趙 坤

（南京萬德斯環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，江蘇 南京 210000）

地下水是重要資源，而全國90%的地下水遭受到不同程度的污染［1］，在全國10 168個國家級地下水水質(zhì)監(jiān)測點中，IV類水質(zhì)監(jiān)測點占70.7%，V類占15.5%，水質(zhì)不合格率高達86.2%。垃圾填埋場是引起地下水污染的重要因素之一，一些老舊的填埋場由于防滲層老化、破損，產(chǎn)生的滲濾液逐漸滲漏造成了地下水的污染。而早期的垃圾填埋場，未采取相關(guān)的污染擴散阻斷措施，導致滲濾液直接遷移到地下水中。垃圾滲濾液成分復雜，COD和氨氮濃度高，且有機物多為難降解的長鏈碳水化合物和腐殖質(zhì)，金屬離子含量高，對地下水影響極大。

地下水污染防控是一項復雜的系統(tǒng)工程，首先地下水污染具有隱蔽性、復雜性和不確定性，精確識別與診斷地下水污染具有挑戰(zhàn)性；二是其污染源和污染組分復雜多樣，特征污染物主要有氨氮、重金屬和有機污染物等，且一旦污染，修復難度極大，因此急需對地下水污染進行源頭控制并建立阻隔屏障。通過建立保護屏障阻斷污染物的向下遷移，是地下水污染防控的主要措施。人工在潛在污染源底部設(shè)置水平防滲層是阻止污染廢水下滲的主要措施，但底部防滲層會隨著時間、土壤沉降等原因部分失效，因此需要增加側(cè)向污染防控技術(shù)來控制污染擴散［2］。

垂直防滲是常用的側(cè)向污染防控技術(shù)。垂直防滲是在區(qū)域邊界處地面以下設(shè)計建造有一定深度和滲透系數(shù)的不透水結(jié)構(gòu)，將污染物封閉，控制地下水的流動，防止污染物遷移擴散，是工程上常用的建立保護屏障的手段。目前工程應(yīng)用較多的垂直防滲主要有三軸水泥（膨潤土）攪拌樁、垂直開槽埋設(shè)防滲膜（HDPE膜或PE膜）、置換法垂直開槽現(xiàn)澆連續(xù)墻、帷幕灌漿法、鋼板樁防滲墻等。幾種垂直防滲方式各有優(yōu)劣，滲透系數(shù)都可達到要求，且都具有相應(yīng)的工程實例，技術(shù)成熟。本文將從兩個實例出發(fā)，論述垂直防滲在地下水污染防控中的應(yīng)用。

1 天津某 填埋場的地下水污染防控

1.1 工程概況

該填埋場2013年開始臨時填埋附近居民生活垃圾，填埋深度約11米，由于缺少防滲設(shè)施，如滲濾液、填埋氣體導排處理等環(huán)保設(shè)施，造成地下水污染。根據(jù)檢測結(jié)果，該填埋場地下水污染主要位于第一層潛水含水層，填埋場區(qū)域地下水特征污染物主要為COD、氨氮。受污染地下水氨氮濃度最高為10.5 mg/L，是地下水V類標準（1.5 mg/L）的7倍；污染羽中心區(qū)域鄰苯二甲酸酯濃度為1 919.628 μg/L，超出地下水V類標準（300 μg/L）6倍。

滲濾液下滲所引起的地下水污染特征多集中于三氮、耗氧量、氯化物、總大腸菌落、重金屬等指標［3］，由此可以判斷，該場地的地下水污染多是由填埋場滲濾液所導致。

針對地下水污染，相關(guān)方面擬采用間歇性曝氣漏斗門式可滲透反應(yīng)墻地下水修復技術(shù)，實施局部地下水污染治理，并在填埋場周邊建立垂直防滲阻隔墻，進行地下水污染阻隔。

1.2 地質(zhì)條件

本項目地質(zhì)情況見圖1。

圖1 填埋場地質(zhì)情況

潛水含水層：埋深為0～15 m，主要分布不連續(xù)的粉土層或粉質(zhì)黏土層，滲透性較差；在約15～21 m深度范圍內(nèi)，主要為黏土或粉質(zhì)黏土，隔水性較好，滲透系數(shù)數(shù)量級在10-8～10-7cm/s 之間；第一微承壓含水層頂部埋 深約為20～30 m，土壤類型為粉土、粉砂甚至細砂；第二微承壓含水層頂部埋深約為33～45 m，主要為不連續(xù)的粉砂、粉土層。

1.3 工程設(shè)計

1.3.1 設(shè)計范圍

為有效控制該填埋場滲濾液擴散遷移，在整個場區(qū)四周建立水泥攪拌樁，形成封閉的獨立單元，保護周邊地下水環(huán)境。詳見圖2。

圖2 天津某填埋場垂直防滲設(shè)計范圍

1.3.2 設(shè)計深度

填埋堆體底部的第一層粉質(zhì)粘土（厚度平均約為7.8 m，滲透系數(shù)小于10-7cm/s）具有一定的防滲性能，經(jīng)計算，水體及溶質(zhì)穿透這一弱透水層需要數(shù)十年時間。故本工程的水泥攪拌樁設(shè)計深度為16.5 m，進入粉質(zhì)黏土層頂板以下2 m。

1.3.3 施工工法

三軸攪拌機樁徑為650 mm；軸心距為900 mm；樁心距為90 mm；設(shè)計總長為1650 m。

1.4 工程施工

1.4.1 障礙物清理

在水泥攪拌樁施工前，對場地進行“三通一平”，清理影響施工的障礙物及可能的地下管線，以確保施工順利進行。

1.4.2 開挖溝槽

使用挖掘機在攪拌樁樁位上預先開挖溝槽。根據(jù)本工程攪拌樁直徑，溝槽寬約1.0 m，深度約0.6～1.0 m。

1.4.3 導架設(shè)置與樁位放樣

樁位放樣后，三軸攪拌機就位，整平對中。本工程使用的三軸攪拌機樁徑為650 mm，軸心距為900 mm，攪拌樁搭接200 mm；三軸攪拌樁采用套接一孔工藝，因此樁心距為90 mm。

1.4.4 樁機就位與垂直度校正

本工程施工機械為自行走式三軸攪拌機，設(shè)備就位后將樁架垂直度調(diào)整到小于1%。施工中應(yīng)保證垂直度，偏差保證在允許誤差范圍內(nèi)。

1.4.5 配備水泥漿液

根據(jù)室內(nèi)試驗提供的漿液比進行現(xiàn)場配置，漿液應(yīng)流動性好、不離析、便于泵送，并嚴格控制水灰比。

1.4.6 噴漿、攪拌成樁

啟動灰漿泵，待確認漿液順利噴出后，使攪拌軸沿導向架鉆進，直至達到設(shè)計高程，每根樁要求一次噴攪完成。

2 江蘇 某填埋場的地下水污染防控

2.1 項目概況

江蘇某填埋場屬于山谷型填埋場，整個場域?qū)俚蜕角鹆甑貛?，填埋作業(yè)約二十年。限于當時經(jīng)濟技術(shù)水平，該廢棄物處理場庫區(qū)建設(shè)期未采用水平防滲系統(tǒng)，底部為天然相對不透水層。

根據(jù)檢測數(shù)據(jù)，填埋場周邊地下水已受到不同程度的污染，17項常規(guī)指標均有超標，超標率為9.1%～63.6%。其污染一方面來自地表雨水沖刷污染物源頭造成的影響，一方面由于下部庫區(qū)滲濾液下滲所致。庫區(qū)的污染水體可在巖基裂隙水中流動，故在該填埋場四周建立封閉的垂直防滲系統(tǒng)，從而使庫區(qū)形成一個獨立的水文地質(zhì)單元，既可有效控制垃圾滲濾液向庫區(qū)外擴散，又能控制庫區(qū)外地下水的流入。

2.2 水文地質(zhì)概況

（1）素填土：黃色、黃褐色、灰褐色等；稍濕～濕，松散，局部稍密～中密；以可塑狀（局部硬塑）黏性土為主，局部夾碎石，為壩體材料，偶夾碎石及植物根莖；普遍分布。

（2）粉質(zhì)黏土：灰、灰黃色；可塑，局部為黏土；無搖振反應(yīng)，切面稍有光澤，干強度及韌性中等；屬中壓縮性，中等強度地基土；局部分布。

（3）粉質(zhì)黏土～黏土：黃褐色；硬塑；無搖振反應(yīng)，切面有光澤，干強度及韌性中等偏高；屬中低壓縮性，中等偏高強度地基土，該層底部局部夾礫石；局部分布。

（4）碎石土：黃褐色、紫褐色；呈黏土夾風化碎屑狀；黏性土呈可塑～硬塑狀；風化碎屑巖密實狀。

（5.1）強風化安山巖：灰白～灰紫色；上部風化呈砂土狀，下部風化層碎塊狀；巖心破碎，密實遇水易軟化，風化裂隙很發(fā)育；為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級；普遍分布。

（5.2）中風化安山巖：灰白～灰紫色；原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，風化裂隙發(fā)育；巖芯呈短柱狀～長柱狀，為軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級；普遍分布。詳見表1。

表1 江蘇某填埋場地質(zhì)情況

2.3 垂直防滲設(shè)計

研究表明，滲濾液主要危害沿地下水下游的區(qū)域，深層地下水和污染羽上游不受影響。由于土壤的阻滯作用，污染物不易進入深層地下水，但滲入深層地下水后擴散很快［1］，且一旦污染很難修復。本著嚴謹?shù)膽B(tài)度，本工程垂直防滲沿庫區(qū)東側(cè)、南側(cè)及西側(cè)設(shè)置，設(shè)計總長度約1 435 m，垂直防滲水泥灌漿帷幕的深度要求應(yīng)穿透至下部基巖不透水層；本工程設(shè)計深度要求達到5.2層中風化安山巖層以下7 m，垂直防滲體的滲透系數(shù)為n×10-6cm/s；垂直防滲擬采用兩排孔帷幕灌漿法，孔間距為2.0 m，排距為1.5 m。

灌漿材料除結(jié)合部采用1：1水泥粘土漿外，其余部位采用1：3水泥粘土漿，水泥用42.5普通硅酸鹽水泥。灌漿結(jié)束后，采用密度大于1.5 g/cm的稠漿進行封孔，封孔頂至設(shè)計地面高程。帷幕灌漿鉆孔布置如圖3所示。

圖3 鉆孔布置圖

2.4 實施垂直防滲

2.4.1 控制網(wǎng)布設(shè)

進行場區(qū)控制網(wǎng)布設(shè)，辦理交樁手續(xù)。

2.4.2 孔位布置

按施工圖的孔位間距及灌漿孔布置軸線，采用全站儀等測量儀器定出實際孔位，依次編號并做好標記。

2.4.3 造孔

選用符合地質(zhì)情況的鉆機，施工過程中應(yīng)嚴格控制垂直度，采用電動測斜儀量測所有帷幕孔鉆孔斜率，如超過相關(guān)規(guī)定，即時采取糾偏措施。

2.4.4 鉆孔沖洗

沖洗方法為從孔底向孔外沖洗，采用導管通入大流量水，沖洗壓力為灌漿壓力的80%，直至回水清凈為止。

2.4.5 制漿與監(jiān)測

漿液應(yīng)攪拌均勻。1層素填土、4層碎石土空隙較大，鉆探過程中可能存在泥漿滲漏嚴重等問題，帷幕灌漿法施工時，應(yīng)適當增加帷幕體寬度及銜接部位，確保達到防滲效果。

2.4.6 灌漿壓力

在鉆機作業(yè)過程中，壓力的控制需要根據(jù)施工實際情況選擇合適的升壓法。

2.4.7 封孔

灌漿結(jié)束后，采用全孔灌漿封孔法封孔。灌漿過程中發(fā)現(xiàn)冒漿、漏漿時，應(yīng)根據(jù)具體情況采用嵌縫、表面封堵、低壓、濃漿限流、限量、間歇、待凝等方案進行處理。灌漿過程中發(fā)生串漿時，若串漿孔具備灌漿條件，應(yīng)一泵一孔同時進行灌漿；否則應(yīng)塞住串漿孔，待灌漿孔灌漿結(jié)束后，再對串漿孔進行掃孔、沖洗，然后繼續(xù)鉆進或灌漿［4］。

2.5 實施效果

本工程進行垂直防滲試驗，經(jīng)專業(yè)機構(gòu)檢驗，滲透系數(shù)小于n×10-6cm/s，符合設(shè)計要求。

3 結(jié)語

垃圾填埋場對周邊環(huán)境的危害之一即是滲濾液的擴散及遷移造成地下水、地表水污染，其污染程度取決于滲濾液的污染潛能、地下水流場以及水文地質(zhì)特性（彌散度、滲透系數(shù)等）等多種因素［5］。在沒有防滲措施的情況下，垃圾填埋場周圍，特別是下游地下水力梯度高的區(qū)域內(nèi)，地下水將受到嚴重污染［6］，并隨著時間的推移，污染程度逐漸加劇。所以利用垂直防滲阻斷污染物的擴散及遷移，對地下水污染防控和修復工作有重要的促進作用。