智能导排在砂性土填埋场地下水危害防治中的应用

李富荣

(江西省城建集团有限公司 江西南昌 330209)

0 引言

目前，在环保产业中，生活垃圾处理及危废处理市场已十分普遍。东部沿海地区建设填埋场，由于大多处于冲积平原，不仅地下水位高、还多为高渗透性砂性土。该土壤筑坝稳定性差，受地下水和雨水侵扰，极易使填埋场遭到破坏使填埋的渗沥液污染当地的土壤和地下水，给环境造成重大影响。本文主要分析部分填埋场被地下水反向破坏坝体根部及防渗层造成的危害，以及在施工填埋场场底时，如何增加合理预防措施，有效防止危害发生。

1 危害分析

填埋场填埋垃圾和有害废料后，伴随产生渗沥液和有害气体等物质，出现渗漏后直接污染附近的土壤和地下水，此情况时有发生。随着我国对环保标准不断提高，要求越来越严苛，填埋场在设计和建造过程中的标准也不断提高。通常防渗层从下到上都由泥质防渗层、GCL土工垫、双层HDPE膜、渗沥液收集导排层等组成[1]，成为一个严密的复合防渗系统，但渗漏问题还是时有发生。主要归纳有以下几种：①材料或施工缺陷造成。如首层得HDPE膜的质量不合格、或HDPE膜的焊接质量不合格造成，渗沥液轻松穿透最重要的首层防渗系统，逐步透过下面几层泥质层；②施工过程中有效成品保护缺失，造成防渗层破坏；③地下水危害造成防渗层破坏。因为西部地区不少填埋场建设在地下水位之上，而东部地区因土地紧张的约束，常常建在高地下水位区域增设止水帷幕，所以，①和②渗漏造成的危害较多。实际上不少填埋场受突然强降雨，导致地下水位突然上升影响，无止水帷幕的填埋场或止水帷幕受水压影响而渗透的填埋场，就可能因地下水进入场地内部，并上升至泥质防水层之下，因浮力破坏坝脚和防渗层，造成③危害发生。通过调查几个砂性土高地下水位的填埋场施工，以及使用过程中出现的问题，证明③危害容易被忽视因而容易出现。表现在施工完成时各项指标检查均合格，满足设计和施工要求。但堆载前期因地下水的危害，出现了坝脚局部坍塌、防渗层局部隆起等危害。如不能妥善处置，将给后期渗漏留下隐患。

2 处置方法

渗透止水帷幕的地下水超标，导致填埋场内地下水浸泡坝脚和局部浮力过大，造成坍塌、防渗层隆起现象。发生此情况，应仔细分析危害情况。如坍塌很小、隆起面积很小，无法对坝体结果安全和防渗层造成破坏，可在坝脚和局部隆起堆载沙袋进行压载，防治危害进一步扩大。如果坍塌和隆起对坝体结构稳定，防渗效果产生影响，应该采取打开防渗层，对坝体和隆起部位设置智能导排系统，再按要求进行填筑夯实基层材料，修复堤坝和防渗层。当地下水再次上升后，导排系统自动进行抽水降排，智能控制启停，可有效解决局部穿透止水帷幕地下水对场内的危害。如果场内大范围水量较大，可能是关键的止水帷幕出现了问题，应在填埋场内、场外增设降水井，再通过智能导排系统辅助，降水应持续至填埋场内有足够的堆载方可停止，从而取得较理想的效果。

3 有效的施工过程控制措施

为防止砂性土填埋场地下水危害发生，在经过实际使用，进一步验证智能导排系统有效性后，逐步将这套系统布置在新建的高地下水位砂性土填埋场泥质防渗层下部。如杭州三固项目填埋场就布置了这套智能导排装置。结合坝体下三轴搅拌桩防渗墙[2]、坝体上外坡面全封闭防水，使填埋场的地下水防渗系统形成“堵、排、防”相结合的复合体系。这个复合体系包括：坝体下设置水泥搅拌桩，止水帷幕进入不透水层控制地下水进入填埋场下部、尽量挡住地下水进入保护坝体下部及填埋场底部。再在填埋场泥质防水层下设置地下水智能导排系统作为保险、通过智能导排系统，排出可能因帷幕渗漏进入的地下水，保护坝体下部及场底防渗层稳定。砂质土坝体防水全覆盖保护、保护坝体上部稳定[3]，通过堵、排、防相结合的方式，解决高水位的危害及砂性土的稳定性问题。

该防水体系中的智能导排系统包括导排沟、导排管、水位监测报警、水泵及控制系统等。导排沟沿坑内坝脚周边布设一圈，同时在场底泥质防水层下部等间距(约5 m)设置多条导排沟，沟内埋设导排滤管，所有环形导排滤管相连。从环形导排滤管均布6根预埋管，顺着坝体坡面直通坝顶排水沟，管内布置水位智能监测、水位报警、水泵自动抽排控制系统。通过预埋管用绳索，并放置场底的环形导排滤管，在管内地下水聚集时，6台水泵自动排水，水泵如有故障或渗滤管满水时，将触发自动报警系统，这时应安排检修人员通过绳索拉出维修或更换。平时水位智能监测系统可准确显示地下水位置状况。通过设置地下水智能监测、导排系统，可有效防止坑内局部穿透止水帷幕的地下水危害，保证填埋场在建设和初期使用过程中的安全。具体布置示意图如图1所示。

图1 填埋场智能导排监测系统示意图

地下水导排滤管可采用dn315HDPE管打孔，导排沟截面尺寸b×h=1000 mm×1500 mm，环形沟外边沿距离坝底内边沿1000 mm，场内底部沿长边方向均布多条(间距约5 m)直沟，两端与环形沟连通。沟内先铺滤水土工布，放导排滤管至沟内，再用碎石填充平沟后，用土工布覆盖[4]。土工布能保证有效滤水的同时，可防止沙土进入导排沟内，既能防堵，又能防止沙土流失而发生底部淘空的危害。所有的导排沟、导排管、预埋引出管及水泵及自动控制系统，组成了填埋场的第二道地下水防渗系统，能进一步有效防止地下水带来的危害。

智能导排系统只能作为地下水处置的一种补充和保险，填埋场地下水“防”的主要关键一环，还得依靠止水帷幕的可靠性。在此基础上，增加的智能导排系统，才能发挥最后一道防线的作用。同时，通过对排出的地下水检测，也能反向监控是否有渗沥液下渗进入场下土壤。导排系统施工时，导排沟布置应合理，间距不宜过大，导排沟的断面尺寸应保证有足够的收容量，一般不小于1.0 m2。渗沟填料碎石应颗粒均匀。包裹的排水土工布滤砂性能好、排水畅通，导排管打孔分布均匀、孔径合理。智能控制潜水泵性能稳定可靠。控制好各个环节的施工质量，也是保证智能导排系统有效性的关键要求。

4 结语

对砂的填埋场施工完成后，在场底没有填埋堆载之前，因浮力原因如有地下水进入场地防渗层下部，容易造成坝脚和防渗层破坏。为此，增加一道智能导排系统，可有效解决止水帷幕施工缺陷带来的局部地下渗水、砂性土坝体雨水渗透等造成的场内地下水影响；也可当作地下水防线的最后一道保险，兼做监测防渗层渗漏的一种措施。通过“堵、排、防”相结合的综合防渗体系，保证填埋场施工和使用安全可靠，具有良好的经济和社会效益。