布设在同一管沟中。

5 土工膜生产及施工阶段的质量控制措施

虽然土工膜具有延展性强、适应变形能力高、耐腐蚀、耐低温、抗冻性能好等优点，但其质量的好坏仍然会影响渗透情况，进而威胁周围的土壤以及地下水的清洁状况，甚至有可能影响填埋场的使用寿命。因此，不管是在生产还是施工阶段，都需要采取必要措施来提升土工膜的质量，从而为垃圾填埋场的高质量建设奠定良好的基础[8]。然而，土工膜的耐久性是影响其质量的一个重要因素。土工膜的耐久性包括许多方面：抗紫外线辐射、温度变化、化学和生物侵蚀、水解作用、机械磨损等。在本工程案例中，化学和生物入侵是土工膜耐久性判断的首要指标。目前，我们主要根据监测数据进行全面、系统、深入的土工膜耐久性检测，即通过模拟不同因素影响下土工膜的耐久性对土工膜的质量进行分类。

此外，土工膜的材料也对质量造成影响。目前我国在进行土工膜施工时选用的材料主要有两种，分别为聚乙烯(Polyethylene，PE)和聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride，PVC)。本工程案例主要采用高密度聚乙烯作为土工膜材料。下面分别从施工准备和具体施工两个层面详细介绍土工膜施工质量的控制措施。

5.1 施工准备阶段的质量控制措施

1)土工膜本身的生产质量将对其施工效果产生重要影响。考虑到本工程案例的特殊性，为防止土工膜生产质量对垃圾填埋场功能造成影响，施工方选择了信誉较好的商家进行供货以完全确保土工膜的生产质量。在土工膜进场前，对高密度聚乙烯树脂材料进行了严格检测并要求厂家在供货时提供合格证以及使用说明书。除此以外，采购人员也对厂家提供的土工膜材料进行详细的外观检查，避免出现针眼等明显的缺陷问题，同时也要确保土工膜在使用期限范围以内，防止过期产品进入施工场地。经检验各项指标均达到设计标准和使用要求以后方可进入库房。为进一步提升土工膜质量的可靠性，施工人员特别制定了详细方案对库房中的材料进行抽样检查，即对其性能进行更加详细的检测并做好检测过程和结果的记录工作。最后，施工人员还针对土工膜开展了小范围的现场试验工作，在其达到要求后才进行大范围施工[9]。

2)一般而言土工膜材质相对紧凑，具备一定的抗破损性能，但是如果遇到尖锐物体仍然会被戳破，从而影响其防渗透性。因此，土工膜在生产、运输、搬运过程中必须十分小心，避免与其他尖锐物体发生碰撞接触。另外，待铺设的垃圾填埋场场地不平整，不仅会增加土工膜施工过程的难度，也会制约施工质量的提升。由于本案例山谷地形的特殊性，施工方在对土工膜进行正式施工前对场地进行了平整处理，以确保其平整度达到相关规范标准后再进行土工膜施工工序。

3)土工膜在具体剪裁操作过程中需要充分结合现场情况并在完成裁剪工作后将其卷起待用。本案例的土工膜宽度设置在6 m～8 m范围内，在铺设过程中预留了约10 cm的宽度进行焊接。

5.2 正式施工阶段的质量控制措施

1)关于土工膜的施工，本案例采用流水方式进行作业。首先，对铺设场地的地基进行整理，即在铺设场地上先铺设一层10 cm左右的黏土层或者膨润土作为垫层，铺设过程中配合机械设备对土层进行压实处理以保证黏土层或膨润土层密实度达到要求。其次，将前期裁剪好并卷起的土工膜运输到工作场地的一端并按照操作规范将其展开。在展开过程中，施工人员不断地使用干燥抹布对土工膜的缝合面进行擦拭，同时自上而下对土工膜进行及时的焊接处理。焊接工作完成后，开展了气压试验检测工作以确保焊接的质量达标。在质量满足要求后将整个土工膜的四周全部卷起约50 cm。完成以上工序后，利用运输设备将其输送到指定位置并开展铺设工作，最后使用相同的方法在上面铺设一层保护层，其作用是对土工膜进行保护，延长其使用寿命。

2)对土工膜尺寸进行裁剪时，需要在实际规格尺寸的基础上预留一定的富余度。本工程案例的富余度控制在1.5%左右。在土工膜展开后，需快速将其拉平以防止发生收缩现象。在整个施工过程中，严禁施工人员穿戴尖锐鞋子或携带其他尖锐物体以避免对土工膜造成损伤。与此同时，重型机械设备也禁止在土工膜表面行走，对施工过程中损坏的土工膜也都进行了及时的修补或更换。

3)土工膜施工中焊接是最为关键和核心的一个环节。焊接质量的优劣将对土工膜施工质量产生决定性的影响。为确保焊接质量，所有参与焊接的现场人员都进行了专门的培训，通过考核并获得证书后方才进入本工程案例现场进行施工。此外，施工单位还组织施工人员在现场开展焊接试验工作并对各焊接工艺参数进行优化调整，从而得到最优的工艺参数[10]。

6 雨污分流施工分区设计

填埋场雨污分流系统设计主要通过库区水平分区和垂直分区相结合的形式实现。在库区分区设计时，综合考虑了实际地形和填埋作业顺序的不同。由于本工程案例为坡地型、山谷型填埋场，分区设计采用了水平分区与垂直分区相结合。其中，库区水平分区设置了具有防渗功能的分区坝且各分区根据使用顺序的不同铺设了雨污分流导排管。垂直分区设计则根据地形在填埋库区中间标高设置中间锚固平台，然后将填埋库区分为上、下若干层。

6.1 水平分区设计

由于根据地形可以将填埋场设置分区隔堤将其分为多个区域，案例中的填埋场分为填满一区到四区。各个区域间水平方向相对独立且分别设置了独立的渗滤液收集导排系统。各分区依据作业顺序铺设不同的雨污分流导排管。当各上游分区先行使用时，导排盲沟途经下游分区段时采用穿孔管和实壁管分别导流上游分区渗滤液和下游分区雨水；而当下游分区先行使用时，上游库区的雨水应使用实壁管导流到下游截洪沟。

因此，从工程案例所在地区的角度出发，在库区的四个区域场底均设置渗滤液收集导排盲沟收集本区渗滤液。渗滤液在重力作用下分别从各个区域流至分流池，然后向南渗流到达最终调节池。如此一来，在工程完全运行前，整个填埋场区域内均为干净的雨水，因此可以关闭分流池中全部通向调节池方向的阀门并开启通向分流池底的阀门，然后将库区内雨水通过分流池流入东侧地下水检查井，最后将其排入雨水收集池以保证库区安全。

6.2 垂直分区设计

根据本案例的地形特点，应在填埋库区中间标高处设置中间锚固平台将填埋库区分为上下若干层。为此，本案例共设置5条中间锚固平台，分别为2条西、东侧一级中间锚固平台，2条西、东侧二级中间锚固平台，1条三级中间锚固平台。具体来说，首先利用袋装砂土和高密度聚乙烯薄膜设置平台排水沟，然后将中间锚固平台上的地表径流截流并利用高度差自流汇入环场截洪沟，从而最终实现雨污分流。

7 结语

不管是生活垃圾还是工业垃圾，目前我国最主要的处理方式是进行填埋。填埋中如果处理不当反而会对附近的地下水、土壤、空气等造成一定程度的污染，不利于生态文明建设。因此，基于土工膜技术实现雨水和污水的分流是降低垃圾填埋场对附近环境造成污染的重要措施和手段，其施工质量显得尤为重要。本文主要以红庙岭二期生活垃圾填埋场扩容工程为案例，对雨污分流施工技术及土工膜施工质量的控制方法和措施进行了详细研究。研究结果表明：该工程项目取得了很好的雨污分离效果，此经验值得其他类似工程项目借鉴。