曹麗 謝文剛 彭貴芬

（1深圳市中蘭環(huán)保科技有限公司 廣東深圳 518067 2中國市政工程中南設計研究總院 湖北武漢 430010）

2004年我國建設部頒布的《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范》（CJJ17-2004）（簡稱《原規(guī)范》），對我國的垃圾處理及填埋中起到了很大的作用。為了能夠更好地對生活垃圾進行處理，將其運營進行標準化，讓其更加符合建設部頒布的原規(guī)定的要求，并且和我國已頒布和正在編制的相關填埋技術相符合，根據(jù)我國住房和城鄉(xiāng)建設部《關于印發(fā)<2008年工程建設標準規(guī)范制訂、修訂計劃（第一批）>的通知》（建標[2008]102號文）的要求，要求編輯人員在對新技術進行發(fā)表之前必須要經(jīng)過具體而廣泛的調查，認真的總結經(jīng)驗，同時要借鑒發(fā)達國家的一些先進的技術，還需要聽取廣大群主的一些意見和要求，從而編輯出了國家標準生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范》（GB50869-2013）（簡稱《新國標》）。此次編輯工作有華中科技大學主持，并由深圳市中蘭環(huán)保科技有限公司作為主要參編單位參與編制。

2013年8月8日住房城鄉(xiāng)建設部發(fā)布關于發(fā)布《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范》的公告。公告稱，現(xiàn)批準《生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術規(guī)范》為國家標準，編號為GB50869-2013，自2014年3月1日起實施。其中，第3.0.3、4.0.2、8.1.1、10.1.1、11.1.1、11.6.1、11.6.3、11.6.4、15.0.5條為強制性條文，必須嚴格執(zhí)行。原行業(yè)標準《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范》CJJ17-2004同時廢止。

1 防滲系統(tǒng)條文編制

防滲系統(tǒng)就是要將垃圾進行隔離，同時防止垃圾里面的液體進入到地下水中，也防止地表的水滲透進垃圾填埋場里面，防滲系統(tǒng)是垃圾填埋場建設的最關鍵的一個環(huán)節(jié)?！对?guī)范》6.0.1條以強制性條文規(guī)定”垃圾填埋場必須要進行防滲設置，以免造成地下水和地表水源的污染。并且也要防止地下水進入到垃圾填埋場內。所以從這些方便來看，建立一套完善的垃圾填埋場防滲透系統(tǒng)是非常有必要的。在我國的垃圾填埋場防滲透系統(tǒng)的建設中主要經(jīng)歷了3個不同的階段[1]。（1）自然防滲，（2）垂直防滲，（3）水平防滲。

1.1 防滲方式選擇

1.1.1 國外防滲方式要求

各國在生活垃圾處理中對防滲的要求都不一樣，但是在技術上都是運用高分子材料做成土工膜為主，并以一些其他的防滲材料相結合。在垃圾填埋處理技術上，防滲系統(tǒng)都是各國需要重點考慮的一個問題，土工膜與復合土、鈉基膨潤土防水毯等一起作為復合防滲層使用。各國垃圾填埋場防滲方式如表3-1[2~4]。

表3 -1 各國垃圾填埋場防滲構造方式

（1）美國

在美國的垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)建設中所采用的是復合襯層的防滲系統(tǒng)，防滲系統(tǒng)在保持襯層上的滲瀝水頭不能夠超過30cm。復合襯層是有合成人工膜襯層和壓實粘土襯層兩個部分組成的，人工膜厚度一定要大于0.75mm，用HDPE膜做的人工膜其厚度肯定大于1.5mm。粘土襯層的厚度一定要大于60mm，滲透系數(shù)一定要比1.0×10-7cm/s[5,6]要小。

在美國，雖然各個州所用的標準不一樣，但是都是需要遵循《城市固體廢物填埋場標準》的。在美國的密歇根州的垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)就是采用下面幾個部分構成：一個是大于三米的厚的非人工粘土、在第二層采用的是0.9m厚的壓實粘土、第二層為人工膜襯層、主要滲透液體的收集層、以及0.6后的一層保護層。在防滲系統(tǒng)中，人工膜襯層的厚度不能夠小于1.5mm，但是壓實粘土的防滲系數(shù)值要保持在1.0×10-7cm/s[7,8]以內。

（2）德國

德國也制定了相關的垃圾防滲系統(tǒng)管理條例。在德國的垃圾法第三管理條例中將城市垃圾處理方案分為兩個部分進行，第一個部分就是建立城市垃圾填埋場，規(guī)定垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)必須要由人工膜襯土層和復合防滲透系統(tǒng)兩個中方式相結合。在采取HDPE膜作為人工襯層的時候，其厚度一定要大于或者等于2.5mm；防滲系統(tǒng)的粘土層厚度一定要大于0.75m，并且其防滲系數(shù)需要符合K≤1.0×10-8cm/s[9,10]。

（3）日本

日本的城市垃圾填埋方案必須要符合《一般廢棄物最終處置場與產(chǎn)業(yè)廢棄物最終處置場技術標準》，他們對城市垃圾填埋防滲透要求主要是一下幾個方面：第一，填埋厚度必須要大于50cm以上，并且粘土的防滲透系數(shù)必須要小于1×10-6cm/s；第二，厚度超過5cm以上，并且防滲透系數(shù)不超過1×10-7cm/s的瀝青和混凝土進行填埋；第三，需要用其他材料設置一道雙面防水襯層。

在亞洲國家中，如本的城市垃圾填埋工作中，防滲透技術是做得最好的。日本的垃圾填埋場在首都東京，他們的防滲透系統(tǒng)采用兩層HDPE土工膜、一層厚度為50cm的復合土層、一層GCL、總共一起可以算作是四道保護。如果再HDPE層收到損壞，那么GCL層中的瀝青就會立刻的產(chǎn)生膨脹效果，這樣就能夠防止?jié)B透。并且在GCL下面還設置了一道HDPE和復合土，這樣的設置就非常保險了。日本的填埋場的防滲透技術高，性能很不錯，這樣讓周邊的居民感覺到很安全。

通過上面的分析，我們可以看出，在西方國家中的填埋技術主要是用土工膜和添加有膨潤土的復合土層兩個部分構成的雙層復合防滲透層。土工膜層是由高分子組成，其防滲效果好，并且抗老化、強度大，但是容易被刺穿。如果加上復合土層就能夠很好的補充了它這個弱點，因為復合土層的防滲系數(shù)比較小，而且不容易被刺穿，假如土工膜層不小心被損害之后，復合膜層就能夠很好的保護滲瀝液不被滲漏。

1.1.2 不同防滲方式比較選擇

我國的生活垃圾處理規(guī)定《原規(guī)范》是這樣規(guī)定的：天然粘土和人工粘土的防滲透系數(shù)必須要大于1×10-7cm/s，而且填埋場的四壁厚度必須大于2m；通過復合系統(tǒng)構成人工合襯層的防滲系統(tǒng)，如果是在地下水比較少的地區(qū)就可以采用單層的襯層防滲系統(tǒng)，但是在一些地形比較復雜,對環(huán)境要求非常高的地區(qū)，如在庫底就應該采用雙層的襯層防滲系統(tǒng)。

垃圾填埋場的防滲透方式的選擇一定要考慮到其滲漏的比例，而且必須要考慮到系統(tǒng)的抗老化性。在防滲系統(tǒng)中，產(chǎn)生的滲漏問題是因為防滲膜破損而造成的。在現(xiàn)在的技術條件和其他不確定因素的影響下，絕對不滲透的垃圾填埋場是難以保證的。但是我們可以通過分析滲透率，再加上一些先進的技術為基礎，同時滿足最嚴格的防滲系統(tǒng)的要求要計算出滲漏率，用這種方式進行比較最終選出的防滲系統(tǒng)防滲就應該是最合適的。

滲瀝液通過土工膜穿過復合土襯層。滲瀝液從不破裂、無法刺穿、完美的土工膜被透過的主要原因是通過分子擴散的原理進行滲透的，但是分子擴散又是在梯度比較集中的地方進行的，這符合Fick第一定律；在復合土襯墊中，滲瀝液通過破損孔和縫隙處流過，在土層里面進行滲透。但是通過經(jīng)驗得知，滲瀝液在穿過土工膜的時候其擴散速度比在復合土襯層中要低[13]。

在我國垃圾填埋場的防滲透方式一般是：單層襯里、復合襯里雙層襯里?，F(xiàn)在我們就來對比一下以下幾種的滲漏率。（1）壓實粘土襯墊；（2）土工膜襯墊，下面是高透水性土層；（3）土工膜襯墊，下面是低透水性土層；（4）土工膜襯墊，下面是鈉基膨潤土防水層。

我們先設置一個前提條件，在進行垃圾填埋的建設中，控制好膜上的滲瀝液能夠有效的減少滲瀝液的滲漏，這樣就能夠很好的保證防滲系統(tǒng)的安全性。在美國，對防滲系統(tǒng)的要求是規(guī)定防滲層最大的滲瀝液水頭不能夠大于0.3m，現(xiàn)在我們將把這條規(guī)范寫入到新的規(guī)范中，并增加一項條文，必須要保證垃圾填埋場的滲瀝液進行順利的導排，以便于將上層的滲瀝液水頭控制在0.3m以下。由于篇幅的限制，我們現(xiàn)在不能夠對水頭的計算進行說明。在接下來的篇幅中，滲漏率的比較最大的水頭都是用0.3m。

（1）壓實粘土襯墊

在對粘土襯墊的滲漏率進行計算的時候，我們可以選擇用達西定律來進行計算，達西定律是一種流體通過多孔介質進行換算的一個方程式，表達形式為：Q=ksiA（3-1）式中Q——通過襯墊的滲漏量cm3/s；ks——土體的滲透系數(shù)，cm/s；i——水力梯度；A——流體穿過的面積，cm2；水力梯度為：i=（h+D）/D（3-2）式中I——水力梯度；H——襯墊上方水頭；D——壓實粘土襯墊厚度；通過對不同的壓實粘土襯墊的滲漏率進行計算，發(fā)現(xiàn)不同的滲透系數(shù)是導致滲透率變化的原因。當水頭值是0.3m的時候，按照我國垃圾填埋的《原規(guī)范》，在采用滲漏系數(shù)最低限度的時候，滲漏率為9.94×10-5m/d，而壓實粘土襯至少需要2m厚。

計算滲瀝液透過壓實的粘土層所需要的時間我們可以用以下方程進行計算：T=D/ksi=D2/ks（h+D）（3-3）若D=2m，則T=20120天=55年，由此得出，在控制好水頭的情況下，將粘土的滲透性和厚度都控制在理想的范圍內，那么滲瀝液透過防滲透系統(tǒng)的時間至少要55年，這是一個比較合理的時間。但是由于這需要對土質的要求和厚度都保證較高的標準，所以將《新標準》和《原規(guī)范》進行結合，發(fā)現(xiàn)需要采用的天然粘土和通過改良的粘土其滲透系數(shù)必須小于1×10-7cm/s，而且垃圾填埋場的厚度應該大于等于2m。新規(guī)范將會采納這一觀點，但是這種防滲透的方式不是最好的防滲方式。

（2）土工膜襯墊，下方為高透水性土層

如果在土工膜襯墊中有許多小圓孔，一定要保證它們之間是分開的，不能相互連通。土工膜下方土體的透水性相當高，對土工膜上小孔的滲漏沒有阻力。則可以用伯努利方程估算穿過土工膜上孔的滲漏率。伯努利方程：（3-4）式中Q——土工膜的滲透量，cm3/s；Cb——滲流系數(shù)，對圓孔大約值為0.6；a——土工膜中一個圓孔的面積，cm2；g——重力加速度，981cm/s2；h——襯墊上水頭，crn。表3-2為水頭為0.3m時，土工膜襯墊不同孔數(shù)，孔不同大小的情況下的土工膜滲漏率計算。

表3 -2 水頭為0.3m 的土工膜滲漏率計算

在垃圾填埋場的施工過程中，每四千平米出現(xiàn)一個1cm2的小孔，這就是屬于好的工程了，這種情況用3.7×10-3m3/（m2d）計算其滲漏時間，土工膜取2mm，可以看出滲漏的時間不在控制范圍內，如果出現(xiàn)了這種情況，在土工膜出現(xiàn)損壞時，滲瀝液的滲漏量就會過大，其后果就會非常的嚴重，所以堅決不能夠使用這種防滲方式，在施工的時候堅決不能將高滲透性的土和其他一些滲透性比較高的土作為防滲材料。

（3）土工膜襯墊，下方為低透水性土層

復合襯層是通過將土工膜和壓實性的粘土混合而成的一層襯墊，這種復合襯墊滲漏水的原因是由于土工膜的損壞而出現(xiàn)的，復合襯墊的質量可以通過襯墊滲漏率計算出來，而且它是滲漏的關鍵因素，因為它直接決定了滲漏的嚴重性。

Giroud和Bonaparte提出了下面兩個經(jīng)驗公式來計算穿過復合襯墊中土工膜上一個圓孔的滲漏量：接合較好的情況：Q=0.21a0.1h0.9ks0.74（3-5） 接合較差的情況；Q=1.15a0.1h0.9ks0.74（3-6）式中Q——土工膜上有一小圓孔的滲漏率，m3/s；a——土工膜上小圓孔的面積，m2；h——土工膜上水頭，m；ks——復合襯墊中低透水土層的滲透系數(shù)，m/s。

表3-3為在不同情況下的滲漏率，在結合比較好的情況下，滲漏率就是下面計算值的五分之一。如果復合襯墊每4047m2的土工膜出現(xiàn)一個cm2的小孔，它下層土系數(shù)就應該是1×10-7cm/s，而水頭就是3cm。土工膜和土層之間的結合狀況也會產(chǎn)生一定的影響，如果結合的質量差，那么滲漏率就會是0.9×10-6m3/（m2·d），如接合較好，那么滲漏率則是1.8×10-7m3/（m2·d）。

表3 -3 水頭為0.3m 的復合襯墊滲漏率計算

以下層土的滲透系數(shù)1×10-7cm/s，每4000m2有30個1cm2的小孔的最不利情況來計算滲瀝液透過0.5m厚的下層土的時間：T=D/ksi=0.5×106/26.96=18546天=51a，這表明滲瀝液透過的時間是51年，這是一個比較合理的時間，控制在這個時間范圍內是比較安全的，在西方發(fā)到國家，他們的復合土層的厚度一般為50cm-100cm。通過我們的研究，取50cm厚的土工膜壓實粘土就能夠符合要求了。

（4）土工膜襯墊，下方為鈉基膨潤土防水層

此種防滲方式也可采用下面兩個經(jīng)驗公式來計算穿過復合襯墊中土工膜上一個圓孔的滲漏量：

根據(jù)行業(yè)標準《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范》和國家產(chǎn)品標準《鈉基膨潤土防水毯》，滲透系數(shù)不得大于5×10-11m/s；如果用這個值計算出來的結果不理想的話，土工膜上的小孔的滲漏率，但是，如果是結合比較好的情況下，滲漏率應該接近以下計算結構的五分之一。如果在復合襯墊中，土工膜每四千平方米中就有一個1cm2的小孔，水頭是30cm，并且土工膜和土之間的結合狀況比較差，那么就應該通過0.9×10-6m3/（m2·d）來計算它的滲漏率，但是如果結合狀況比較好的話就應該1.8×10-7m3/（m2·d）來計算它的滲漏率。

目前對鈉基膨潤土的防水性能各方面的指標都沒有一個比較權威的測量標準，所以在本文的分析中，我們只是對鈉基膨潤土進行了大概的計算。根據(jù)《生活垃圾衛(wèi)生填埋場防滲系統(tǒng)工程技術規(guī)范》和《鈉基膨潤土防水毯》中的規(guī)定，我們我們可以知道在單位面積中的膨潤土其質量必須要大于等于4500g/m2，膨潤土的膨脹體積必須要大于等于24mL/2g；由此我們可以得出，當膨潤土遇到滲瀝液滲漏的時候，就應該會產(chǎn)生54000mL/m2的體積，就是說厚度大概應該是0.054m，那么我們就可以用每4000m2有30個1cm2的小孔的不利情況來對滲瀝液透過的時間進行計算：

T=D/ksi=0.054×107/29.4=18367天=50a

如果滲瀝液的滲透時間控制在五十年以上，那么這是一個比較合理的時間范圍，所以，在垃圾填埋場的設計中可以采用這種方式，并且鈉基膨潤土防水毯具有它自己獨有的特點，并且在最近幾年中，它在防滲水系統(tǒng)中運用得比較廣泛，而且被建議代替襯墊中的壓實粘土層。壓實粘土襯墊與膨潤土防水毯的區(qū)別如表3-5[13]：

表3 -5 壓實粘土襯墊與膨潤土防水毯的區(qū)別

下面我們把壓實粘土襯墊和膨潤土進行一下比較分析，并總結一下它們各自的優(yōu)點：壓實粘土的優(yōu)勢就在于：第一，取材方便，如果在選址的附近有很多的粘土資源，那么我們選擇這種方式就比較合理；第二，由于壓實粘土襯墊的厚度比較大，所以一般情況下不會被刺穿；第三，由于壓實粘土層比較厚，而且是采用復合的施工方式，所以當出現(xiàn)一些小的缺陷時，對整個工程影響不大；第四，使用時間比較長，并且對這種方式的經(jīng)驗比較多。膨潤土防水毯所具有的優(yōu)勢：（1）由于它的厚度比較薄，所以可以節(jié)約空間；（2）操作簡單，方便施工；（3）其施工的方式可以多樣性，不需要考慮土源問題，可以從工廠直接運往指定的地點；（4）其質量比較輕巧，可以減少垃圾的沉降。

通過上面的分析我們可以對防滲系統(tǒng)中的復合襯層系統(tǒng)所使用的壓實粘土和鈉基膨潤土防水毯做一個對比分析：當通過對垃圾填埋場的場址進行勘查后發(fā)現(xiàn)，當?shù)赜写罅康姆系蜐B透系數(shù)要求的粘土，那么在進行工程建設的時候，就可以選擇使用粘土作為防滲材料，如果不是這種情況，那么就應該選擇鈉基膨潤土防水毯作為防滲材料就是最合適的。

現(xiàn)在的主流防滲技術是采用土工膜+鈉基膨潤土防水毯相結合的復合式防滲技術，但是在使用這種技術的時候我們還需要考慮到以下幾個方面的問題：

（1）施工時由于鋪設卵石導流層、填埋堆體沉降、對防滲材料的搭接問題、防滲層被地下水破壞之后還有可能破壞HDPE膜，并對GCL同時也造成影響，如果下面的土層滲透系數(shù)比較大，就會產(chǎn)生比較嚴重的后果。

（2）地下水導排層不能夠直接跟GCL進行接觸，因為GCL的工作原理是當GCL遇到透過土工膜的滲瀝液時迅速的發(fā)生膨脹，來方式滲透。如果GCL接觸到地下會之后，就會導致GCL產(chǎn)生膨脹，就不能夠達到防滲效果，使得整個防滲系統(tǒng)遭到破壞。

由于防止這些情況的發(fā)生，所以在新推出的規(guī)范中，對防滲透層的下面再加了一層粘土進行加強防護，并且要求滲透系數(shù)必須要在1×10-7m/s以下，同時其厚度必須在30cm以上。

不管用任何方式，最重要的是保證垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)的安全性。

在《原規(guī)范》中，對一些特殊的地質條件和環(huán)境下要求采用雙層防滲水系統(tǒng)，如庫區(qū)底部等。本次修訂決定采納，限于篇幅，本文不對雙層防滲系統(tǒng)展開討論。

1.2 防滲材料

在防滲透系統(tǒng)建筑過程中，其材料的選擇也是保證質量的一個重要因素，一定要根據(jù)以下幾個要求對材料進行選擇：（1）所選擇的材料必須是最低在最低滲透系數(shù)以內；（2）強度要大，并具有延伸性；（3）施工方便；（4）抗腐蝕性和耐久性良好；（5）不受氣候影響；（6）經(jīng)濟實惠成本低。

1.2.1 土工膜選擇

土工膜是一種聚合物材料，它是由多種聚合物和一些其他材料進行混合而成的，在防滲透建設中，一般所用到的人工合成材料主要有以下幾種：

（1）熱塑塑料，如聚氯乙烯（PVC）

（2）晶狀熱塑材料，如高密聚乙烯（HDPE）

（3）熱塑合成橡膠。如氯化聚乙烯（CPE）和氯磺化聚乙烯CCSPE）

表3-6為常用人工合成防滲膜優(yōu)缺點比較：這幾種防滲膜的具體性能對比見表3-7：

表3 -6 常用人工合成防滲膜優(yōu)缺點比較

表3 -7 人工合成防滲膜性能比較

進行水穿透土工膜的測試，不同土工膜的測試結果見表3-8。

表3 -8 不同土工膜的滲漏率比較

從表中我們可以看出，HDPE的土工膜在防滲水性能上要比其他的土工膜更加具有優(yōu)勢。

在1982年的時候，在美國就已經(jīng)停止了用單純的粘土作為垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)的材料，如今，美國的防滲透材料都是選用HDPE膜。我國在上世紀九十年代初期也開始使用HDPT膜作為防滲透材料。在國內，許多新建成的垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)中，基本上都是使用的HDPE土工膜。并且在以后新建的或者是正在籌建的城市垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)必須都要使用HDPE膜作為材料。所以，HDPE土工膜在城市生活垃圾的填埋場工程建設中具有廣泛的使用前景。

1.2.2 HDPE土工膜參數(shù)設計

在選擇防滲系統(tǒng)材料的時候，HDPE膜一定要復合國家的相關規(guī)定，對于HDPE膜還說主要是控制好它的強度和厚度就可以，現(xiàn)在我們來對它這兩個參數(shù)進行一些分析。

（1）HDPE土工膜厚度設計

HDPE膜的厚度有多種尺寸，確定用那種厚度尺寸就必須要通過對土工膜的耐久性和受力狀況以及抗機損能力進行判斷。

在對HDPE土工膜進行水平和坡面鋪設時，其厚度設計采用薄膜理論公式[14]：

式中：T為單寬土工膜所受拉力，kN/m；

p為膜承受的垂直壓力，kPa；

b為預計膜下支持層可能產(chǎn)生的裂縫寬度，m；

ε 為膜的拉應變，%。

對于HDPE膜來說，不同的厚度同樣也就承受不一樣的拉力，通過對拉力的計算我們可以很好的選擇它的厚度，根據(jù)規(guī)定，在建設土工膜時所選擇的HDPE膜厚度必須在1.5mm以上。

（2）HDPE土工膜強度設計

HDPE土工膜的強度設計需要滿足下式：

式中：Tf為土工膜的極限抗拉強度，kN/m；

T為土工膜實際所受拉力，kN/m

Fs為安全系數(shù)，在填埋場設計中建議Fs≥10。

1.2.3 鈉基膨潤土防水毯（GCL）材料選擇及參數(shù)設計

早在1986年的美國垃圾填埋防滲透系統(tǒng)中就應用了膨潤土防水毯（GCL），得到了有效的控制，在我國現(xiàn)代的垃圾填埋場的施工建設中，也已經(jīng)廣泛的使用這種材料進行防滲透保護。

鈉基膨潤土是膨潤土防水毯（GCL）防滲透的核心部分，是一種膨潤土。它的礦物學名稱叫蒙脫石是一種天然的納米材料，它是通過億萬年前的火山噴發(fā)在高溫高壓的情況下在經(jīng)過實踐的演變而形成的一種礦物質。通過化學成分可以將天然的膨潤土劃分為鈉基和鈣基兩個類別。天然鈉基膨潤土是埋在地下100多米一下的地方，所以在開采的時候就比較困難，成本也比較大。但是天然鈣基膨潤土就是一種露天礦石，開采的時候比較方便，所以成本也相應比較低[14]。

天然鈉基膨潤土在膨脹的時候，能夠產(chǎn)生比自身大15倍左右的體積，同時可以吸收比自身要重6倍的水，所以，這種材料能夠具有排斥水的性能，用這種材料建成的防滲系統(tǒng)能夠在遇到水的時候形成密實不透水的凝膠，將垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)形成一個整體，從而能夠防止?jié)B瀝液滲透。

人工制造的鈉基膨潤土是通過技術手段將鈣基膨潤土中加入堿進行混合而成的一種合成材料，它的密實性和耐久性不及天然的，當遇到水的時候，膨脹體積比原來體積大很多倍，但是它的使用壽命不夠長，容易流失，所以用它做防滲材料容易導致漏水現(xiàn)象，從而影響到整個防滲透系統(tǒng)的安全性。

天然鈉基膨潤土是通過漫長的地質條件下形成的，物體性和化學性質都比較穩(wěn)定，蒙脫石具有膨脹性和凝膠性性能的關鍵是應該里面含有一種水化鈉離子的物質，但是通過人工將鈉化膨潤土中添加純堿進行配置的方法來替換，這種方式所制造出來的鈉基膨潤土蒙脫石的鈉離子不能夠進入物質里面，只能夠停留在表面上，同時被置換出來存在于膨潤土中形成的碳酸鈣也是具有活性，在某些情況下，這種電荷量比較大的鈣離子就能夠進入蒙脫石里面，將鈉離子擠出來，使得鈉化失去了效果。那么它的膨脹和膠體的性能就會大大的降低。

正是由于天然鈉基膨潤土和人工鈉基膨潤土的這些差異，所以在國外的垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)中只采用天然的鈉基膨潤土進行生產(chǎn)GCL和一些防水產(chǎn)品，而人工的鈉基膨潤土一般只作為一些輔助材料進行配合，不能夠直接的用在防滲系統(tǒng)上。

而在價格上人工鈉基膨潤土就非常具有優(yōu)勢，是天然鈉基膨潤土價格的1/5～1/4，所以在國內的一些垃圾填埋場的防滲透系統(tǒng)的施工建設中，為了能夠盡量的減少成本，導致人工鈉基膨潤土大量的使用，這種情況下就不能夠保證防滲透系統(tǒng)的持久安全性了。有的可能防滲能力可能有一到兩年，有的建成之后可能幾個月的時間就失效了，給垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)工程造成了大量的安全隱患。

由于人工鈉基膨潤土的性能不穩(wěn)定，所以在一般情況下不能夠用來制作防水毯材料?！兜叵鹿こ谭浪夹g規(guī)范》GB50108-2008中已經(jīng)進行了明文的規(guī)定，垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)中在選擇鈉基膨潤土做原材料時，只能夠選擇天然鈉基膨潤土進行施工。有關天然鈉基膨潤土的一些關于防滲性的參數(shù)我們在下文中再進行一些相關的分析。

1.2.4 鈉基膨潤土參數(shù)設計

在垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)中所選用的鈉基膨潤土的防滲一定要符合相關規(guī)定的要求，在對鈉基膨潤土進行選擇的時候，其中有兩個要求是必須要進行控制的：一個就是膨脹指數(shù)和一個就是吸藍量。膨潤土防滲透系數(shù)主要是受到膨脹指數(shù)的影響，而膨潤土的純度則收到吸藍量的控制。接下來，我們就對這兩個參數(shù)進行分析。

（1）膨脹指數(shù)

在對鈉基膨潤土進行選擇的時候，一定要注意其膨脹指數(shù)不能夠大于等于24ml/2g，但是要保證≥15ml/2g。在我國使用的天然鈉基膨潤土的膨脹指數(shù)一般為15～20ml/2g，這個指數(shù)是在合理的范圍之內，美國在垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)建設中規(guī)定了鈉基膨潤土的膨脹指數(shù)必須要大于等于15ml/2g。在我國的垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)建設中規(guī)定了鈉基膨潤土其膨脹指數(shù)必須在24ml/2g以上，但是由于普通的天然鈉基膨潤土是不能夠到達這個要求的，就必須要通過一些手段進行加工，一般情況下是加一些膨脹劑，但是對于天然的鈉基膨潤土來說，如果添加了膨脹劑就會影響到它的耐用性能；但是通過人工制造的鈉化膨潤土通過加堿處理后很容易的就能夠達到這個要求，但是通過添加了堿的人工鈉化膨潤土其防滲透系數(shù)就不能夠達到垃圾填埋場的防滲透要求。所以，我們建議選擇防滲透系數(shù)在15ml/2g的天然鈉基膨潤土，這樣就非常有利于天然鈉基膨潤土的推廣和使用。

（2）吸藍量

建議使用吸藍量建議≥35g/100g的鈉基膨潤土，但是不能夠使用吸藍量≥30g/100g鈉基膨潤土。鈉基膨潤土對防滲起作用的主要是其中的蒙脫石，蒙脫石的含量直接代表著鈉基膨潤土的純度。

蒙脫石含量的計算方式是通過測定膨潤土吸收亞甲基藍來進行判定的，蒙脫石含量計算公式為：

其中M——蒙脫石含量

B——蒙脫石吸收亞甲基藍量

K——換算系數(shù)，大致為0.44～0.48。

如取B=35g/100g，K取0.46，則蒙脫石含量計算為75%；

如取B=30g/100g，K取0.46，則蒙脫石含量計算為65%。

蒙脫石含量≥75%能滿足防滲要求，65%則安全系數(shù)稍低。因此，鈉基膨潤土的吸藍量建議≥35g/100g，不宜≥30g/100g。

2 結論與建議

2.1 結論

以上內容我們對新國標中的防滲系統(tǒng)的一些問題進行了研究，考慮到在修訂《原規(guī)范》的時候一定要與國際接軌，從而提高我國垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)的安全性。但是考慮到我國是個幅員遼闊的國家，各地區(qū)的氣候條件和經(jīng)濟發(fā)展水平不同，修改的標準也應該有針對性。推薦使用的滲透系統(tǒng)應該是人工防滲的符合襯層防滲系統(tǒng)。復合襯層的防滲系統(tǒng)的構建是通過使用鈉基膨潤土防水毯（GCL）+壓實粘土進行防滲透的保護，同時也可以使用壓實的粘土作為單獨的保護層。通過研究表明，防滲系統(tǒng)的最新技術要點主要是一下幾個方面：1）在建設垃圾填埋場的防滲系統(tǒng)時，可以采用天然的防滲系統(tǒng)模式和人工的放生系統(tǒng)兩種不同的形式；2）天然的防滲系統(tǒng)是通過粘土和改良的粘土進行壓實處理后作為防滲材料，它的防滲系數(shù)一定要小于1.0×10-7cm/s，并且垃圾場底部和四周的厚度不能夠小于2m；3）人工防滲系統(tǒng)就需要采用復合的上滲透方式，復合防滲系統(tǒng)的結構由HDPE膜和膜下防滲進行保護；4）用高密度聚乙烯(HDPE)土工膜作為防滲襯里時，膜的厚度一定要大于1.5mm，同時還應該按照國家所規(guī)定的垃圾填埋場材料性能要求進行選擇；5）對膜下保護層進行處理的時候一定要按照以下幾種方法進行操作：（1）在建設膜下滲透層的時候，建議所用天然的鈉基膨潤土防水毯（GCL）+壓實粘土相結合的方式進行保護。其中選擇的滲透系數(shù)小于5×10-11m/s的GCL，同時需要規(guī)格必須在4800g/m2以上；在選擇GCL時，要確定其采用的鈉基膨潤土膨脹系數(shù)應該在15mL/2g以上，并且吸藍量應該在35g/100g以上。GCL下的壓實粘土進行防滲透保護，其防滲系數(shù)應該小于1×10-5cm/s，其厚度也應該大于等于300mm；（2）膜下的防護保護層應該使用壓實的粘土作為防滲材料作為單獨的防滲透保護。其壓實粘土的防滲系統(tǒng)需要小于等于1×10-7cm/s，其厚度也需要大于等于500mm。6）在一些比較特殊的地區(qū)，或者是對環(huán)境要求比較高的區(qū)域里面，需要采取雙層襯里防滲系統(tǒng)進行防滲透保護。

2.2 建議

（1）通過分析和研究，發(fā)現(xiàn)在我國的有關生活垃圾填埋處理的相關法規(guī)存在著一些缺陷和重復，有的地方甚至相互矛盾，所以在本規(guī)范的以后的編輯中一定要同相關部門進行協(xié)商交流，以便于更好地將本標準編輯完成，并保證它的先進性和權威性。

（2）新標準是我們通過了研究大量的資料，并針對國內的垃圾填埋現(xiàn)狀和借鑒了一些國外的建設標準開始編輯的，在整個新標準的編輯過程中，一定會將新的垃圾填埋場的建設同相關的管理部門進行更多的交流和溝通，以便于獲取到更多的最新資料，使得本規(guī)范能夠更加的具有實踐意義和更加規(guī)范的指導效果。

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