王青龍，楊 星

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前 言

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化水平提高，城鎮(zhèn)人口逐年增加，截至2017年末，我國(guó)大陸總?cè)丝?3.90億，其中城鎮(zhèn)常住人口8.13億，占比為58.49%，這給城鎮(zhèn)生活環(huán)境帶來了極大的壓力，尤其是城鎮(zhèn)生活垃圾的處理。伴隨城市化進(jìn)程，城市生活垃圾逐年增加，2013年，202個(gè)大中城市生活垃圾生產(chǎn)量為16 979萬t，2017年達(dá)到了20 194萬t，平均年增長(zhǎng)率為5.7%。2013～2017年全國(guó)大中城市生活垃圾產(chǎn)生情況見圖1。

圖1 2013～2017年全國(guó)大中城市生活垃圾生產(chǎn)情況

我國(guó)城市生活垃圾無害化處理的方式主要有三種：衛(wèi)生填埋、垃圾堆肥和垃圾焚燒。僅2017年，全國(guó)城市生活垃圾無害化處理量為21 034萬t，其中衛(wèi)生填埋量為12 038萬t，占比約為57%；焚燒量為8 463萬t，占比約為40%；其他無害化處理量占比僅為3%。目前我國(guó)城市垃圾處理還是以衛(wèi)生填埋為主。2009～2017年我國(guó)城市生活垃圾無害化處理量結(jié)構(gòu)分布見圖2。由圖2可見，目前我國(guó)城市生活垃圾無害化處理仍以衛(wèi)生填埋為主。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2017年我國(guó)共有1 000余座填埋場(chǎng)，雖然垃圾焚燒技術(shù)已經(jīng)取得了突破，但近5年內(nèi)，每年還將以超過50座新建填埋場(chǎng)的速度增長(zhǎng)。垃圾填埋場(chǎng)在運(yùn)行過程中常會(huì)出現(xiàn)滲漏、漫流和垮塌等情況，這將對(duì)環(huán)境和社會(huì)造成極大的影響，其中又以垃圾填埋場(chǎng)滲漏為主，因此垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)成了填埋場(chǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接關(guān)系填埋場(chǎng)是否能夠正常運(yùn)行。

圖2 2009～2017年我國(guó)城市生活垃圾無害化處理量結(jié)構(gòu)分布

1 垃圾填埋場(chǎng)常見滲漏類型及原因分析

垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)是由在填埋場(chǎng)庫區(qū)及四周邊坡上構(gòu)筑滲濾液防滲屏障所選用的各種材料組成的體系。垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)中的核心防滲結(jié)構(gòu)類型，主要分為單層襯里防滲結(jié)構(gòu)、雙層襯里防滲結(jié)構(gòu)和復(fù)合襯里防滲結(jié)構(gòu)三種結(jié)構(gòu)型式。

垃圾填埋場(chǎng)常見的滲漏類型主要有垃圾攔擋壩的滲漏、庫底滲漏、庫坡滲漏等類型。

1.1 垃圾攔擋壩滲漏

由于垃圾攔擋壩以土壩、石渣壩以及土工材料復(fù)合型壩為主，并且攔擋壩常位于填埋場(chǎng)的較低位置，這樣攔擋壩的壩前常常是滲濾液匯集區(qū)。對(duì)于垃圾攔擋壩的防滲結(jié)構(gòu)常布置在上游壩坡面（均質(zhì)土壩除外），并采用以HDPE膜+GCL膨潤(rùn)土毯的復(fù)合襯里結(jié)構(gòu)為主。

由于上游壩坡的防滲結(jié)構(gòu)與庫底和庫坡防滲結(jié)構(gòu)搭接位置較多，施工工序多且復(fù)雜，再加上一般的過壩管線（地下水導(dǎo)排管、滲濾液導(dǎo)排管等）等因素，從而會(huì)影響攔擋壩防滲的可靠性。在垃圾填埋過程中，尖銳的垃圾物品以及垃圾卸載、攤鋪不規(guī)范操作等原因，也會(huì)導(dǎo)致攔擋壩上游防滲結(jié)構(gòu)損壞。攔擋壩防滲結(jié)構(gòu)損壞后，滲漏主要出現(xiàn)在下游壩坡的中下部及坡腳部位。

1.2 庫底滲漏

庫底防滲結(jié)構(gòu)的作用是將垃圾及滲濾液與下部地下水導(dǎo)流層和基礎(chǔ)層徹底隔離開，地下水在防滲層下自由流動(dòng)，且不被垃圾滲濾液污染，為了提高填埋場(chǎng)的防滲可靠性，常采用雙層襯里和復(fù)合襯里防滲結(jié)構(gòu)。

庫底防滲結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)破損，就會(huì)出現(xiàn)滲漏通道，垃圾滲濾液沿著滲漏通道流向地下水導(dǎo)流層，污染地下水。這樣，地下水就必須通過污水處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后才能排出，這將增加污水處理的負(fù)荷和成本。造成庫底滲漏的原因主要有三種，其一是填埋場(chǎng)垃圾堆體穩(wěn)定化過程中，因垃圾降解速率不同，容易產(chǎn)生局部不均勻沉降，導(dǎo)致庫底防滲結(jié)構(gòu)被撕破或刺穿；其二是填埋場(chǎng)運(yùn)行過程中，對(duì)入場(chǎng)廢物運(yùn)輸、卸車、攤鋪、壓實(shí)和覆蓋等作業(yè)操作不規(guī)范，過于接近防滲結(jié)構(gòu)，造成防滲結(jié)構(gòu)破損；其三是庫底在施工防滲結(jié)構(gòu)時(shí)，存在施工質(zhì)量缺陷。庫底出現(xiàn)滲漏常表現(xiàn)為地下水被污染，因此庫底的地下水成為垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)行好壞的“晴雨表”。

1.3 庫坡滲漏

垃圾填埋場(chǎng)的庫坡是將填埋的垃圾圍起來，對(duì)填埋的垃圾起到側(cè)向支撐的作用，垃圾在降解過程中產(chǎn)生的垃圾滲濾液沿著庫坡流入庫底，匯集到攔擋壩壩前，在通過滲濾液導(dǎo)排管到污水處理中心。因此庫坡的防滲結(jié)構(gòu)也是將垃圾和滲濾液直接跟基礎(chǔ)層隔離開，使基礎(chǔ)層不被污染，也不污染地下水。鑒于庫坡的施工方便且可靠，庫坡常采用復(fù)合襯里防滲結(jié)構(gòu)中的GCL+HDPE膜結(jié)構(gòu)型式。

庫坡滲漏一般表現(xiàn)形式為地下水被污染或庫坡的另一側(cè)有滲濾液滲出，這樣對(duì)垃圾填埋場(chǎng)周邊環(huán)境也帶來極大影響。造成庫坡滲漏主要有兩個(gè)原因，其一是生活垃圾中含有玻璃、陶瓷等尖銳物品，在堆填過程中，容易刺穿庫坡防滲結(jié)構(gòu)；其二是由于庫坡的防滲結(jié)構(gòu)在堆填垃圾前一直是臨空的，時(shí)間一長(zhǎng)導(dǎo)致防滲結(jié)構(gòu)脫離基礎(chǔ)層。鑒于庫坡防滲結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞的原因，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)庫坡防滲結(jié)構(gòu)的表面保護(hù)（在防滲結(jié)構(gòu)面上堆碼袋裝土）和上部錨固可靠性檢測(cè)。

2 某垃圾填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)修復(fù)

2.1 工程概況

某城市生活垃圾填埋場(chǎng)三面環(huán)山，距嘉陵江江邊約1 000 m，該工程服務(wù)年限為按20年（2014～2033年）進(jìn)行設(shè)計(jì)，平均垃圾處理規(guī)模為350 t／d，滲濾液處理120 m3／d，衛(wèi)生填埋場(chǎng)總庫容為330萬m3。根據(jù)《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)124-2009），確定本填埋場(chǎng)建設(shè)規(guī)模為Ⅲ類。該工程主要包含有場(chǎng)填埋庫區(qū)、調(diào)節(jié)池、滲濾液處理區(qū)和管理區(qū)，通過填埋場(chǎng)內(nèi)道路相互連接。填埋庫區(qū)建有防滲系統(tǒng)、滲濾液收集系統(tǒng)、地下水導(dǎo)排系統(tǒng)、氣體導(dǎo)排系統(tǒng)、垃圾攔擋壩和環(huán)庫截洪溝等。

該工程于2014年6月開工，2016年9月底基本竣工并投入試運(yùn)營(yíng)，使用近6個(gè)月，處理垃圾約7萬t，先期堆放的垃圾靠近填埋場(chǎng)垃圾壩，最大填埋高度和垃圾壩壩頂高程相近。2017年2月，大壩外側(cè)底部及垃圾壩下游壩坡及左岸邊坡出現(xiàn)滲漏。

從壩后地下水監(jiān)測(cè)井和地下水導(dǎo)排管取樣檢測(cè)結(jié)果反映：水質(zhì)有輕度污染。隨后經(jīng)連續(xù)檢測(cè)的COD持續(xù)上升，3月達(dá)到240 mg／L，填埋場(chǎng)附近的地下水已被垃圾滲濾液污染，嚴(yán)重影響了垃圾填埋場(chǎng)的正常運(yùn)行。

2.2 應(yīng)急處理

為減少受污染地下水的污水處理量，同時(shí)避免滲濾液進(jìn)一步擴(kuò)散污染地下水，應(yīng)以“減少受污染的地下水來源，防止污染源的擴(kuò)散”為應(yīng)急處理原則。從源頭上減少庫區(qū)地下水，在庫區(qū)溝口的位置各布置一口，將未被污染的地下水直接抽排至庫岸的截水溝，通過自流排出。為能夠?qū)⒗鴶r擋壩下游側(cè)受污染的地下水收集起來，以免向下游進(jìn)一步擴(kuò)散，在垃圾壩下游靠左右兩岸的區(qū)域設(shè)置兩口集水井。集水井的位置見圖3，集水井的豎向斷面尺寸見圖4。

2.3 防滲修復(fù)設(shè)計(jì)

2.3.1 防滲修復(fù)方案比選

針對(duì)垃圾填埋場(chǎng)滲漏情況，以“安全、可靠”為修復(fù)處理原則，旨在徹底解決防滲系統(tǒng)的滲漏問題， 筆者提出了兩個(gè)防滲修復(fù)處理方案，詳見表1。

圖3 應(yīng)急處理抽排井平面布置示意

圖4 應(yīng)急處理抽排井豎向剖面（單位：mm）

表1 防滲修復(fù)方案必選

根據(jù)現(xiàn)有滲漏情況和垃圾填埋場(chǎng)防滲可靠的原則，為徹底解決防滲缺陷，不留隱患，因此防滲修復(fù)處理方案采用轉(zhuǎn)場(chǎng)治理修復(fù)方案。

2.3.2 填埋場(chǎng)防滲處理方案

根據(jù)填埋場(chǎng)的滲漏情況，填埋場(chǎng)的防滲修復(fù)包括垃圾攔擋壩上游壩坡面的防滲修復(fù)方案、填埋場(chǎng)場(chǎng)底防滲修復(fù)方案。

（1）垃圾攔擋壩防滲修復(fù)處理方案。造成滲濾液從壩體滲出，推測(cè)垃圾攔擋壩上游坡面的防滲層出現(xiàn)破壞或存在滲漏缺陷?？紤]到垃圾攔擋前緣為庫底最低位置，運(yùn)行時(shí)將成為滲濾液主要匯集區(qū)，為了徹底解決填埋場(chǎng)滲濾液滲漏問題，最終確定重做垃圾攔擋壩上游坡面的防滲結(jié)構(gòu)，并對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。

為加強(qiáng)對(duì)垃圾攔擋壩上游坡面與庫底防滲系統(tǒng)的連接可靠性，將壩前庫底壓實(shí)黏土沿著上游壩坡面延伸至垃圾壩上游壩面第一級(jí)馬道（高程405.00 m），垃圾壩上游坡面的防滲黏土層頂（高程405.00 m）水平寬度為1 m，底寬為3 m，再在防滲黏土層上依次增加2 mm厚HDPE膜、600 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌?0 cm厚沙袋；對(duì)高程405.00 m以上壩體結(jié)構(gòu)上游面依次增加600 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌? 800 g／m2GCL膨潤(rùn)土毯、2 mm厚 HDPE膜、600 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌?0 cm厚沙袋，具體結(jié)構(gòu)詳見圖5。

垃圾攔擋壩修復(fù)技術(shù)要求：①黏土防滲層要求不含碎石、塊石，壓實(shí)后滲透系數(shù)小于10-7cm／s，按照碾壓后壓實(shí)度不小于95%來進(jìn)行控制；②垃圾攔擋壩土工膜應(yīng)與庫底及兩岸庫區(qū)防滲土工膜可靠連接，并預(yù)留適當(dāng)褶皺以適應(yīng)變形；③原結(jié)構(gòu)中滲濾液收集管相應(yīng)地向上游適當(dāng)延伸，并與新建庫底滲濾液收集管可靠連接。

圖5 垃圾攔擋壩上游壩面防滲處理結(jié)構(gòu)

（2）場(chǎng)底防滲修復(fù)處理方案。地下水導(dǎo)排系統(tǒng)位于填埋場(chǎng)的場(chǎng)底防滲系統(tǒng)之下，地下水導(dǎo)排水管水質(zhì)污染，說明場(chǎng)底防滲系統(tǒng)存在滲漏缺陷。為了徹底排查防滲系統(tǒng)缺陷，工作人員對(duì)整個(gè)場(chǎng)底防滲系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)場(chǎng)底的防滲系統(tǒng)缺陷主要表現(xiàn)為土工膜破損、土工膜接頭撕裂以及膜下的防滲黏土層的滲透性不滿足要求。

針對(duì)上述缺陷，僅發(fā)現(xiàn)小部分的土工膜破損或接頭撕裂的防滲層，只需對(duì)其破損的土工膜或者接頭進(jìn)行修補(bǔ)（見圖6）。土工膜的修補(bǔ)原則有：①修補(bǔ)土工膜時(shí)用來補(bǔ)洞或修補(bǔ)裂縫的材料，一定要與土工膜一致，而且補(bǔ)丁范圍比需要修補(bǔ)的地方大，至少超過損壞邊界15 cm，在填埋場(chǎng)底部，若土工膜裂口超過卷材寬度的10%，須將損壞的部分切除，然后將兩土工膜連接；若在坡面上，裂口超過卷材寬度的10%，須將該卷土工膜移出，并用新的一卷替換；②在需修補(bǔ)土工膜的下面鋪一層GCL，GCL至少超過損壞邊界30 cm；③修補(bǔ)土工膜時(shí)必須采用熱連接，并嚴(yán)格控制以保證土工膜補(bǔ)片和土工膜緊密結(jié)合；④每個(gè)修補(bǔ)完好的土工膜需要及時(shí)進(jìn)行充氣檢測(cè)，檢測(cè)合格后才能進(jìn)行覆蓋。

對(duì)于場(chǎng)底防滲黏土層的滲透性不滿足的較大區(qū)域，在現(xiàn)有庫底結(jié)構(gòu)之上新增可靠防滲結(jié)構(gòu)，新增防滲結(jié)構(gòu)詳見圖7。新增防滲結(jié)構(gòu)主要包含（自下而上）有200 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌?50 mm防滲黏土層、2 mm厚HDPE膜、600 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌?00 mm厚卵石導(dǎo)流層和200 g／m2長(zhǎng)絲針刺無紡?fù)凉げ肌?/p>

圖6 小范圍修補(bǔ)好的土工膜示意

圖7 庫底新增防滲結(jié)構(gòu)示意

場(chǎng)底防滲修復(fù)技術(shù)要求：①對(duì)于庫底道路兩側(cè)的沖溝，采用砂礫石回填并人工夯實(shí)，對(duì)于整個(gè)庫底采用砂礫石（最大粒徑不大于100 mm，粒徑小于5 mm的顆粒含量為30%～50%）按照一定坡度進(jìn)行壓實(shí)找平，砂礫石按照相對(duì)密度大于0.75且壓實(shí)度不小于93%壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制；②防滲層要求不含碎石、塊石，壓實(shí)后滲透系數(shù)小于10-7cm／s，按照碾壓后壓實(shí)度不小于95%來進(jìn)行控制；③應(yīng)加強(qiáng)對(duì)重做場(chǎng)底防滲層的邊界與原防滲層結(jié)構(gòu)搭接部位的質(zhì)量控制。

2.3.3 防滲系統(tǒng)修復(fù)后填埋場(chǎng)的面貌

垃圾填埋場(chǎng)垃圾攔擋壩上游壩坡防滲系統(tǒng)修復(fù)后的面貌見圖8，垃圾填埋場(chǎng)庫底與庫坡修復(fù)后的面貌見圖9。

圖8 垃圾攔擋壩上游壩坡防滲修復(fù)后面貌

圖9 垃圾填埋場(chǎng)庫底與庫坡修復(fù)后的面貌

2.4 防滲系統(tǒng)修復(fù)后水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果

防滲系統(tǒng)修復(fù)處理后，攔擋壩下游側(cè)的監(jiān)測(cè)井中的地下水變清澈了，通過取樣進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果詳見表2。

表2 監(jiān)測(cè)井中的地下水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果（2019年3月15日）

由表2可知，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB／T14848-2017）中“表1”Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，反映防滲修復(fù)處理效果良好。

3 結(jié) 語

我國(guó)生活垃圾無害化處理仍以衛(wèi)生填埋為主，衛(wèi)生填埋量約占總處理量的60%，垃圾填埋場(chǎng)一旦出現(xiàn)滲漏、漫流和垮塌等破壞，將對(duì)周邊環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。垃圾填埋場(chǎng)的滲漏類型主要表現(xiàn)為攔擋壩滲漏、庫底滲漏和庫坡滲漏三種形式，滲漏產(chǎn)生的主要原因歸結(jié)于防滲結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量存在缺陷和運(yùn)行管理的不規(guī)范。結(jié)合工程實(shí)例中垃圾填埋場(chǎng)的滲漏情況，以“安全、可靠、徹底解決滲漏問題”為修復(fù)原則，通過方案比選最終確定重做填埋場(chǎng)防滲系統(tǒng)的修復(fù)方案。防滲系統(tǒng)經(jīng)修復(fù)處理后，地下水水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)均滿足地下水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，防滲修復(fù)處理效果良好，該修復(fù)處理措施可為類似工程提供借鑒和參考。