止水帷幕施工工藝在阿蘇衛(wèi)垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)中的應(yīng)用
1 問(wèn)題的提出
某垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)位于北京市昌平區(qū)，其一期工程于1994年建成并投產(chǎn)使用，由于原工程設(shè)計(jì)施工未涉及垃圾滲瀝液的深度處理問(wèn)題，一期設(shè)計(jì)僅在填埋南區(qū)底板4.8m處用少量膨潤(rùn)土鋪蓋，或以天然土層防滲，在底層設(shè)置了滲瀝液收集管收集并排放下滲滲濾液，然后填埋垃圾。目前填埋一區(qū)已填埋垃圾約20m高，根據(jù)東南側(cè)觀測(cè)井的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示正在使用的一期填埋區(qū)已出現(xiàn)污水滲漏污染。
根據(jù)2006年前檢測(cè)井水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，一些污染指標(biāo)如高錳酸鹽、氨氮等不斷增加，已嚴(yán)重超標(biāo)，總硬度、揮發(fā)酚、氟化物、總大腸菌群數(shù)四項(xiàng)指標(biāo)均超標(biāo)？梢酝茢喑鎏盥駡(chǎng)可能出現(xiàn)側(cè)滲或側(cè)滲有將加劇趨勢(shì)，為防止污水外滲，使該垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)一期填埋區(qū)基坑側(cè)滲得到解決，必須采取一種有效可行的治理方法。對(duì)此，筆者提出以下四種防滲方案并進(jìn)行了相應(yīng)的投資估算：
方案1：將一期填埋區(qū)垃圾全部清除干凈，底板、側(cè)面重新做防滲層，鋪設(shè)2mm厚HDPE土工膜，并對(duì)滲瀝液處理系統(tǒng)重新進(jìn)行導(dǎo)排，估算現(xiàn)有垃圾約400萬(wàn)m3，清除并再次回填約60元/m3，只倒運(yùn)垃圾一項(xiàng)就為2.4億元，雖然處理效果很好，但費(fèi)用數(shù)額巨大。
方案2：填埋區(qū)四周先用成槽器開(kāi)溝，再用高密度聚乙烯土工膜做防滲處理。此方案缺點(diǎn)是下膜淺，不易達(dá)到處理深度，達(dá)不到處理效果，費(fèi)用在1800萬(wàn)元左右。
方案3：填埋區(qū)四周及底部全部作防滲處理。底部鋪防滲膜，四周做止水帷幕。此方案防滲效果十分穩(wěn)妥，但底部做防滲施工難度極大，很難實(shí)現(xiàn)，費(fèi)用極高，估計(jì)也將超過(guò)2億元。
方案4：四周作止水帷幕，底層不做處理。通過(guò)詳細(xì)的水文地質(zhì)勘察及底層地質(zhì)分析，兼顧工期及費(fèi)用，此方案技術(shù)可行、費(fèi)用適當(dāng)、防滲方案穩(wěn)妥可靠，總投資費(fèi)用約1850萬(wàn)元左右。
可行性研究最后確定采用第4種方案，即側(cè)面做止水帷幕方案。
2方案的實(shí)施
2.1方案確定過(guò)程
為進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)方案，2007年1月我公司又聘請(qǐng)中冶地公司于2007年2月-3月進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)先導(dǎo)孔的施工。由于1992年的水文地質(zhì)勘察報(bào)告僅用于一期填埋區(qū)的設(shè)計(jì)，間距較大，鉆探深度不夠，沒(méi)有連續(xù)的滲透系數(shù)﹤10-7 CM/S的粘土層而且絕大部分孔位在填埋區(qū)內(nèi)，不能為本次施工提供足夠的水文地質(zhì)資料。此次水文地質(zhì)勘察完成勘察孔150個(gè)，總進(jìn)尺3946.45m。其中取土試樣鉆孔32個(gè)，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)孔33個(gè)，取土標(biāo)貫孔9個(gè)，鑒別孔76個(gè)。
本次先導(dǎo)孔測(cè)定地下水屬于孔隙潛水類型，地下水由西北向東南方向徑流，從地質(zhì)剖面圖可以看出，在29.80m深度范圍內(nèi)揭露的地層均無(wú)不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，根據(jù)剖面圖及地層統(tǒng)計(jì)表綜合確定止水帷幕底板層為第8-2 及第9層粘土層，其厚度滿足要求，滲透系數(shù)達(dá)10-8CM/S,從而更深一步完善和補(bǔ)充了92年的水文地質(zhì)資料，找到了連續(xù)的10-7 CM/S粘土層。為施工方案的確定提供了有力證據(jù)。
為了證明方案的可行性，先進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)防滲墻的試驗(yàn)，以確定可靠的檢測(cè)方法及止水帷幕的實(shí)際效果，試驗(yàn)完結(jié)后經(jīng)建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、承包方及監(jiān)理采用開(kāi)挖檢查、探地雷達(dá)檢測(cè)的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖譜，墻體連續(xù)性好，滲透系數(shù)小于10-7CM/S，能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
防滲墻施工采用射水造墻灌注塑性混凝土施工，局部有地下管線地段和塑性混凝土拐彎接頭部位采用單管高壓旋噴方法進(jìn)行。射水造墻塑性混凝土防滲墻施工應(yīng)用中，設(shè)計(jì)防滲墻滲透系數(shù)均達(dá)到了K= 10-7cm/s。
2.2塑性混凝土射水造墻防滲墻施工工藝（見(jiàn)圖1）
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2.2.1防滲軸線布置安排：東、南、西三邊的防滲軸線沿各邊的雨水邊溝和馬路之間布置，北邊防滲軸線靠近二期填埋場(chǎng)布置，以利于二期填埋場(chǎng)防滲膜與防滲墻搭接，各邊防滲墻相連形成一個(gè)封閉的止水帷幕防滲體。
2.2.2鉆機(jī)對(duì)位：對(duì)位誤差在1cm以內(nèi)，先施工Ⅰ序槽，48小時(shí)后再施工Ⅱ序槽，施工Ⅱ序槽時(shí)在成槽器兩側(cè)安裝鋼絲刷，鋼絲刷長(zhǎng)度5cm，并打開(kāi)側(cè)噴嘴沖刷已施工的Ⅰ序槽防滲墻兩側(cè)。為了防止Ⅰ序槽與Ⅱ序槽的搭接滿足不了設(shè)計(jì)要求，筆者與監(jiān)理、施工單位多次探討，決定采用將成槽器搭接部位加厚的辦法進(jìn)行施工，效果較好。
2.2.3射水沖擊成槽：開(kāi)啟正循環(huán)泵、提升成槽器沖擊成槽，平穩(wěn)沖擊開(kāi)孔。
2.2.4清孔：開(kāi)啟反循環(huán)泵，抽出孔底沉渣。
2.2.5槽孔垂直度檢測(cè)：清孔完畢灌注混凝土前對(duì)槽孔孔斜進(jìn)行檢測(cè)，不滿足設(shè)計(jì)要求的槽孔進(jìn)行重新修孔。此項(xiàng)檢測(cè)是施工過(guò)程中的重要控制點(diǎn)，關(guān)系到防滲效果的優(yōu)劣。經(jīng)與設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位多次商討，決定采用如下方法進(jìn)行檢測(cè)：槽孔垂直度檢測(cè)前，將鉆機(jī)調(diào)至水平，選擇鉆機(jī)上兩點(diǎn)作為參考點(diǎn)，深度每隔5m測(cè)量一次鋼絲繩前后、左右至參考點(diǎn)的距離，然后計(jì)算槽孔垂直度是否滿足設(shè)計(jì)要求。
孔斜率△B/（H-h）=△A(L-H)/L（H-h）≤0.6%
2.2.6塑性混凝土灌注
塑性混凝土配比：（見(jiàn)表1）
塑性混凝土拌和和灌注所用設(shè)備均設(shè)置在軌道上，為保證混凝土攪拌均勻，攪拌時(shí)間不小于2分鐘，灌注過(guò)程中必須保證連續(xù)進(jìn)行，若因故中斷不超過(guò)40分鐘。開(kāi)始澆注混凝土前，先在導(dǎo)管內(nèi)注入適量的水泥砂漿，并準(zhǔn)備好足夠數(shù)量的混凝土。以便導(dǎo)管底口的隔離球被擠出后，能將導(dǎo)管底端埋入混凝土內(nèi)。澆注開(kāi)始時(shí)，導(dǎo)管底口現(xiàn)孔底距離不大于25cm，并不大于1.5倍隔離球直徑。當(dāng)孔底高差大于25cm時(shí)，導(dǎo)管中心放在該導(dǎo)管控制范圍內(nèi)的最底處。灌注前，導(dǎo)管口均下入可浮出水面的隔離球。混凝土連續(xù)灌注，槽孔內(nèi)混凝土上升不小于2M/H,并連續(xù)上升至施工地面。導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度保持在2-6m之間，以免泥漿進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。槽孔內(nèi)混凝土面應(yīng)均勻上升，每30分鐘測(cè)量一次混凝土面，每2小時(shí)測(cè)定一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面，在開(kāi)澆和結(jié)尾時(shí)適當(dāng)增加測(cè)量次數(shù)。灌注混凝土?xí)r，孔口設(shè)置蓋板，防止混凝土散落槽孔內(nèi)，槽孔底部高低不平時(shí)，從低處灌注。混凝土灌注時(shí)，在槽口入口處隨機(jī)取樣，檢驗(yàn)混凝土的物理力學(xué)性能指標(biāo)和滲透系數(shù)。
3 施工過(guò)程中質(zhì)量控制
3.1對(duì)位控制：對(duì)位誤差控制在1cm以內(nèi)，施工前將鉆機(jī)調(diào)至水平，且鉆機(jī)塔架與水平面垂直；Ⅱ序槽孔的施工時(shí)，鋼絲刷安裝必須合格。
3.2孔斜控制：對(duì)孔深不超過(guò)20m的槽孔，施工時(shí)孔斜率按0.4%控制，當(dāng)Ⅱ序槽與相鄰槽段墻體搭接能滿足設(shè)計(jì)要求不小于18cm，孔斜率不大于 0.6%時(shí)仍為合格；孔深超過(guò)20m的槽孔，根據(jù)機(jī)械現(xiàn)狀，Ⅰ序孔孔斜率不大于0.8%，Ⅱ序孔必須保證與相鄰槽段搭接不小于18cm。
3.3清孔控制：清孔后泥漿比重不大于1.25g/cm3，孔底沉渣不大于10cm，孔深不小于設(shè)計(jì)深度，含砂率不大于10%，泥漿粘度小于30S。
3.4塑性混凝土澆注控制：嚴(yán)格按配合比攪拌混凝土，攪拌時(shí)間不小于2分鐘，控制塌落度為18-24cm，擴(kuò)散度為34-40cm，導(dǎo)管在澆注過(guò)程中出現(xiàn)漏水情況時(shí)，用鉆機(jī)清孔至設(shè)計(jì)深度后，重新澆注。
3.5Ⅱ序槽成槽過(guò)程中對(duì)Ⅰ序防滲墻側(cè)壁的刷洗控制：清孔完畢后，保證鋼絲刷上不帶泥，鋼絲刷損壞時(shí)重新安裝后再次對(duì)槽壁進(jìn)行沖刷。
3.6防滲軸線拐彎位置的搭接控制：拐彎部位的槽孔施工前提出合理的施工方案，采取加長(zhǎng)成槽器的方法，保證后施工的槽段與先施工的槽段搭接可靠。并在拐彎部位內(nèi)側(cè)采用高噴補(bǔ)強(qiáng)處理。
3.7本次施工為保證防滲墻有效搭接，每個(gè)成槽器端部?jī)?nèi)外兩側(cè)均已加厚至35cm,保證了相鄰槽段搭接滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。
3.8本次施工在成槽過(guò)程中進(jìn)行全過(guò)程的孔斜控制，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孔斜超標(biāo)時(shí)，立即采取有效措施邊成槽邊修孔，這樣既保證了施工質(zhì)量又提高了施工效率。
4 結(jié)果與討論
2007年10月23日完成止水帷幕工程施工。止水帷幕工程完成工程量為塑性混凝土射水造墻964個(gè)槽段，防滲墻36877.08m2，高壓旋噴防滲墻及高壓旋噴補(bǔ)強(qiáng)面積980.29m2，施工防滲墻軸線總長(zhǎng)度為2133.265m？偼顿Y費(fèi)用1850萬(wàn)元。
止水帷幕工程通過(guò)試塊取樣檢測(cè)，淺部開(kāi)挖直接觀測(cè)，靜水頭試驗(yàn)，鉆孔取芯及物探等各種檢測(cè)方法，最終確定墻體同向軸連續(xù)、平直、墻體完整，連續(xù)性好、質(zhì)量可靠，滿足設(shè)計(jì)要求。
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