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涵洞海德app在垃圾填埋场及水利工程中的应用研究

作者: 发布于:2019/2/14 17:56:52 点击量:

2l世纪初期,城市生活垃圾卫生填埋场在我国得到了快速发展,我国开始将高密度聚乙烯(HDPE)涵洞海德app运用于城市生活垃圾卫生填埋。蟠筇岣吡宋夜鞘猩罾郎盥翊砑际跛。有关建设标准及设计规范相继出台,如《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》和《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》2001年颁布执行,为城市生活垃圾卫生填埋场设计指明方向。

按照《三峡库区及其上游水污染防治规划(2001~2010年)》,在未来l0年内,国家将投入392。2亿元防治三峡库区及其上游的水污染。其中在2003年前,国家将首批投入88。8亿元用于重庆市库区(包括40个区、县)城镇生活垃圾卫生填埋场(全部使用涵洞海德app防渗材料)设施的建设,并对渗滤液进行处理达标后排放

我国已建成的数十座大中型城市生活垃圾填埋。缟钲、北海、昆明、海口、保定、北京六里屯、天津、青岛、泉州等,皆采用了涵洞海德app。三峡库区首批l3个城市(如开县、奉节、云阳、忠县、万州)等生活垃圾填埋场皆采用了涵洞海德app。涵洞海德app是城市生活垃圾卫生填埋场防渗的核心材料。

1涵洞海德app的特性、设计和施工

1。1涵洞海德app特性

涵洞海德app是垃圾填埋场工程常用的三种主要土工合成材料(另有土工网和土工织物)之一,其防渗性能是衡量垃圾卫生填埋场是否达到环保要求的主要指标。

涵洞海德app通常由连续的聚合物薄层制成,并不是绝对不透水气,只是相对土工织物或填土甚至粘土而言是不透水气的。其水气渗透试验测得的数据在0。5×10-10~0。5×10-13cm/s之间。因此垃圾卫生填埋场其涵洞海德app主要功能是用来隔断渗滤液和填埋场气体的外泄,防止有害物质污染周围环境。涵洞海德app是垃圾卫生填埋场防渗工程中运用最广泛的材料,其运用的部位主要有填埋场底部衬垫、填埋场封场覆盖、渗滤液调节池衬垫等。以前,我国垃圾卫生填埋场中常用的涵洞海德app皆从国外引进,如美国、德国、韩国等,近几年,随着国内化工产业蓬勃发展,涵洞海德app大部分实现了国产化,其厚度主要有1。0mm,1。5mm,2。0mm,3。0mm,3。5mm。涵洞海德app的结构型式有光面的和加糙的,适用于不同的场地要求。

涵洞海德app的主要特征和优点有:

a。强度较高。屈服抗拉强度可达18MPa,断裂抗拉强度可达35MPa,剥离强度31kN/m,剪切强度33kN/m;延展性良好。屈服延伸率为l3%~16%,断裂延伸率为700%~800%,有较好的地表适从性、耐候性,其真正破坏时,应变大约高达1000%。

b。防渗能力好。防渗系数小于1×10-13cm/s,可以确保渗滤液不因衬垫而泄漏、污染土地,雨水不会透过封场的覆盖层,增加渗滤液量,填埋气体不会透过衬垫而泄出。

c。化学稳定性好。因填埋体的最高温度可达50℃,化学稳定性是填埋场设计过程中最关键的因素。涵洞海德app是所有涵洞海德app材料中化学稳定性最好的材料,城市生活垃圾卫生填埋场的渗滤液化学成分对HDPE衬垫不构成威胁,涵洞海德app具有良好的防腐蚀性。

涵洞海德app软化点约121℃,冷脆化点约为-120℃。其对无机酸、有机酸、无机盐、酒精类、醛类、胺类、酯类、油脂有较强抵抗力,能防止这些化学物的直接腐蚀,也能防止因吸收和膨胀而导致性能衰退,对某些碳氧化合物(如苯、苯乙醛、已烷和甲醛)也有一定的抵抗力,仅对卤族碳氧化合物(如氯化苯醛、含溴苯)的抵抗力较差。

国外的室外风化试验,结果表明HDPE材料的性能始终良好。跨大西洋的通讯电缆是20世纪40年代铺设的,至今没有损坏,埋在土中和水下HDPE衬垫的耐久性可达50年以上。

d。具有良好的抗紫外光老化性。涵洞海德app中的炭黑加强了其抗紫外光的能力。其中不用增塑剂,因而没有暴露在紫外光下被分解的问题。

e。抗啮齿动物和微生物侵袭。各种试验证明,动物和微生物只侵袭那种含有增塑剂的聚合物,并以其为食物,涵洞海德app不受这种影响。

f。施工方便,施工技术成熟,焊接质量高。焊缝强度高于母体材料强度,焊缝的形式有单轨、双轨焊缝,双轨焊缝便于检测。

国外常用涵洞海德app还有超低密聚乙烯(VLDPE)涵洞海德app、复合涵洞海德app(如涵洞海德app和膨润土复合,VLDPE和HDPE复合)等。VLDPE涵洞海德app适应变形能力较强,可用于柔韧性要求较高的填埋场。复合涵洞海德app除具有复合用材的优点之外,另外还有增强抗渗透能力的优点。

1。2涵洞海德app厚度、强度设计

涵洞海德app在水平和坡面铺设时,其厚度设计采用薄膜理论公式:

式中:T为单宽涵洞海德app所受拉力,kN/m;p为膜承受的垂直压力,kPa;b为预计膜下支持层可能产生的裂缝宽度,m;ε为膜的拉应变,%。

涵洞海德app的强度设计满足下式:

式中:Tf为单宽涵洞海德app的极限抗拉强度,kN/m;Fs为安全系数,在填埋场设计中建议该值大于10。

1。3涵洞海德app渗滤液的渗漏量计算

尽管涵洞海德app渗透性极弱,但仍然会有少量渗滤液透过,特别是当膜本身存在缺陷或在运输、施工过程中破损,渗漏量会更大。渗漏量与涵洞海德app下持力土层的渗透性、密实度、接触表面相关。

Giroud和Bonaparte通过分析研究和模型测试,提出了下面两个经验公式来计算穿过复合衬垫中涵洞海德app上一个圆孔的渗漏量。

a。铺设的涵洞海德app折皱较少,低透水性土层密实度较大,其上表面光滑:

b。铺设的涵洞海德app有一定的折皱,低透水性土层密实度较。渖媳砻娌还饣:

式中:Q为复合衬垫中涵洞海德app上一个圆孔的渗漏率,m3/s;a为涵洞海德app上小圆孔的面积,m2;h为涵洞海德app上水头,m;Ks为复合衬垫中持力土层的渗透系数,m/s。

1。4涵洞海德app与其它介质界面摩擦特性

在斜坡上铺设涵洞海德app时,涵洞海德app与其它材料(包括砂、混凝土)之间的摩擦特性是设计上一个很重要的控制指标。光面涵洞海德app与其它材料之间的摩擦角较土的摩擦角。苋菀籽亟缑娌。光面涵洞海德app与其它材料之间的摩擦角见表1。

表1光面涵洞海德app与其它材料之间的摩擦角(°)

从表1可知,光面涵洞海德app与土工织物间的摩擦角较小(小于11°)。垃圾卫生填埋场设计中,斜坡上的涵洞海德app一般选用加糙的涵洞海德app,以增加其抗滑能力。

1。5涵洞海德app防渗系统结构层

水利工程上一般在涵洞海德app下支持层采用强透水性的材料,但作为环保项目的垃圾填埋场工程,若支持层仍采用强透水性的材料,一旦发生非人为的膜破损,渗滤液将通过膜下强透水性材料迅速向周边扩散,对环境造成污染。为减少对周围环境的影响,提高防渗层的安全度,建议在涵洞海德app下支持层采用弱透水性材料,如粘土(渗透系数小于10-7cm/s)。涵洞海德app上的保护层采用土工布和粘土层(厚50cm)。

1。6涵洞海德app防渗结构边坡稳定分析

垃圾卫生填埋场的垃圾坝、填埋区侧壁边坡皆采用涵洞海德app防渗。垃圾坝的涵洞海德app边坡稳定分析与一般水利工程的挡水土石坝相同。因涵洞海德app斜墙靠近上游坝坡,涵洞海德app与坝体之间的摩擦系数一般小于坝体的内摩擦系数,因此,需要计算:撕海德app与保护层或坝体之间的抗滑稳定性。涵洞海德app边坡稳定分析采用我国土工合成材料应用技术规范所推荐的极限平衡法。

填埋区侧壁边坡稳定计算可参照垃圾坝的涵洞海德app边坡稳定分析方法进行。

边坡上的涵洞海德app破坏模式为:

a。从锚固沟中脱出向下滑动。这种破坏常发生在涵洞海德app铺设时,但通过涵洞海德app与坡面之间摩擦能阻止涵洞海德app在坡面上的滑移,同时涵洞海德app与锚固沟沟壁的摩擦及锚固沟的锚固作用也可阻止涵洞海德app的滑动。

b。沉降过大。垃圾堆体的沉降过大(10%~20%),是由于垃圾填埋过程中的压实密度较小(一般只有800~1000kg/m3)、孔隙率较大、垃圾生化反应分解所致。填埋场的沉降(垃圾堆体的沉降及地基自身的沉降)过大,会使斜坡上的涵洞海德app产生较大的张力,可能导致涵洞海德app破坏。

1。7涵洞海德app施工要求

a。须配合整个工程进度,彻底清除场地草皮、树根和一切尖角硬物,下垫层平整,不可有凸起褶皱,以防损伤涵洞海德app。

b。对于松软部位应进行挖除回填夯实。场内任何足以毁损涵洞海德app之物品,如铁钉、木材、突出物等,在涵洞海德app铺设前应全部清除。为了防止人为损伤涵洞海德app,禁止施工人员穿硬底鞋或带钉鞋,禁止往涵洞海德app上扔杂物。

c。在平整场地完成后依据工程师核准的铺膜施工图铺设,并根据场地地形加设工作平台及锚固沟(1000mm×1000mm),锚固沟的开挖回填均应满足涵洞海德app安全稳固的要求。

d。涵洞海德app和土工布铺设完成后,在填埋场库底覆盖50cm的粘土和40cm的小粒径碎石层,边坡部分自坡趾线垂直距离1。5m内覆盖50cm厚的压实粘土,保护涵洞海德app免遭损坏。

e。现场搭接前须先彻底清除搭接部分的异物,如泥土、砂石等,搭接的接缝必须错开排列,搭接方法应采用挤出成型焊接法,下雨天或有雾、风沙太大时,不得进行搭接施工。铺设涵洞海德app时可在膜上放置砂包压重,以防大风吹卷涵洞海德app,且能保护涵洞海德app不被损伤。

f。为保证涵洞海德app的焊接质量,要将涵洞海德app的焊缝面清理干净。根据气温和风向、风力,随时调整焊接温度和行焊速度;经常清除焊机胶轮表面及热楔表面粘附的涵洞海德app材料的残余物,保持其表面清洁;施焊时基底一定要平整坚硬,拼缝搭接面一定要平整,防止焊缝褶皱不平。

g。在铺设涵洞海德app上垫层、保护层面层及用粘土填锚固端时,不可损伤复合涵洞海德app。

h。每道工序完成后必须经现场监理工程师的验收认可,方能进行下一道工序施工。

2。2涵洞海德app应用

下坪固体废弃物填埋场最大的垃圾堆积高度达120余m,根据计算,采用表面加糙涵洞海德app,厚2mm,其物理力学性能见表2。垃圾容重按10kN/m3考虑。经计算,涵洞海德app的强度安全系数为50。

在单层涵洞海德app上有保护层(土工布、粘土层),膜下有支持层(粘土层)。在主渗滤液收集系统之下增加了一层土工复合膜(膨润土厚6mm),增加其抗渗能力。

若涵洞海德app与下层土接合良好,复合衬垫中涵洞海德app每4000m2有一个0。1cm2小孔,复合衬垫中土层的渗透系数为1×10-7m/s,涵洞海德app上水头0。3m,则复合衬垫渗漏率为3。206×10-6m3/(m2?d)。

涵洞海德app防渗结构边坡稳定计算采用极限平衡法,其边坡抗滑稳定安全系数达到1。3。

3结语

根据国内外成功实例的经验,采取以涵洞海德app为核心的层状防渗结构层,在填埋场的底部和周边形成隔离层,防止渗滤液污染地下水,减少渗滤液产生量,并实现渗滤液和地表水、地下水的分流排放,能有效达到防渗环保目的。目前涵洞海德app已在我国城市生活垃圾填埋场中广泛运用,涵洞海德app的设计(厚度、强度、渗漏量、边坡稳定等)、施工技术已逐渐被我国的工程技术人员掌握。涵洞海德app施工保护措施是非常重要的,施工单位需有完善的施工组织设计,确:海德app不因石、锐器、人为等因素损伤而发生渗漏现象。丰润区无害化垃圾填埋场5年多运行和地下水的监测表明,城市生活垃圾填埋场采用涵洞海德app复合结构防渗系统是科学合理、安全可靠的。


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