復(fù)合型垂直防滲屏障及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，具體涉及一種用于污染物控制與生態(tài)環(huán)境修復(fù)的復(fù)合型垂直防滲系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，致使環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重。一些化工、礦山企業(yè)的堆場(chǎng)、堆浸場(chǎng)、尾礦庫(kù)等缺乏有效的防滲措施，導(dǎo)致工業(yè)廢物(液)、化工產(chǎn)品、礦渣等對(duì)土壤及地下水體產(chǎn)生了污染，嚴(yán)重危害了人們賴以生存的環(huán)境。
[0003]目前，針對(duì)化工和礦山企業(yè)的堆場(chǎng)和尾礦庫(kù)已經(jīng)提出多種防滲措施，以解決其帶來(lái)的污染問(wèn)題，如注漿帷幕、攪拌粧、鋼板粧等剛性垂直防滲技術(shù)。但是，這些工程技術(shù)防滲效果相對(duì)較差，其滲透系數(shù)一般為10_6 cm/s，已不能滿足現(xiàn)在越來(lái)越高的環(huán)保要求。柔性垂直防滲系統(tǒng)是采用HDPE 土工膜為防滲材料，利用垂直開(kāi)槽鋪塑技術(shù)將HDPE 土工膜垂直插入到地下相對(duì)不透水層。HDPE 土工膜作為垂直防滲材料，具有防滲效果好、適應(yīng)性廣等優(yōu)點(diǎn)，其滲透系數(shù)可達(dá)10_12cm/s。但是，由于HDPE 土工膜與槽底不透水層間不能緊密結(jié)合，導(dǎo)致槽底連接處容易發(fā)生繞滲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是在垂直開(kāi)槽鋪塑中由于HDPE 土工膜與槽底不透水層間存在空隙而導(dǎo)致的污染物繞滲問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的復(fù)合型垂直防滲屏障，用于防止土壤或地下水中污染物的水平滲漏，包括:
垂直柔性防滲部，其由矩形的HDPE 土工膜構(gòu)成；
防繞滲部，包括:防繞滲支撐部和包覆在防繞滲支撐部外的自硬性泥漿；
其中，防繞滲支撐部包括網(wǎng)格布以及封裝在網(wǎng)格布中的鈉基膨潤(rùn)土，所述防繞滲支撐部的表面形成有凹槽；
垂直柔性防滲部的底部嵌插在防繞滲支撐部的凹槽中，并以螺栓將垂直柔性防滲部的底部與防繞滲支撐部固定。
[0006]優(yōu)選地，所述防繞滲部為柱形，所述防繞滲支撐部表面沿軸向形成有凹槽，所述垂直柔性防滲部垂直放置的底部嵌插在所述防繞滲部的凹槽中。
[0007]優(yōu)選地，所述自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、粘土和水的混合物，膨潤(rùn)土、水泥和水的混合物或者膨潤(rùn)土、水泥、粘土和水的混合物。
[0008]優(yōu)選地，所述自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、粘土和水的質(zhì)量比為40~60:110~90:1000的混合物，膨潤(rùn)土、水泥和水的質(zhì)量比為40~50:110~100:1000的混合物、或者膨潤(rùn)土、水泥、粘土和水的質(zhì)量比為20~30:110: 20-10:1000的混合物。
[0009]優(yōu)選地，所述自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、粘土和水的質(zhì)量比為40~60:110~90:1000的混合物，其中膨潤(rùn)土與粘土的質(zhì)量之和與水的質(zhì)量比為150:1000 ； 或者所述自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、水泥和水的質(zhì)量比為40~50:110~100:1000的混合物，其中膨潤(rùn)土與水泥的質(zhì)量之和與水的質(zhì)量比為150:1000 ；
或者所述自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、水泥、粘土和水的質(zhì)量比為20~30:110: 20-10:1000的混合物，其中膨潤(rùn)土、粘土與水泥的質(zhì)量之和與水的質(zhì)量比為150:1000。
[0010]優(yōu)選地，所述自硬性泥漿中的膨潤(rùn)土為鈉基膨潤(rùn)土。
[0011]優(yōu)選地，所述自硬性泥漿中的水泥為普通硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和粉煤灰硅酸鹽水泥的一種或其組合
優(yōu)選地，所述鈉基膨潤(rùn)土的粒度不小于200目，所述網(wǎng)格布的目數(shù)為300目以上。
[0012]本發(fā)明還提供上述的復(fù)合型垂直防滲屏障的應(yīng)用方法，包括如下步驟:
1)開(kāi)槽:沿污染場(chǎng)地外圍的位置垂直開(kāi)槽，槽底開(kāi)挖至地下不透水層，在垂直開(kāi)槽的過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁；
2)用網(wǎng)格布封裝鈉基膨潤(rùn)土，并在得到的封裝結(jié)構(gòu)表面形成凹槽構(gòu)成防繞滲支撐部，然后將垂直柔性防滲部HDPE 土工膜插入到凹槽中，以螺栓將垂直柔性防滲部的底部與防繞滲支撐部固定；
3)將步驟2)所得的防滲結(jié)構(gòu)在所述垂直開(kāi)槽的護(hù)壁泥漿中插入到所述垂直開(kāi)槽中，所述防繞滲支撐部放置于所述垂直開(kāi)槽的槽底；
4)注漿:采用泵送方式將自硬性泥漿注入槽內(nèi)覆蓋所述防繞滲支撐部；
5)回填:向槽中回填砂土和粘土的其中之一或其混合物以移除護(hù)壁泥漿。
[0013]本發(fā)明具有施工簡(jiǎn)單，防滲效果好等優(yōu)點(diǎn)，可以較好的解決HDPE 土工膜與地下不透水層連接處的繞滲問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明復(fù)合型垂直防滲屏障的局部立體圖。
[0015]圖2是本發(fā)明復(fù)合型垂直防滲屏障的防繞滲部側(cè)視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明復(fù)合型垂直防滲屏障的局部側(cè)視圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的復(fù)合型垂直防滲屏障在防滲透應(yīng)用時(shí)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0019]如圖1~3所示，本發(fā)明的復(fù)合型垂直防滲屏障，用于防止土壤或地下水的污染物的水平滲漏，包括:
垂直柔性防滲部11，其由矩形的HDPE 土工膜構(gòu)成；
防繞滲部，包括:防繞滲支撐部10和包覆在防繞滲支撐部外的自硬性泥漿3 ；
其中防繞滲支撐部10包括網(wǎng)格布101以及封裝在網(wǎng)格布中的鈉基膨潤(rùn)土 102，防繞滲支撐部10的表面形成有凹槽103 ；
垂直柔性防滲部11的底部嵌插在防繞滲部的凹槽103中，并以螺栓104將垂直柔性防滲部11的底部與防繞滲支撐部10固定。
[0020]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，防繞滲支撐部10為柱形，防繞滲支撐部10表面沿軸向形成有凹槽103，垂直柔性防滲部11垂直放置的底部嵌插在防繞滲支撐部10的凹槽103中，凹槽103的長(zhǎng)度略小于防繞滲支撐部的長(zhǎng)度。
[0021 ] 自硬性泥楽(Self-hardening slurries)類似塑性混凝土，但與塑性混凝土相比，缺少粗骨料和細(xì)骨料。它是由膨潤(rùn)土與粘土或膨潤(rùn)土與水泥等固化材料按一定比例與水混合配制成的漿體，該漿體會(huì)發(fā)生固化硬結(jié)，產(chǎn)生一定的強(qiáng)度，具有較好的防滲性能。
[0022]本發(fā)明中，自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、粘土和水的混合物，膨潤(rùn)土、水泥和水的混合物或者膨潤(rùn)土、水泥、粘土和水的混合物。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后，優(yōu)選自硬性泥漿為膨潤(rùn)土、粘土和水的質(zhì)量比為40~60:110~90:1000的混合物，膨潤(rùn)土、水泥和水的質(zhì)量比為40~50:110~100:1000的混合物、或者膨潤(rùn)土、水泥、粘土和水的質(zhì)量比為20~30:110: 20-10:1000的混合物。在此比例范圍下，自硬性泥漿的初凝時(shí)間不早于4h，終凝時(shí)間不遲于20h，其凝固后滲透系數(shù)(I X 1-WsO說(shuō)明:初凝時(shí)間不早于4h，有利于保證足夠的施工時(shí)間；終凝時(shí)間不遲于20h，確保泥漿在20h內(nèi)凝固產(chǎn)生強(qiáng)度，方便后續(xù)施工。滲透系數(shù)不大于lX10_7cm/s，確保工程的施工質(zhì)量要滿足防滲漏的技術(shù)要求。
[0023]在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，鈉基膨潤(rùn)土的粒度不小于200目，網(wǎng)格布101的目數(shù)為300目以上。
[0024]本發(fā)明的上述的復(fù)合型垂直防滲屏障的應(yīng)用方法，包括如下步驟:
I)開(kāi)槽:沿污染場(chǎng)地外圍的位置垂直開(kāi)槽2，槽底開(kāi)挖至地下不透水層，在垂直開(kāi)槽2的過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁；如圖4所示，垂直開(kāi)槽2貫穿地層中的土壤層100，中間層200和地下水層300，深入不透水層400 —部分)，不透水層400多為巖石層或黏土層。本實(shí)施例中，垂直開(kāi)槽2深度到不透水層1.5米左右。
[0025]2)用網(wǎng)格布101封裝鈉基膨潤(rùn)土 102，并在得到的封裝結(jié)構(gòu)表面形成凹槽103構(gòu)成防繞滲支撐部10，然后將垂直柔性防滲部11即HDPE土工膜插入到凹槽103中，最后螺栓104進(jìn)行貫穿固定得到一防滲結(jié)構(gòu)I ;
為保證良好的防繞滲效果，上述步驟得到的防滲結(jié)構(gòu)I以垂直柔性防滲部11垂直地面的角度放置時(shí)，其高度不小于垂直開(kāi)槽2的高度；
3)將步驟2)得到的防滲結(jié)構(gòu)在垂直開(kāi)槽2的護(hù)壁泥漿中插入到垂直開(kāi)槽2中，防繞滲支撐部10放置于所述垂直開(kāi)槽的槽底；
4)注漿:如圖4所示，采用泵送方式將自硬性泥漿3注入槽內(nèi)，覆蓋防繞滲支撐部10，在實(shí)際應(yīng)用中自硬性泥漿的灌注高度在Im以上，為增強(qiáng)防滲效果自硬性泥漿3填充后在槽內(nèi)的高度高于不透水層400，從成本角度考慮自硬性泥漿的灌注高度在1~1.5m ;由此，在HDPE 土工膜與槽底間形成由自硬性泥漿包裹膨潤(rùn)土的防繞滲固結(jié)部分，達(dá)到阻止繞滲發(fā)生的作用。
[0026]5)回填:向槽中回填砂土和粘土的其中之一或其混合物4以移除護(hù)壁泥漿。
[0027]本發(fā)明對(duì)自硬性泥漿的要求為:自硬性泥漿的初凝時(shí)間不早于4h，終凝時(shí)間不遲于20h ;當(dāng)自硬性泥漿凝結(jié)后，其滲透系數(shù)要滿足< lX10_7cm/s，輔以膨潤(rùn)土粉達(dá)到阻止繞滲的效果。
[0028]其中，本發(fā)明所用的膨潤(rùn)土為不小于200目的粉狀鈉基膨潤(rùn)土。粘土中的粘粒含量不小于30%。水泥為普通娃酸鹽水泥、火山灰娃酸鹽水泥、礦澄娃酸鹽水泥和粉煤灰娃酸鹽水泥(經(jīng)實(shí)驗(yàn)，這幾種水泥具有更好的耐腐蝕性和防滲性能)的一種或其組合。
[0029]以下，以一幾個(gè)具體應(yīng)用過(guò)程對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明:
實(shí)施例1
本實(shí)施例的復(fù)合型垂直防滲屏障的應(yīng)用方法包括如下步驟:
1)開(kāi)槽:沿污染場(chǎng)地外圍的位置垂直開(kāi)槽，槽底開(kāi)挖至地下不透水層，在垂直開(kāi)槽的過(guò)程中采用泥漿護(hù)壁；
2)用300目網(wǎng)