GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻在垃圾填埋場應(yīng)用及施工工藝探討

環(huán)境修復(fù)網(wǎng)訊:引言

某垃圾填埋場總占地面積約11140m2，填埋場地形較為平整，周邊多為污水塘。為防止垃圾滲濾液向四周土體擴(kuò)散，污染周邊土體、地下水及環(huán)境，設(shè)計上采用GCL復(fù)合垂直防滲墻進(jìn)行圍封，其幕底進(jìn)入不透水層以下2.0m。GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻滲透系數(shù)要求達(dá)到：k≤1×10-7cm/s，墻體28d無側(cè)限抗壓強度≥0.3MPa。

1 GCL復(fù)合垂直防滲墻簡述

1.1水泥-膨潤土防滲墻

水泥-膨潤土防滲墻是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型柔性防滲墻。墻體材料主要由水泥、鈉基膨潤土、砂、粉煤灰等摻入一定比例的水?dāng)嚢瓒?，其作用機(jī)理是膨潤土的主要成分蒙脫石與水泥的水化產(chǎn)物針狀鈣礬石在無序生長過程中結(jié)合在一起，有的鈣礬石晶體會穿層而過。蒙脫石含量高的膨潤土在水泥砂漿中產(chǎn)生的孔隙較少。蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)的剝離能有效地填充水泥水化過程中的孔隙。其主要特點有：①因摻有一定量的膨潤土，因此具有良好的塑性和抗?jié)B性。極限水力坡降大于300，從而有效地降低了彈性模量；②減少了墻體水泥用量；③具有良好的韌性，能適應(yīng)地基的變形；④便于施工，摻入膨潤土，使墻體材料具有良好的和易性和擴(kuò)散度，自流密實性能好；⑤強度不高，通常28d抗壓強度為0.3Mpa～2.0Mpa；⑥墻體抗?jié)B系數(shù)低，能達(dá)到A×10-7m/s（1＜A＜10）。

1.2 GCL防水毯

GCL防水毯即鈉基膨潤土防水毯（Sodium BentoniteGeosynthetic Clay Line）是一種新型防水材料，它由天然鈉基膨潤土加上2層土工織物包裹，以針刺加固而成。其防滲漏機(jī)理為：膨潤土防水毯所選用的鈉基粒子膨潤土遇水可膨脹24倍以上，使其形成均勻的黏性高且濾失量低的膠體系統(tǒng)，在2層土工布限制作用下，使膨潤土從無序變?yōu)橛行虻呐蛎洠掷m(xù)的吸水膨脹結(jié)果是讓膨潤土層自身達(dá)到密實，從而具有防水作用。為方便施工和運輸，將膨潤土鎖在2層土工合成材料中間，起保護(hù)和加固的作用，使GCL防水毯具有一定的整體抗拉伸和穿刺強度。其主要特點有：①密實度高，具有很強的自保水性能；②具有永久的防水性能；③施工簡便、工期短，且施工后不需要特別檢查，如果發(fā)現(xiàn)防水缺陷也容易維修，GCL防水毯是現(xiàn)有防水材料中施工工期最短的；④不受氣溫影響，在寒冷氣候條件下也不會脆斷；⑤綠色環(huán)保，膨潤土為天然無機(jī)材料，對人體無害無毒，對環(huán)境沒有特別的影響，具有良好的環(huán)保性。

1.3 GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻防滲能力

水泥-膨潤土墻體材料澆筑過程中流動狀漿液浸入事先垂直鋪設(shè)的GCL防水毯土工織物里，凝固后實現(xiàn)了2種防滲材料的緊密結(jié)合。GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻結(jié)合了水泥-膨潤土墻體與GCL防水毯共有的高塑性、低滲透性能，加強了對周邊環(huán)境的保護(hù)能力。

2 GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻施工

防滲墻施工采用SG35A型液壓抓斗成槽機(jī)開槽并進(jìn)行泥漿護(hù)壁，之后在緊貼外側(cè)槽壁鋪設(shè)GCL防水毯，最后進(jìn)行水泥-膨潤土墻體材料的水下導(dǎo)管澆筑，最終形成一道連續(xù)的GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻，其施工工藝流程如圖1所示。本次施工要求GCL防水毯+水泥-膨潤土復(fù)合防滲墻厚度不小于600mm，墻頂有效標(biāo)高為21.50m（1985國家高程基準(zhǔn)，下同），墻底標(biāo)高12.24m～16.48m，平均深度7.22m。

圖1施工工藝流程圖

2.1導(dǎo)墻制作

導(dǎo)墻設(shè)置成“┒┎”型，導(dǎo)墻凈寬650mm，深1200mm，單側(cè)翻邊寬1100mm，導(dǎo)墻內(nèi)設(shè)φ12@200單層雙向鋼筋網(wǎng)片，混凝土厚度200mm，混凝土抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值為C25。導(dǎo)墻的作用如下：①給成槽機(jī)成槽提供導(dǎo)向，并承受機(jī)械的荷載；②儲存泥漿和防止槽口土壁坍塌；③作為施工時水平與垂直測量的基準(zhǔn)；④為混凝土導(dǎo)管安置、成槽機(jī)提供標(biāo)定；⑤保證垂直防滲墻設(shè)計的幾何尺寸和形狀。

2.2護(hù)壁泥漿制備

護(hù)壁泥漿制備流程如圖2所示。

圖2泥漿系統(tǒng)工藝流程圖

2.3成槽挖土

采用液壓抓斗成槽機(jī)挖槽時，要想做到槽段端部垂直，除抓土挖槽時控制好斗體、斗頭的垂直外，關(guān)鍵是要使抓斗在吃土阻力均衡的狀態(tài)下挖槽。首開槽段的挖掘順序為：挖好第一抓后，跳開一段距離挖第二抓，然后再抓取兩個單孔之間留下一段隔墻，這就能使抓斗在挖每抓時都能做到吃力均衡，保證槽段兩端垂直度。后面槽段均采用間隔抓好一抓后回頭再抓取之間的隔墻最終形成連續(xù)的槽。

2.4 GCL防水毯鋪設(shè)

用特制裝置將GCL防水毯沿槽孔外側(cè)壁下設(shè)到槽底，并將其上部固定好，下部設(shè)置配重，使之貼緊槽孔外壁垂直懸掛狀。槽段中部鋪設(shè)時，裝置端部應(yīng)與槽孔端部留有0.2m空間，讓GCL防水毯更加貼壁，保證后續(xù)的澆筑工作順利進(jìn)行，確保墻體質(zhì)量。相鄰兩塊GCL防水毯重疊搭接寬度不小于45cm，在防水毯下放時在搭接處涂好密封膏。

2.5接頭箱下設(shè)

在槽段開挖、清孔、GCL防水毯鋪設(shè)等工序完成后，首開槽在距其兩端0.5m位置設(shè)置專用接頭箱，連接槽在施工前端距槽孔端部0.5m設(shè)置專用接頭箱，接頭箱下放位置準(zhǔn)確、鉛直，在接頭箱快要下至槽底并對位準(zhǔn)確后采用拋鉤下設(shè)，上部固定牢靠，做到墻體材料澆筑時接頭箱不產(chǎn)生位移。見圖3。

圖3 GCL槽段開挖平面圖

2.6水泥-膨潤土墻體材料灌注施工

將水泥、膨潤土以及其他材料按一定比例摻和并攪拌均勻，采用泥漿下直升導(dǎo)管法澆筑，導(dǎo)管開澆順序為自低處至高處，布置2個澆筑架設(shè)備進(jìn)行雙導(dǎo)管同步澆筑。導(dǎo)管距孔底15cm～25cm，采用壓球滿管法開澆。澆筑導(dǎo)管距槽孔端頭不大于1.5m，導(dǎo)管間距不大于3.0m。當(dāng)槽底高差大于25cm時，導(dǎo)管應(yīng)布置在其控制范圍的最低處。澆筑時嚴(yán)格控制槽內(nèi)拌合料面高差和導(dǎo)管埋深，以防混漿和夾泥。各導(dǎo)管保持均勻進(jìn)料，槽孔內(nèi)拌合料面高差不大于0.5m，導(dǎo)管埋深宜為2.5m～6m。槽內(nèi)墻體材料上升平均速度不小于2.0m/h。

3施工關(guān)鍵技術(shù)措施

根據(jù)本工程設(shè)計要求，結(jié)合以往垃圾填埋場防滲墻的施工經(jīng)驗，在本工程施工中，主要將以下幾點作為本工程關(guān)鍵技術(shù)控制點：

3.1施工前配合比驗證

施工前應(yīng)進(jìn)行原材料檢測及配合比驗證。本次防滲體材料中：水泥取用P.O42.5級普通硅酸鹽水泥，膨潤土采用人工鈉基膨潤土，摻入適當(dāng)粉煤灰及粉細(xì)砂。材料選定后經(jīng)檢測單位進(jìn)行試配，留取試樣進(jìn)標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)。在28d齡期時，進(jìn)行試樣抗壓強度試驗和滲透系數(shù)檢測。試驗結(jié)果顯示：抗壓強度值為0.4MPa～0.7MPa，滲透系數(shù)為7.2×10-7cm/s～8.7×10-7cm/s，均能滿足設(shè)計要求。

3.2嚴(yán)格控制膨潤土材料質(zhì)量

在膠凝材料用量和用水量都相同的條件下，不同質(zhì)量的膨潤土對墻體抗壓強度和抗?jié)B強度影響存在較大差異。主要表現(xiàn)在膨潤土主要成分蒙脫石對墻體抗?jié)B系數(shù)的影響，蒙脫石含量低，抗?jié)B系數(shù)就會變大，反之則小。膨潤土顆粒粗細(xì)（目數(shù)）對墻體材料防滲性能也有影響，目數(shù)須符合膨潤土規(guī)范要求。膨潤土濾失量須保持一定的范圍，否則會影響拌合物的狀態(tài)。

3.3保持槽壁穩(wěn)定，控制孔內(nèi)沉渣、泥漿中含砂率達(dá)到規(guī)范要求

（1）選用優(yōu)質(zhì)材料配漿。使用優(yōu)質(zhì)鈉基膨潤土、純堿、CMC等配置成護(hù)壁泥漿，確保成槽施工的泥漿質(zhì)量。

（2）泥漿凈化設(shè)備、工藝改良。為確保泥漿中的含砂量滿足規(guī)范要求，公司在現(xiàn)場配備泥漿凈化系統(tǒng)，用以現(xiàn)場分離施工泥漿中相對較粗的砂粒，進(jìn)而保證防滲墻的施工質(zhì)量。

（3）嚴(yán)格按程序清渣，采用泵吸法換漿。

3.4防滲墻的接縫質(zhì)量

嚴(yán)格控制防滲墻接縫的搭接質(zhì)量，保證防水毯下放質(zhì)量，同時在連接槽施工完成后，下放防水毯時及時涂抹密封膏，以增強二序墻體接縫處材料結(jié)合的牢固程度，滿足接縫止水要求。

采取如下措施來確保地下墻接頭防滲效果：

（1）當(dāng)泥漿中含砂率超過規(guī)范要求時，必須進(jìn)行護(hù)壁置換，減少泥漿中含砂量。

（2）控制好防水毯下放質(zhì)量。用自制的專用防水毯下放機(jī)械下放防水毯。防水毯下部平衡的設(shè)置好配重塊，讓防水毯均勻平穩(wěn)緊貼槽壁緩慢下放。

（3）防滲體澆灌過程中控制：①控制導(dǎo)管埋度保持在2.5m～6m之間，不允許發(fā)生導(dǎo)管拔空現(xiàn)象；②防滲體澆灌過程中，2根導(dǎo)管要基本處于同一高度，2根導(dǎo)管供料速度基本均衡，以保證墻體材料澆灌面的高差滿足規(guī)范要求；③保證防滲體所需灌注材料的及時供應(yīng)。

4工程質(zhì)量檢測

現(xiàn)場留樣數(shù)量：抗壓試塊73組，抗?jié)B試塊6組?？⒐を炇詹捎勉@孔取芯試樣進(jìn)行抗壓強度及

滲透系數(shù)試驗，對3個槽段進(jìn)行取芯檢測：抗壓檢測9組，抗?jié)B檢測3組；GCL復(fù)合構(gòu)件抗?jié)B檢測3組（GCL防水毯包裹墻體芯樣進(jìn)行檢測）。檢測結(jié)果見表1。

表1檢測成果表

通過檢測試驗得出墻體28d抗壓強度均大于0.3MPa，墻體滲透系數(shù)為A×10-7cm/s（1＜A＜10），GCL復(fù)合構(gòu)件滲透系數(shù)≤1×10-7cm/s，工程質(zhì)量符合設(shè)計及規(guī)范要求。

5結(jié)語

GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻對垃圾填埋場滲濾液擴(kuò)散起到了良好的隔離作用，其復(fù)合體防滲系數(shù)完全滿足設(shè)計圖紙要求，為防止填埋場生活垃圾污染環(huán)境提供多重保險作用。復(fù)合體不但可以提高防滲性能，而且能夠與周圍的土體緊密結(jié)合，對工程起到穩(wěn)定加筋的作用。鈉基膨潤土防水毯層和自凝泥漿中的膨潤土可以有效吸附和隔離有害物質(zhì)，能夠大大降低滲濾液中的有害物質(zhì)。該工藝施工簡單、工程造價低、防滲效果好，不影響場地后續(xù)開發(fā)建設(shè)。

原標(biāo)題:技術(shù)研究｜GCL復(fù)合垂直柔性防滲墻在垃圾填埋場應(yīng)用及施工工藝探討