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双层衬层系统XX多层衬层系统等,一般地来讲,国内常用的是单层衬层系统、复合衬层系统、双层衬层系统。 (1) 单层衬层系统
单层衬层系统有一个防渗层,其上是渗沥液收集系统XX保护层。必要时其下有一个地下水收集系统XX一个保护层。这种类型的衬层系统只能用在地下水贫乏地区,其构成的主要防渗结构为厚度不小于2m的粘土(渗透系数小于1×10-7cm/s),或者粘土(渗透系数不大于1×10-5cm/s)+1层HDPE膜。 (2) 复合衬层系统
复合衬层系统的防渗层是复合防渗层。复合防渗层是由两种防渗材料相帖而形成的防渗层。它们相互紧密地排列,提供综合防渗功能。比较典型复合结构是,上层为柔性膜,其下为渗透性低的粘土矿物层。与单层衬层系统相似,复合防渗层的上方为渗沥液收集系统,下方为地下水收集系统。
通常所见的复合衬层系统一般为1m厚粘土(渗透系数小于1×10-7cm/s)+1层HDPE膜,或者相当于粘土的材料(如钠基膨润土垫)+1层HDPE膜。
保护层 城市垃圾 排水材料 HDPE膜 排水层 管道
粘土 图7-1 填埋场基础衬层系统——单层衬层
(3) 双层衬层系统
双层衬层系统包含两层防渗层,两层之间是排水层,以控制XX收集防渗层之间的液体或气体。同样地,衬层上方为渗沥液收集系统,下方可有地下水收集系统。透过上部防渗层的渗沥液或者气体受到下部防渗层的阻挡而在中间的导流层中得到控制XX收集。在这一点上它优于单层衬层系统,但从施工XX衬层的坚固性等方面上看,如果施工质量得不到保证,它一般不如复合衬层系统。
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保护层
过滤层
城市垃圾
HDPE 上部防渗层( )
排水材料
下部防渗层 HDPE ( )
上部排水层
管道
底土
下部排水层
复合衬层下垫粘土层
图 4-2 ——双层衬层 -填埋场基础衬层系统 图7-2 填埋场基础衬层系统——双层衬层
1.12.3 人工防渗结构
水平防渗的衬层系统通常从垃圾底部向下可依次包括:
(1) 过滤层 过滤层的作用是保护渗沥液排水层,防止垃圾及其他物质在排
水层中积聚,造成排水系统堵塞,使排水系统效率降低或失效。 (2) 排水层(包括渗沥液收集系统) 排水层的作用是及时将被阻隔(收集)
保护层
排水层 管道 粘土 城市垃圾 排水材料 HDPE膜 图7-3 填埋场基础衬层系统——复合衬层 的渗沥液排出,减少水头,减轻对防渗层的压力,减少渗沥液的外渗可能性。
(3) 防渗保护层 保护层的功能是防止防渗层受到外界影响而被破坏,如石
料或垃圾对其上表面的刺穿,应力集中造成的膜破损,或者粘土等矿物质受侵蚀等。
(4) 防渗层等 防渗层的功能是通过铺设渗透性低的材料来防止渗沥液迁
移到填埋区外部去,同时也可以防止外部的地下水进入填埋区内部。防
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渗材料主要有天然粘土矿物XX人工合成材料以及天然与有机复合材料。
根据以上几种功能及其不同方式的组合,水平防渗的衬层系统可以分为单层衬层系统、双层衬层系统等,而单层衬层系统又包括单层复合衬层系统。
单层防渗及单层复合防渗结构的层次(从上至下)为:渗沥液收集导排系统、防渗层(含防渗材料及保护材料)、基础层、地下水收集导排系统。
单层衬层系统只有一个防渗层,防渗膜上面是保护层XX排水层,有时也在下面设下垫层XX地下水收集系统。
单层复合衬层系统是用两种防渗材料贴在一起构成一个防渗层,常用的是柔性膜与粘土合在一起,其他层的设置与单层衬层系统基本相同。
渗沥液收集导排系统土工布HDPE膜渗沥液收集导排系统土工布HDPE膜GCL压实土壤防渗层基础层地下水收集导排系统压实土壤防渗层基础层地下水收集导排系统
渗沥液收集导排系统土工布HDPE膜渗沥液收集导排系统压实土壤防渗层压实土壤保护层基础层地下水收集导排系统基础层地下水收集导排系统
双层防渗结构的层次(从上至下)为渗沥液收集导排系统、主防渗层(含防渗材料及保护材料)、渗漏检测层、次防渗层(含防渗材料及保护材料)、基础层、地下水收集导排系统。双层衬层系统包含两层防渗层,两层之间是排水层,以导排各层防渗层之间的液体XX气体,此外,上层防渗膜上面是保护层XX排水层,下层防渗膜的下面可以设置地下水收集系统。
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渗沥液收集导排系统土工布HDPE膜土工布渗漏检测层土工布HDPE膜压实土壤基础层地下水收集导排系统
(1)构造方式选择
为保证土工膜达到较好的防渗效果,有以下三种方式供选择:
方案一:采用单层土工膜衬垫,当土工膜材料XX施工质量“一般”时,其破损情况参照有关资料可以用每4000m2有1个1cm2的小孔来衡量,则其渗透率用伯努利方程计算:
工况一:单层土工膜,以下为高透水层
当为单层的土工膜,土工膜以下是透水材料时,此时渗漏量为
Q=Cba(2gh)0.5=0.6*0.0001*(19.6*0.3)0.5=1.45×10-4m3/s,即为Q=12.6m3/ d = 3.14×10-3m3/m2d
工况二:单层土工膜,以下为低渗透层
当土工膜下是粘土层,忽略厚度时,粘土低渗透层渗透系数 (m/s)为1×10-9m/s 则有:
Q= 0.21a0.1h0.9ks0.74=0.21(0.0001)0.10.30.9(1×10-9)0.74=6.18×10-9m3/s 即为Q=5.34×10-4m3/ d = 1.34×10-7m3/m2d 当接触不好的时候,此时
Q= 1.15a0.1h0.9ks0.74=1.15(0.0001)0.10.30.9(1×10-9)0.74=3.39×10-8m3/s 即为Q=2.92×10-3m3/ d= 7.32×10-7m3/ m2d 方案二:采用单层复合材料
工况三:单层土工膜,以下为低渗透层,高度有限
当单层土工膜下面是粘土垫层时,水头按照0.3m考虑,粘土低渗透层渗透系数 (m/s)为1×10-9m/s 考虑,厚度按照两2m考虑,则计算其渗透量为:
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则当接触好时,Q=8.32×10-9m3/s=0.0007m3/ d =1.80×10-7m3/m2d 接触不好时,Q=4.56×10-8m3/s=0.004m3/ d =9.84×10-7m3/m2d 工况四:单层土工膜,以下为低渗透层替代材料
当单层土工膜下面是粘土垫层替代材料时,水头按照0.3m考虑,土工膜下设置GCL(钠基膨润土垫)一层,GCL的设置,使得破损处的渗沥液由面扩散变成了点扩散,使相同情况下土工膜的渗透量降低。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下渗。下垫膨润土按防渗系数5×10-11m/s计:
Q= 0.21a0.1h0.9ks0.74=0.21(0.0001)0.10.30.9(5×10-11)0.74=6.74×10-10m3/s 即为Q=5.83×10-5m3/ d = 1.45×10-8m3/m2d 当接触不好的时候,此时
Q= 1.15a0.1h0.9ks0.74=1.15(0.0001)0.10.30.9(5×10-11)0.74=3.69×10-9m3/s 即为Q=3.19×10-4m3/ d= 7.97×10-8m3/ m2d
很显然,工况一不作为本工程的推荐方案。工况二/三在HDPE土工膜下面存在不同厚度的粘土层,但根据拟建场址岩土地质报告,在填埋区底部存在符合标准的粘土相对较小,在附近也没有满足渗透系数的粘土(或者所发生的工程费用巨大),所以工况四下的防渗结构优于工况一/二/三下的防渗系统。而单层复合防渗(GCL+HDPE膜)从一定程度上能够起到互补作用,在防渗方面有很好的互补作用,其优于其他方案,所以将其作为本工程的推荐防渗结构方案,但是应注意:
(1) 施工时,特别是铺设碎石导流层时候,各种施工机,人为的对底部防渗层造成的破坏,是导致防渗层破损主要的因素;
(2) 另外,防渗材料本身,如HDPE焊逢以及GCL的自然搭接方式等。随着填埋时间的不断增加,局部会发生脱落等现象,导致防渗层的破坏,所以一定要注意施工质量。
1.13 水平防渗系统设计
1.13.1 库区底部防渗设计
库区底部防渗系统组成结构从上到下依次为: (1) 150g/m2黑色轻质有纺土工布过滤层
(2) 300厚碎石导流层(渗沥液收集系统位于其中)
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