上海地区生活垃圾卫生填埋场防渗结构方案

    假设人工防渗采用单层土工膜衬垫，当土工膜材料和施工质量“一般”时，其破损情况参照有关资料可以用每4047m2有1个1cm2的小孔来衡量，则其渗透率用伯努利方程计算为3.11×10-4m3／（m2•d）。

    为保证土工膜达到较好的防渗效果，有以下3种方式供选择：

    方案一：采用单层土工膜衬垫，要求土工膜材料和施工质量都较好，破损情况更加小。其破损情况以达到每4047m2有1个0.1cm2的小孔计，则其渗透率为3.11×10-5m3／（m2•d）。

    方案二：采用双层防渗系统，少量通过主防渗层的渗沥液被次防渗层收集、导出，大大减少系统发生渗漏的可能性。

    方案三：采用复合防渗系统，土工膜下紧贴膨润土，由于破损处的渗沥液是点扩散而不是面扩散，同样质量的土工膜的渗透量大大降低。而且膜下膨润土的防渗系数达到10-11m/s，可进一步阻挡渗沥液的下渗。

    下垫膨润土按防渗系数5×10-11m/s计，考虑膨润土垫层的两侧有土工复合土工膜按结合情况较差计算，

    折合到4047m2为1.81×10-7m3／（m2•d），远小于国家规定的标准。

    随着工程技术的发展，用于生活垃圾卫生填埋场的衬层系统也在不断改进，从单层黏土衬层，到单层土工膜衬层、双层土工膜衬层、单层复合衬层、双层复合衬层，防渗性能越来越好。

    上述分析表明：

    方案一采用单层土工膜衬垫，要符合国家卫生填埋标准，需要采用较好的土工膜，当膜本身质量不是十分完美、或者施工及作业过程中出现差错，都会导致防渗系统失效。因此，上海地区生活垃圾填埋场宜采用更高等级的防渗系统。

    方案二的双层衬层系统和方案三的单层复合衬层系统各有特点：双层衬层系统的最大特点是主、次防渗膜之间的收集系统可以起到主防渗膜检漏作用，但当正常情况下极少量渗沥液穿过HDPE膜，或HDPE膜发生局部破损而渗漏时，对双层衬层系统而言，渗漏的渗沥液将流动而分布在整个面上，过水面积大，继续渗漏量大，而对于复合衬层系统，由于膜与黏土表面紧密连接，具有一定的密封作用，渗沥液在黏土层上的分布面积很小，因而继续渗漏量很小，优于双层衬层系统。复合衬层两部分之间接触的紧密程度是控制复合衬层渗漏量的关键因素，所以一般不在两层之间设置土工织物。

    从技术上看，单层复合衬层系统的防渗性能优于双层衬层系统；从经济上看，对于双层衬层系统，与单层复合衬层系统相比，省去了土工织物膨润土毯（GCL），增加了主防渗膜下垫土工布、渗漏液收集层、次防渗膜和次防渗膜上下土工布，单位面积投资增加约70元／m2。

    综合技术和经济分析，推荐在上海地区采用“单层复合衬层”作为填埋场的水平防渗系统（主防渗系统）。

    2.3防渗材料种类选择

    2.3.1主防渗膜材料

    柔性膜有多种材料，目前最广泛使用的填埋场防渗材料是高密度聚乙烯（HDPE）材料，其厚度有1.0mm、1.25mm、1.5mm、2.0mm、 2.5mm等几种，它具有如下特点：①HDPE膜具有很强的防渗性能，渗透系数达到10-12cm/s；②化学稳定性好，具有较强的抗腐蚀性能，耐酸、碱及抗老化能力，一般来说，抗化学腐蚀能力是衬垫设计中最需要注意的，而HDPE是所有土工膜中抗化学能力最强的一种，生活垃圾渗沥液不会对HDPE组成的衬垫造成腐蚀，此外，HDPE膜的抗紫外线老化能力强，添加的碳黑可增强对紫外线的防护，而且由于在HDPE土工膜中不允许添加增塑剂，因此不必担心由于紫外线照射而引起增塑剂的挥发；③机械强度高，具有较强的弹性，其屈服伸长率为13%，当伸长率达到700%以上时发生断裂；④已经开发了配套的施工焊接方法，技术成熟，便于施工；⑤气候适应性强，耐低温；⑥与黏土具有很强的互补性，共同构成防渗结构层，可增加防渗性能；⑦性能价格比较合理。因此，可采用 HDPE膜作为防渗材料。根据我国现行标准，高密度聚乙烯土工膜厚度不应小于1.5mm。