垃圾卫生填埋中的渗透问题及其对策
随着我国经济的高速发展，人们的物质生活水平的提高，各种不同的垃圾大量产生，进行垃圾处理研究显得非常必要，其中，垃圾卫生填埋是国内外广泛采用的一种固体废弃物处理技术。在上世纪80年代中期，人们就开始研究垃圾填埋处置技术，特别是近十年来，其研究日新月异。主要研究的内容是：垃圾填埋场的场地选择，城市垃圾的成分分析及其工程性质，垃圾填埋场分层覆盖粘性土层的工程性质，垃圾填埋场的结构优化设什，渗流理论及防渗技术研究，垃圾坝的设计及稳定性计算，渗滤液的运移模型研究，垃圾填埋场的渗滤液对地下水和地表水的污染及处理等，这些相关研究取得了很多研究成果，这些成果为垃圾场研究及设计打下了坚实的基础。
在垃圾卫生填埋场的防渗方面，土工合成材料粘土垫(Geosynthetic Liner简称GCL)是一种新型的复合土工合成材料，具有极好的防渗隔气功能。将GCL引入垃圾填埋场中可以增大垃圾填埋场的容积，提高垃圾填埋场密封系统的防渗隔气性能。
1填埋场防渗工程技术
污染物(包括废弃物、浸出液和气体)的泄漏会引起环境污染，环境污染区域主要相关于垃圾填埋场下卧层的渗透特性，以及防渗结构布置和防渗材料特性。解决的办法就是作好防渗措施，既要防止污染物外渗，也要防止外水内渗(会增加浸出液量、导致堆体重量增加、下滑阻力增加，从而失稳等)。防渗结构包括底层防渗层和各级覆盖层，为人工构筑的防渗体系，涉及防渗结构功能和防渗材料性能等问题。在垃圾填埋场中要合理地使用防渗材料，并做好工程处理，以达到更好的防渗功能，目前我国采用的方法有帷幕灌浆垂直防渗和铺设水平防渗衬层两种。垂直防渗在我国的山谷型填埋场采用较多，在地质条件较好的基岩上设置截污坝及帷幕灌浆垂直防渗措施。
卫生填埋是通过防渗结构，最大限度地将垃圾体及垃圾产生的渗滤液和周围环境隔离开，不影响人类健康和自然环境，为此，必须做好垃圾填埋场的封场，使入渗水尽量减少，减少渗滤液的产生；填埋场底应布置有效的防渗衬垫和渗滤液收集导排衬垫，以收集渗滤液，并加以检测和排走，
美国EPA对垃圾处置制订了专门法规《资源保护和回收法规》(Resource Conservation and Recovery Act，RCRA)，要求防渗结构在垃圾坑封顶后的使用寿命应不小于30年，并将垃圾区分为两大类：危险性废料(见法规中标题C，40CFR2644)和城市固体废料(见法规中标题D，40CFR257和258)，对垃圾填埋场的防渗结构均提出了具体要求；
早期的防渗衬垫几乎都以压实粘土作填埋场底防渗层(CCL)，要求土料的渗透系数k≥1×10-7cm/s。这类材料在应用合适时虽然也可达到预期的防渗要求，但它们有以下严重缺点：a.垫层厚度要求为0.6～1.8m，占用了填埋场的有效容量；
b.粘土与渗滤液有相互作用，容易导致粘土结构疏松或产生裂缝。为此，上述法规中的C，40CFR的条款规定：对危险废弃物填埋场，用土工膜作为主防渗层，比用压实性粘土减少渗流量的环保要求要好。
上述法规中C，40CFR对危险废弃物填埋场双层衬垫规定了以下技术要求。
a.上层防渗垫层上的渗滤液最大深度应小于30cm，目的是减小水头，减小由于土工膜等防渗层破坏产生的渗漏量。
b.渗滤液导排层(上层)和渗漏检测层(下层)要求使用30cm厚的粒料透水层或相当的土工排水材料，粒料的渗透系数要求k≥10-2cm/s，并能经受垃圾和渗滤液的化学作用。
c.渗滤液收集层上面必须有防止排水层被淤堵的粒料或其它材料滤层。
d.如果用天然土建造双层系统垫层，在透水层中应设置多孔管，以收集渗滤液。管材应有足够强度和抗化学腐蚀性能，能承受预期的垃圾荷载。
上述法规中D，40CFR对城市固体废料作如下规定。
a.防渗衬垫上的渗滤液最大液体水头30cm。
b.单层衬垫布设渗漏检测层，单层衬垫用土工膜，置于压实性粘土层或者GCL衬垫上。
c.膜的原材料为高密度聚乙烯(HDPE)，厚度为1.5mm，膜与下部压实粘土要求接触紧密。
d.压实粘土层厚度应为60cm，其渗透系数k＜1×10-7cm/s。
目前我国填埋场的水平防渗方法采用的垫层有四种：HDPE和粘土复合衬层；膨润土防渗衬层；粘土防渗衬层；沥青混凝土衬层。
2卫生填埋场防渗工程
湖北应城市垃圾处理场地为山谷型填埋场。根据现场钻探及试验资料，地基土除局部人工填土外，均为第四系上更新统冲洪积层，和中更新统冲洪积层，下伏基岩为上第三系粘土岩。场区地下水主要为上层滞水，存于岗地坳谷土层中，中更新统粘土下覆第三系粘土岩为相对隔水层，渗透系数10-6～10-7m/s。场地地形高差18m，地貌类型较单一，地层结构较简单，主要持力层分布连续，厚度较稳定，物理力学性质较均匀，力学强度较高。勘察揭示，勘察深度范围内无采空区无岩溶，地面无塌陷，无滑坡及泥石流等不良地质现象分布。
对于该垃圾填埋场，在渗流分析基础上，布置防渗结构工程，包括场底防渗和周边防渗体系等。
场底防渗：在场底平整压实后，先铺设300mm厚的压实粘土层；在其上铺设4500g/m2的GCL膨润土毯做为膜下防渗保护层；上铺1.5mm厚的HDPE膜防渗层；防渗膜之上铺设500g/m2土工布和排水片材构成的保护层；之上为300mm厚的渗滤液导流层，导流层包括粒径15～30mm的200mm厚卵石层和100mm厚的粗砂层；其上为150g/m2土工布防堵塞隔层；在此之上为垃圾堆埋体(图1)。
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图1填埋场区水平防渗结构示意
这种布置结构的物理力学-渗透作用机理为：渗滤液通过土工布防堵塞隔层、卵石层及粗砂层等聚集到渗滤液排水管之中，如有渗滤液通过土工布和排水片材构成的HDPE膜保护层，HDPE膜将发挥阻隔渗滤液渗出的作用；如果HDPE膜破坏或渗滤液从HDPE膜中渗出而进入膨胀土中，膨胀土遇水膨胀，则渗透系数下降，阻止渗滤液渗出；如果在膨胀土之下的粘土发生开裂等破坏，膨胀土会进入到粘土之中，填补粘土的孔隙，降低粘土的渗透系数，由此形成了三道渗滤液防护屏障。
周边防渗：在周边设平台，宽3m，布设防渗膜(HDPE膜)的锚固沟。铺设在周边上的HDPE膜与场底防渗膜连成整体；在防渗膜之上设置缓冲保护层，缓冲保护层由废旧轮胎或者素土袋组成，防止防渗膜被填埋垃圾中尖利物刺破。
填埋场周边防渗结构由下至上依次为：平整后地基基础，4500g/m2的GCL膜下保护层，1.5mm厚HDPE膜防渗层，500g/m2土工布保护层，素土袋或废旧汽车轮胎缓冲保护层，垃圾堆埋体(图2)。
为了保证防渗系统的稳定，库区周围做环库的膜锚固沟，起稳定膜的作用，锚固沟兼做截洪沟。整个防渗体系的计算，未考虑非饱和及污水不同渗流特性的影响。在计算分析基础上，在该填埋场提出了水平图1和周边图2的防渗结构体系。
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图2填埋场区周边防渗结构示意
3结论
垃圾卫生填埋工程除污水处理之外，基本上是和岩土工程相关的技术问题，垃圾填埋工程中存在岩土工程和相应的处理对策问题，其中最重要问题之一是防渗结构体系研究，完好的防渗结构是环境保护、污染防治等的重要保障：防渗体系研究对垃圾填埋、核废料处置等至关重要，本文提出的多层防渗体系，对工程防渗具有指导和借鉴。
垃圾填埋场目前存在许多未解决的问题，现代生活垃圾卫生填埋场是个集垃圾填埋、环境保护和后期开发功能于一体的系统，在施工和运营过程中必然会碰到上述的岩土工程与环境工程问题，这些问题是岩土工程研究者必须解决的。
参考文献略
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