1引言

　　人類每天都產生大量工業和生活固體廢棄物，目前這些廢棄物的處理主要有堆填法、焚燒法、堆肥法、熱解氣化法等。其中堆填法仍是最為經濟的處置方式，特別是對于有空地可用的國家。但這種方法如果沒有適當的防滲措施，廢棄物中有害成分很容易經過風化、雨雪淋溶、地表徑流的侵蝕，產生高溫和有毒滲濾液污染土壤和地下水。因此在填埋場正確設置防滲的襯墊系統是非常重要的。

　　過去我國許多填埋場采用傳統材料——粘土壓實或防滲灌漿帷幕來阻截，如廣州大田山垃圾填埋場、杭州天子嶺垃圾填埋場〔1〕等。粘土襯墊的水力滲透系數10-7cm/sec或更小，而土工膜水力滲透系數范圍在10-12cm/sec~10-13cm/sec,幾乎不透水，效果更好。土工膜（GM）定義為“由一種或幾種合成材料薄膜組成的基本上不透水土工合成材料”（ASTMD4439-00）。最常見的形式是高密度聚乙烯（HDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）、聚氯乙烯（PVC）和加筋氯磺化聚乙烯（CSPE）。水分通過其中的運移是以擴散的方式而非流體流動的方式。正確設計的士工膜襯墊系統有望達到幾百年的服務期限。本又分析介紹了國外在這方面的應用。在環保日益受到重視的今天，我國在填埋場建設中也將越來越多采用這些新技術，要求也越來越嚴格。

　　2典型的土工合成材料襯墊系統及其演變

　　2.1典型填埋場土工膜襯墊系統

　　早期各國填埋場采用的襯墊材料主要為粘土。1982年，美國環保局（EPA）頒布了單層土工膜襯墊系統如圖1。土工膜設置在天然地基土上，其上鋪一層礫石層，礫石層中埋設有多孔管，用于滲濾液的收集和轉移。在礫石層和固體廢棄物之間還有一層土作為過濾層。在這個單層襯墊系統填埋場中，沒有設置滲漏檢測系統。

　　利用襯墊防止滲瀝液滲漏擴散是設計中的關鍵要求。由于環保的極端重要性，僅此尚不能確保，因為萬一襯墊有不同程度的破壞，仍然會造成污染，故提出了檢漏問題。為了檢漏，在單層襯墊的條件下，只有在廢料場下游設置觀測井，定期取樣化驗，判定襯墊是否有泄漏，為了比較，上游亦需設井，如果同時取樣對比，若水質相同，表明無滲漏現象，否則說明襯墊出現問題，但這樣的檢漏方法畢竟太不理想，故廢料場系統由原先的單一集液層發展到現在的集液層和檢漏層的雙層系統。1984年后，國外大多數用于堆填固體和有害廢棄物的填埋場都采用雙層襯墊系統。兩層襯墊由上層主要襯墊和下部第二層襯墊組成，在上層襯墊系統之上是一層主要的滲瀝液收集和排走系統，它要能維持滲瀝液水頭在03m以內，在兩層襯墊系統之間設有檢測滲瀝液滲漏、收集和排出的系統，按照這些標準可以設計出較典型的雙層襯墊系統。在（a）中，主要的滲瀝液收集系統由粒狀材料中間埋設多孔管以及上覆過濾層組成。上層主要的襯墊采用土工膜，檢測系統由土工網組成。第二層襯墊則是一種復合襯墊，由土工膜和下面壓實粘土（CCL）組成。圖2(b)中主要的滲瀝液收集系統與圖2(a)中相似，第一層和第二層襯墊系統都是復合襯墊（土工膜一粘土)。檢測系統由土工網（GN）和其上一層土工織物（GT）組成，這層土工織物起反濾和隔離的作用。

　　2.2典型斷面的發展和原因

　　在1982年以前，美國采用襯墊系統為粘土襯墊，當時對粘土層的厚度和滲透性均未作規定。1982年制訂標準后，將粘土層改變為土工膜（GM）。 1983年認識到檢漏的必要性，故增加了副土工膜的第二層襯墊。主土工膜以上的部分稱集液層（和排液層，滲瀝液通過集液管和另設的排液管排出），主膜與副膜之間為檢漏層（可從中抽取液體供檢測），亦作防滲的第二道防線。其后的變化是在副土工膜下又恢復了CCL層，副土工膜和CCL層組合成復合襯墊；再后發現土工膜與天然土一起施工困難，特別是在坡面上將用于排水的天然土鋪在土工膜上，土的穩定性會出現問題，從而開始用土工網建檢漏層，并可省去原排水層中的帶孔排水管；其后為了解決垃圾由于固結會擠出水來的問題，在主土工膜下，以土工合成材料粘土墊（GCL）代替原來的粘土層，更改善了防滲效果，同時節省了垃圾堆放空間。經過多次改進的襯墊系統發展見表1。從整個的演變看出，土工合成材料在填埋場建設中逐步地獲得全面應用：防滲粘土層可被土工膜和GCL替代；粒料排水層和帶孔排水管被土工網或土工管替代；粒料反濾層被土工織物替代；垃圾場的頂部封蓋還可用土工網墊覆蓋，形成綠色植被，美化環境。

　　襯墊系統類型應用時間滲濾液收集系統第一層襯墊滲瀝液檢測系統第二層襯墊〖BHDG9，WK12ZQ*9，WK8，WK10，WK7。3W〗單層 CCL單層GM　雙層GM單層GM，單層復合體單層GM，單層復合體雙層復合體雙層復合體雙層復合體1982年前 1982198319841985198719891993土層/管道土層/管道土層/管道土層/管道土層/管道土層/管道土層/管道GT/GCCCL　GM/CCLGM/CCLGM/CCL無無土層/管道土層/管道GNGT /GNGT/GNGT/GN無GMGM/CCLGM/CCLGM/CCLGM/CCLGM/CCL

　　3襯墊土工膜及其選擇

　　襯墊材料的可靠性是集液和檢漏系統發揮預期功能的要素，更是填埋場成敗的關鍵。土工膜力學性能的降低可以有以下原因：①由于變形導致的拉應力；②高溫；③氧化；④化學侵蝕；⑤塑料的揮發。正確選擇襯墊用土工膜應注意分析垃圾成分，因它們與土工膜間可能有不同的相互作用。城市生活垃圾基本上是無機物質，一般材料的土工膜均可采用。對于含有有機溶劑和有腐蝕性化學劑的情況，特別是含毒性物質和成分復雜的垃圾，常用的為聚乙烯土工膜。滲瀝液濃度和腐蝕性越大，要求聚乙烯的密度越高，因此HDPE（高密度聚乙烯）和LDPE（低密度聚乙烯）應用最廣。

　　至于土工膜的要求厚度，美國EPA規定最小的為0．75mm（30mil），對于HDPE膜最小厚度為l．5mm（60mil）。聯邦德國規范要求HDPE膜最小厚度為2mm(80mil)，并且只能用HDPE。實際工程中大多數采用1．8mm～2．54mm的厚度。

　　如果填埋場中采用主、副雙層土工膜，則其材料與厚度應該相同。當垃圾堆填厚度較大時，將產生較大壓力，有資料報道，曾用厚度為075mm~1375mm的幾種土工膜，作用壓力為400kPa，放在帶棱角的砂中，發現有明顯破壞，在顆粒接觸點，膜厚度減小到原厚度的l／4；置于礫石中，厚度達125mm的膜也遭到破壞。所以要注意土工膜的保護，用土工織物作保護層相當有效。生產和施工過程中要防止對GM的機械損傷，須建立多級質量保證體系。

　　4襯墊系統的穩定問題

　　襯墊系統不論是單層的或雙層的土工膜，當其延伸至地面時，都要求在坡頂挖溝錨固，錨溝用土回填，一般不用混凝土，故土工膜沿坡面滑動的情況較少出現。由于沉降和變形會在GM中產生拉應力，緩坡墊層不會產生大的拉力，但陡坡墊層會在GM界面產生剪應力，可采用加筋格柵作為加筋。襯墊土工膜的失穩可能以強度不足被拉斷，或因拉力過大而被拔出的形式出現。襯墊系統穩定分析比較復雜，因其結構形式多樣，可將土工合成材料作為無意識加筋情況。

　　填埋場土工膜襯墊系統設計需包括這些參數和性能：土工膜厚度，單位面積質量，水氣化傳輸量，抗拉性能，抗撕裂能力，抗壓能力，抗刺入能力，化學穩定性，熱學性能，縫合性能。

　　5結論

　　土工膜襯墊系統可有效地防止滲瀝液入土。現今已有多種單層和雙層襯墊系統應用于填埋場中，可根據工程條件、經濟情況選擇典型的襯墊斷面。襯墊土工膜的選擇要滿足厚度、力學性能、化學穩定性等要求。

　　參考文獻

　　1.城市垃圾處理技術推廣項目.國家科委社會發展科技司，建設部科技發展司.北京：中國建筑工業出版社.1992.

　　2.Bwa M.Ds.Principles of Geotchnical Englneering.5thBrooks/Cole.2002.

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　　5.劉大齊,黃小林等.環境保護.北京:化學工業出版社,2000.