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填埋场底防渗系统

场地处理

场底平基

平整原则为清除掉所有的植被和及表层耕作物，确定所有的软土有机土和和其他

所有可能降低防渗性能的异物去除，堵塞掉所有的了裂缝和坑洞，并配合场地渗滤液

收集系统的布设，使场底形成整体坡度，以≥2%的坡度坡向垃圾坝；同时要求场地进

行压实压实度不小于 90%。为了使衬垫层与土质基础之间的紧密接触，场地表面要用

滚筒式碾压机进行碾压，使压实地基后的表面密度分布均匀，最带限度地减少不均匀

沉降。平整顺序最好从垃圾主坝向库区后端延伸。

边坡平基

大部分的边坡含有碎石、砂的杂填土和残积土，坡面植被丰盛山坡较陡，边坡稳

定性差。平整原则为：为避免地基基础层内有植被生长，必要时可添加化学药剂边坡

坡度一般取 1：3，局部坡度应缓于 1：2 否则削坡处理；极少部分低洼处采用黏性土

回填夯实；夯实密度大于 0.85；锚固沟回填土必须夯实；应尽量减少开挖量、平整开

挖顺序先上后下。

场底防渗系统

填埋场主要是通过填埋场底部和周边的衬托层系统来达到防渗的目的。填埋场衬

托层通常从上到下可依次分为过滤层、排水层、保护层和防渗层等。

填埋场防渗系统要防止渗滤液渗出污染地下水，还要防止降雨量造成的雨水大量

渗入。防渗层的材料有天然黏土矿物如改性粘土、膨润土，人工合成材料如柔性膜，

天然与有机复合材料如聚合物水泥（PCC）等。

（1）保护层的作用
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保护层是对防渗层提供合适的保护。防止防渗层受到外界的干扰而被破坏，如石

料或垃圾堆其表面的刺穿，应力集中造成膜破损，黏土等矿物质受侵蚀等。

（2）排水层的作用

排水层的作用是及时将阻隔的渗滤液排除，减轻对防渗层的压力，减少渗滤液外

派的可能性。

（3）过滤层的作用

过滤层的作用保护排水层，过滤掉渗滤液中的悬浮物及其他固态半固态物质，否

则这些物质在排水层中积累，造成排水系统堵塞，使排水系统降低效率或完全失效。

（4）防渗层的作用
在于防止渗滤液（由于渗滤液常常含有有毒有害物质，包括重金属离子、腐殖质、
溶解性有毒气体如 H2S）等渗入地下而引起地下水的污染。防渗层层主要由防渗材料
构成，从国内外工程实例来看，该层的结构千差万别，有两层土工膜中间夹一层膨润
土的，也有一层土工膜上铺一层膨润土的，还有土工膜与压实粘土组成复合衬垫的以
及重复使用单层土工膜防渗层组成双层复合衬垫的。总的来讲，该层至少应设一层土
工膜，防渗层层数越多，安全性能越强，但造价也相应提高。库区（包括盲沟、泵站、
预处理池）水平和垂直方向均采用人工防渗技术，防渗材料为 HDPE 黑膜，膜厚 1.5
毫米。对于防渗层的渗透系数 Kf 必须小于规定标准，我国要求 Kf 小于 10-9m/s。

4.2.1 场底防渗系统分类

根据填埋场底防渗设施（或材料）铺设方向的不同，可将场底防渗分为水平防渗

及垂直防渗。

场底的防渗材料有多种类型，但根据材料的来源不同可将防渗材料分为自然防渗

和人工防渗。

垂直防渗

场底防渗系统


水平防渗

天然防渗


单层防渗层

人工防渗

单层符合衬托层

双层衬垫系统

双层合衬垫系统

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根据填埋场防渗设施 (或材料) 铺设方向的不同，可将填埋场防渗分为垂直防渗

和水平防渗，根据所用防渗材料的来源不同又可将水平防渗进一步分为自然防渗和人

工防渗两种如上图所示。

（1）垂直防渗系统

垂直防渗系统是根据填埋场的工程、水文地质特征，利用填埋场基础下方存在的

独立水文地质单元、不透水或弱透水层等，在填埋场一边或周边设置垂直的防渗工程

(如防渗墙、防渗板、注浆帷幕等)，将垃圾沥出液封闭于填埋场中进行有控制地导出，

防止沥出液向周围渗透污染地下水和填埋场气体无控制释放，同时也有阻止周围地下

水流入填埋场的功能。

垂直防渗系统在山谷型填埋场中应用较多，这主要是山谷型填埋场大多具备独立

的水文地质单元条件，在平原区填埋厂中也有应用。可以用于新建填埋场的工程，也

可以用于老填埋场的污染治理工程，尤其是对于老填埋场，其基底防渗是不可能的此

时周边防身就特别重要。

根据施工方法的不同，通常采用垂直防渗工程有土层改性法防渗墙，打入法防渗

墙和 工程开挖防渗墙等。防渗墙的施工有以下方法：

①土层改性法防渗墙

地基土改性方法施工防渗墙是通过充填、压密地基土等方法使原土渗透性降低而

形成的防渗墙。在填埋场垂直防渗墙施工中主要有原土就地混合法、喷射法、注浆法

3 种。

原土就地混合防渗墙:

美国大多应用原土就地混合法施工防渗墙，并采用彭软土浆液护壁保证吊铲施工

的连续运行，挖出的水泥或土及其他充填材料就地混合后重新回填到截槽中。这种方

法适合于较浅的截槽深度。

a、喷射墙：

喷射法施工是指通过高压发生装置使液体获得巨大能量后，经注浆管将浆液高速

喷出。浆液与地基土搅拌混合，凝固后成为具有特殊结构、渗透性低、有一定固结强
度的固结体。该方法可使防渗墙的渗透系数达到 10- 8cm/ s。注浆孔孔距通常为 1.0～

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1.5m。当孔距为 2.0m 时，可设两排孔，呈梅花形分布。

b、注浆墙：

注浆就是把防渗材料用压力注入土层，在我国填埋场应运广泛。该法采用一定的

注浆方法和压力把防渗材料通过钻孔注入地层，使其充填地层孔隙，达到防渗的目的。

同喷射墙法一样，注浆孔孔距通常为 1.0～1.5m。当孔距为 2.0m 时，可设两排孔，呈

梅花形分布。

② 打入法施工防渗墙

打入法施工防渗墙是利用夯击或液压动力将预制好的防渗墙体构件打入土体，用

这种方法施工的防渗墙有板桩墙、复合窄壁墙及挤压和换层防渗墙。

a、板桩墙

板桩墙的施工是将已预制好的板桩构件垂直夯入地层中。常用的板桩有钢板桩和

外包铁皮的木板桩，板桩之间要用板桩锁连接 ,两板桩之间要有重叠，间隙要保持闭

合或进行密封，防止渗漏。板桩墙还要有耐腐蚀性。板桩墙比较适宜在软弱土层中使

用，对于硬塑性土层则由于打夯困难而受到限制。

b、窄壁墙

窄壁墙施工是：首先通过夯击或振动，将土体向周围排挤形成防渗墙中央空间，

把防渗板放入已冲压好的空间，然后注浆充填缝隙形成防渗墙体，各个墙体相互连接

起来形成膜片类型的垂直防渗墙体。

c、挤压和换层防渗墙

利用挤压和开挖换层法施工防渗墙可获得足够好的墙壁，施工方法可分为水泥构

件成型墙和换层防渗墙。一般 5 —6 个夯入件同时使用形成一个循环 ,当第 三个和第

四个夯入件打入后，前两个打入件可起出，将打好的槽注浆充填，依次向前推进施工。

③开挖法施工防渗墙

工成开挖方法是通过挖掘土方，在挖好的沟槽内灌入的泥浆，然后在沟槽中灌注

墙体材料并将泥浆排挤出而形成的防渗墙。

a、截槽墙：

按传统截槽墙施工的防渗墙，先讲地表下的土挖出去形成槽，然后在槽内灌入疆

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也可来维持其墙壁的压力，待施工防渗墙时将将防渗夜挤出去。

截槽法施工要求支撑浆液满足应满足以下要求；膨润水土泥浆应按一定标准配置，

浆液必须有一定的液限要求，防渗材料也要满足一定要求。

（2）水平防渗系统

水平防渗系统是在填埋区底部及周围铺设低渗透性材料制作的衬层系统。它是将

渗滤液封闭于填埋场中进行有空地导出，防止渗滤液向周围渗透污染地下水和填埋场

气体无控释放。水平防渗层的构造，经历了最初的不加限制到早期的粘土单层设计，

直至进气的柔性膜与粘土复合层的发展历程。填埋场防渗层的天然材料主要有粘土、

亚粘土、膨润土，人工合成材料主要有聚氯乙烯（PVC）、高密度聚乙烯（HDPE），

条状低密度聚乙烯（LLDPE）、超低密度聚乙烯（VLDPE）等。

天然防渗系统

天然防渗系统是指采用黏土类土壤和改良类土壤作防渗底层的防渗方法。黏土设

计考虑黏土的防水性能、含水率、密实度、强度、塑性、粒径与黏土层厚度等。

a、渗透性；

度量粘土渗透性能的指标是渗透系数，根据《城市生活垃圾填埋设计技术规范
（CJJ17-2001）渗透系数不应大于 1.0×10-7cm/s。

b、强度：

粘土材料应具有足够强度，不应在施工和填埋作业负荷作用下发生形变。

c、塑性：

粘土要有一定的塑性，但高度塑性的土壤容易收缩和干化一般液限指数在 20%～

30%之间，塑限在 10%～15%之间。

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图 4.1 天然防渗示意图

‚人工防渗系统

人工防渗是人工合成的有机材料（柔性模）与黏土结合作防渗衬层的防渗方法。

其主要防渗材料是高密度聚乙烯（HDPE）膜，它是一种抗拉性好、抗老化性能高、

抗腐蚀性强、抗化学性能的高分子合成材料，它比如防渗功能比最好的压实粘土高 107

倍（HDPE 防膜的渗透系数级数为 10-14 级，而压实粘土的渗透系数级数只为 10-7

级），其使用寿命 50 年以上。其断裂延伸率高达 600%以上，由蠕变运动所产生的变

形，它能完全满足垃圾填埋运行产生的变形并且它有利于施工、填埋运行。

人工防渗系统的分类一般有以下四种如下所示：

a、单层衬层防渗系统

它是由基础、地下水导流层、膜下保护层、HDPE 土工膜、膜上保护层、渗滤液

导流层、土工织物层、垃圾层等一系列组成。此种防渗系统只有一层防渗层，其中包

含有是渗滤液收集系统和保护系统这种类型只能使用在抗损性低的情况下。对于场

地低于于地下水位的填埋场，只要地下水的流流入速度不致造成渗滤液过量或者是地

下水的上升压力不致破坏衬垫系统，可采用此系统。

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b、单复合衬层防渗系统

此种防渗系统是有两种材料相贴而组成的防渗层。两种防渗材料紧密地排

列，提供综合效力。比较典型的复合材料是上层为柔性膜、下层为渗透性低的黏

土矿物层。与单层陈衬层的防渗系统相似，复合防渗系统上层为渗滤液收集系统，

下层为地下水收集系统。

用黏土和高密度聚乙烯 (HDPE)材料组成的复合衬层的防渗效果优于双层衬

层（有上下两层防渗层，两层之间为排水层 )的防渗效果。若出现膜破裂由于膜

与黏土表面接触紧密，具有一定的防渗效果。

c、双层衬层防渗系
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此种防渗系统有两层防渗层，两层之间是排水层，以控制和收集防渗层之间的液

体和气体。衬层上方为渗滤液收集系统，下方为有地下水收集系统。透过上部防渗层

的渗滤液或者气体受到下部防渗层的阻挡而在中间的排水层中得到控制和收集。

网 t
d、双复合衬层防渗系统

它的原理是在两层防渗层之间设排水层，用于控制和收集填埋场渗出的液体；不

同之处在于上部防渗层采用的是复合防渗层。防渗层之后上为渗滤液收集系统，下方

为地下水收集系统。

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4.2.2 场底防渗系统的选择

根据地质勘查情况，本设计通过三种防渗方案进行技术比较，以便确定最合适的

防渗结构体系，其目的为达到既经济又保证安全。黏土衬层渗透性的主要指标是渗透

系数，根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》，天然黏土衬里要 2 米厚的粘土，其
渗透系数不应大于 10-7cm/s。

方案一：

单层衬层防渗系统

（1）应用范围：此种防渗系统只有一层防渗层，其中包含有是渗滤液收集系统和

保护系统，这种类型只能使用在抗损性低的情况下。对于场地低于于地下水位的填埋

场，只要地下水的流流入速度不致造成渗滤液过量或者是地下水的上升压力不致破坏

衬垫系统，可采用此系统。

（2）工程造价：HDPE 膜选用进口产品，国内的土工网格、土工布，此类产品相

对其另外两种，造其价比较低。

方案二：

单复合衬层防渗系统

（1）应用范围：当天埋场场地工程、水文地质条件不理想，或者对周围场地和
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质量严格要求时应选用复合防渗。

（2）工程造价：

HDPE 膜选用进口产品，国内的土工网格、土工布，外加黏土衬层这种情况下要

比

衬层防渗造价要高。

方案三：

双层衬层防渗衬垫
（1）应用范围：a、基础天然土层较差，(渗透系数大于 10-5cm/s)、地下水位较高；

b、建设混合型填埋场，即生活垃圾与危险废物共同处置；

（2）工程造价：HDPE 膜选用进口产品，土工网格、土工布选用国产，此方案相

比于土方工程费用较高，采用 HDPE 膜费用则低于土方工程费用；

方案四：

双复合衬层防渗系统

（1）应用范围：在两层防渗层之间设排水层，用于控制和收集填埋场渗出的液体；

不同之处在于上部防渗层采用的是复合防渗层。防渗层之后上为渗滤液收集系统，下

方为地下水收集系统。它主要是用于处理危险废物，地质条件极差的情况下。

（2）工程造价：HDPE 膜选用进口产品，土工网格、土工布均采用国外的。外加

粘土衬层三层铺设，其造价比其他三种均高。

方案比选：根据太原市的地形、地质特征、以及气候特点可以看出太原市降水量

比较大，地质结构复杂并结合四种方案的比选可以得出结论；本次设计采用采用单复

合衬层防渗系统，采由于地质条件所限，决定采用垂直于水平防渗相结合的工程措施。