一种垃圾填埋场用复合衬垫结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及垃圾填埋工程技术领域，尤其涉及一种垃圾填埋场用复合衬垫结构及其施工方法。
背景技术
垃圾填埋是处理固体垃圾最常用的方法，通常将城市的固体垃圾集中堆放到垃圾填埋场。当缺乏严格控制污染扩散措施时，降雨经过固体垃圾过滤和固体垃圾降解产生的渗滤液可能穿过填埋场衬垫污染到地下水和附近水源，将会对当地自然环境造成严重破坏。目前使用最多的防渗衬垫结构是上层设置HDPE膜，下层设置压实粘土层，而HDPE膜价格昂贵且易破损，底部压实粘土层衬垫防渗效果不佳且承载能力有限。
为了提高垃圾填埋场的长期安全性，保护当地生态环境不受破坏，复合衬垫结构采用了防渗性能极佳的UHPC材料和添加玻璃颗粒的三合土等多层防护严格防渗；还采用了高抗拉强度、低延伸率且可再生的竹材用作复合衬垫结构的加筋材料，可以提高复合衬垫结构的承载能力，降低垃圾填埋场的不均匀沉降对衬垫结构防渗性能的影响；具有优异的防渗效果和承载能力，也可减少衬垫结构的厚度，以此增加垃圾填埋场的储存能力，复合衬垫结构还兼具有造价低、绿色环保、使用寿命长的优点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垃圾填埋场用复合衬垫结构及其施工方法，本复合衬垫结构采用多层防护严格防渗；还采用竹筋格栅用作加筋材料，提高了复合衬垫结构的承载能力，降低了垃圾填埋场的不均匀沉降对衬垫结构防渗性能的影响；还具有储存能力大、施工速度快和使用寿命长的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种垃圾填埋场用复合衬垫结构，由防渗衬垫结构和导排系统组成，所述防渗衬垫结构由外而内包括棱台形填埋库区、下压实粘土层、第一竹筋格栅、竹筋钩钉、上压实粘土层、土工膜、土工布、添加玻璃颗粒的三合土衬垫层、第二竹筋格栅及喷射UHPC衬垫层；所述下压实粘土层铺设于棱台形填埋库区表面；所述第一竹筋格栅通过竹筋钩钉固定于下压实粘土层表面，并继续加铺上压实粘土层；在上压实粘土层表面由外而内依次铺设土工膜、土工布及添加玻璃颗粒的三合土衬垫层；所述添加玻璃颗粒的三合土衬垫层在库底边缘预留沟槽，位于库底中心部分成形为高度在300～500mm的四棱锥；最后通过竹筋钩钉将第二竹筋格栅固定于添加玻璃颗粒的三合土衬垫层表面，并施工完成喷射UHPC衬垫层；所述导排系统包括UHPC集水沟、UHPC漏水井盖、圆形洞口、渗滤液导排层、排水管及渗滤液收集装置；所述UHPC集水沟设置于库底边缘预留的沟槽内；所述UHPC漏水井盖设置在UHPC集水沟上，UHPC漏水井盖上成形有配合排水管的圆形洞口；所述渗滤液导排层铺设在喷射UHPC衬垫层上；所述排水管一端穿过UHPC漏水井盖上的圆形洞口连接UHPC集水沟，另一端连接位于库区顶部的渗滤液收集装置。
进一步的改进，所述下压实粘土层和上压实粘土层的厚度一致，厚度均为150～250mm。
进一步的改进，所述第一竹筋格栅和第二竹筋格栅由三年以上龄期的楠竹制作的竹片十字交叉绑扎而成，其内部网格成方形，网格尺寸为长35～50mm×宽35～50mm；所述竹筋钩钉由三年以上龄期的楠竹制作的竹条加工而成，将竹条弯折处削薄并加热，即可弯折为钩钉，钩钉长度为50～80mm，弯折直径为18～22mm。
进一步的改进，所述土工膜分幅铺贴，幅与幅之间焊接牢固；所述土工布铺设于土工膜上，避免土工膜被粗颗粒划破，保证土工膜的完整性。
进一步的改进，所述添加玻璃颗粒的三合土衬垫层由黏土、石灰、玻璃颗粒及细沙组成，其质量比为3:5:2:6；所述添加玻璃颗粒的三合土衬垫层厚度为200～300mm；所述锥度为圆锥底面直径与圆锥高度的比值。
进一步的改进，所述喷射UHPC衬垫层由UHPC材料连续喷射完成；所述UHPC集水沟和UHPC漏水井盖由UHPC材料预制而成；所述喷射UHPC衬垫层厚度为20～30mm；所述UHPC集水沟的长度方向沿着棱台形填埋库区底部边缘延伸，沟内尺寸为宽200～250mm×高200～250mm。
进一步的改进，所述UHPC材料的组成和重量份数如下：水泥690～760份；竹纤维65～100份；石英砂1220～1550份；粉煤灰290～360份；硅粉36～75份；早强剂5～9份；速凝剂36～50份；高效减水剂13～22份；水180～240份。
进一步的改进，所述水泥粒径在5～50μm；
所述竹纤维的直径在0.10～0.18mm，长度在8～18mm；
所述石英砂粒径在0.10～0.30mm；
所述粉煤灰粒径在0.5～8nm；
所述硅粉粒径在1～130nm；
所述早强剂为腐植酸钠；
所述速凝剂由有机醇胺和铝酸钠组成，其质量比为4:5。
进一步的改进，所述渗滤液导排层采用土工复合排水网铺设而成，厚度为8～12mm。
进一步的改进，所述渗滤液收集装置包括抽水机和收集斗。
一种垃圾填埋场用复合衬垫结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤①：测量放线，清理场地内杂物；
步骤②：预制设计尺寸的UHPC集水沟和UHPC漏水井盖；
步骤③：开挖棱台形填埋库区；
步骤④：整平场地，铺设下压实粘土层，通过竹筋钩钉将第一竹筋格栅固定于下压实粘土层表面，并继续加铺上压实粘土层；
步骤⑤：在上压实粘土层表面由外而内依次平整铺设土工膜和土工布；
步骤⑥：将黏土、石灰、玻璃颗粒及细沙按3:5:2:6的质量比拌制添加玻璃颗粒的三合土，然后施工完成添加玻璃颗粒的三合土衬垫层，其在库底边缘预留有沟槽，位于库底中心部分铺设为高度在300～500mm的四棱锥形，有利于渗滤液的导排；
步骤⑦：通过竹筋钩钉将第二竹筋格栅固定于添加玻璃颗粒的三合土衬垫层表面，并施工完成喷射UHPC衬垫层；
步骤⑧：吊装预制的UHPC集水沟放置在棱台形填埋库区底部边缘预留的沟槽内，并盖上UHPC漏水井盖，UHPC集水沟与沟槽之间的缝隙用水泥砂浆填充；
步骤⑨：在喷射UHPC衬垫层上采用土工复合排水网铺设渗滤液导排层；
步骤⑩：最后用排水管一端穿过UHPC漏水井盖上的圆形洞口连接UHPC集水沟，另一端连接位于库区顶部的渗滤液收集装置，即可最终施工完成所述垃圾填埋场用复合衬垫结构。
本发明的技术效果在于：
(1)采用了防渗性能极佳的UHPC材料和添加玻璃颗粒的三合土等多层防护严格防渗，衬垫结构底部成型为圆锥形并设置有集水沟，有助于渗滤液集中排出保障垃圾填埋场的长期安全性和保护当地生态环境；
(2)采用高抗拉强度、低延伸率且可再生的竹材用作加筋材料，可以提高复合衬垫结构的承载能力，降低垃圾填埋场的不均匀沉降对衬垫结构防渗性能的影响；
(3)具有优异的防渗效果和承载能力，也可减少衬垫结构的厚度，以此增加垃圾填埋场的储存能力，复合衬垫结构还兼具有造价低、绿色环保和使用寿命长的优点。
附图说明
图1为本发明复合衬砌结构示意图；
图2为图1中的A部放大图；
图3为图1中的B部放大图；
图4为本发明UHPC集水沟、UHPC漏水井盖及排水管俯视示意图；
图5为本发明UHPC集水沟和UHPC漏水井盖结构示意图；
图6为本发明竹筋格栅示意图；
图7为本发明竹筋钩钉示意图。
其中，1为棱台形填埋库区，2为下压实粘土层，3为第一竹筋格栅，4为竹筋钩钉，5为上压实粘土层，6为土工膜，7为土工布，8为添加玻璃颗粒的三合土衬垫层，9为第二竹筋格栅，10为喷射UHPC衬垫层，11为UHPC集水沟，12为UHPC漏水井盖，13为圆形洞口，14为渗滤液导排层，15为排水管，16为竹片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明
参见图1～7，一种垃圾填埋场用复合衬垫结构，由防渗衬垫结构和导排系统组成，防渗衬垫结构由外而内包括棱台形填埋库区1、下压实粘土层2、第一竹筋格栅3、竹筋钩钉4、上压实粘土层5、土工膜6、土工布7、添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8、第二竹筋格栅9及喷射UHPC衬垫层10；下压实粘土层2铺设于棱台形填埋库区1表面；第一竹筋格栅3通过竹筋钩钉4固定于下压实粘土层2表面，并继续加铺上压实粘土层5；在上压实粘土层5表面由外而内依次铺设土工膜6、土工布7及添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8；添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8在库底边缘预留沟槽，位于库底中心部分成形为高度在400mm的四棱锥；最后通过竹筋钩钉4将第二竹筋格栅9固定于添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8表面，并施工完成喷射UHPC衬垫层10；导排系统包括UHPC集水沟11、UHPC漏水井盖12、圆形洞口13、渗滤液导排层14、排水管15及渗滤液收集装置；UHPC集水沟11设置于库底边缘预留的沟槽内；UHPC漏水井盖12设置在UHPC集水沟11上，UHPC漏水井盖12上成形有配合排水管15的圆形洞口13；渗滤液导排层14铺设在喷射UHPC衬垫层10上；排水管15一端穿过UHPC漏水井盖12上的圆形洞口13连接UHPC集水沟11，另一端连接位于库区顶部的渗滤液收集装置。
在本实施例中，下压实粘土层2和上压实粘土层5的厚度一致，厚度均为180mm。
在本实施例中，第一竹筋格栅3和第二竹筋格栅9由三年龄期的楠竹制作的竹片16十字交叉绑扎而成，其内部网格成方形，网格尺寸为长40mm×宽40mm；竹筋钩钉4由三年以上龄期的楠竹制作的竹条加工而成，将竹条弯折处削薄并加热，即可弯折为钩钉，钩钉长度为60mm，弯折直径为20mm。
在本实施例中，土工膜6分幅铺贴，幅与幅之间焊接牢固；土工布7铺设于土工膜6上，避免土工膜6被粗颗粒划破，保证土工膜6的完整性。
在本实施例中，添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8由黏土、石灰、玻璃颗粒及细沙组成，其质量比为3:5:2:6；添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8厚度为250mm；锥度为圆锥底面直径与圆锥高度的比值。
在本实施例中，喷射UHPC衬垫层10由UHPC材料连续喷射完成；UHPC集水沟11和UHPC漏水井盖12由UHPC材料预制而成；喷射UHPC衬垫层10厚度为25mm；UHPC集水沟11的长度方向沿着棱台形填埋库区1底部边缘延伸，沟内尺寸为宽200mm×高200mm。
在本实施例中，UHPC材料的组成和重量份数如下：水泥700份；竹纤维70份；石英砂1300份；粉煤灰300份；硅粉40份；早强剂6份；速凝剂38份；高效减水剂15份；水200份；水泥粒径在5～50μm；竹纤维的直径为0.13mm，长度为11mm；石英砂粒径在0.10～0.30mm；粉煤灰粒径在0.5～8nm；硅粉粒径在1～130nm；早强剂为腐植酸钠；速凝剂由有机醇胺和铝酸钠组成，其质量比为4:5。
在本实施例中，渗滤液导排层14采用土工复合排水网铺设而成，厚度为10mm。
在本实施例中，渗滤液收集装置包括抽水机和收集斗。
为了实现上述垃圾填埋场用复合衬垫结构，本发明提供了一种垃圾填埋场用复合衬垫结构的施工方法，包括如下步骤：
步骤①：测量放线，清理场地内杂物；
步骤②：预制设计尺寸的UHPC集水沟11和UHPC漏水井盖12；
步骤③：开挖棱台形填埋库区1；
步骤④：整平场地，铺设下压实粘土层2，通过竹筋钩钉4将第一竹筋格栅3固定于下压实粘土层2表面，并继续加铺上压实粘土层5；
步骤⑤：在上压实粘土层5表面由外而内依次平整铺设土工膜6和土工布7；
步骤⑥：将黏土、石灰、玻璃颗粒及细沙按3:5:2:6的质量比拌制添加玻璃颗粒的三合土，然后施工完成添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8，其在库底边缘预留有沟槽，位于库底中心部分铺设为高度在400mm的四棱锥形，有利于渗滤液的导排；
步骤⑦：通过竹筋钩钉4将第二竹筋格栅9固定于添加玻璃颗粒的三合土衬垫层8表面，并施工完成喷射UHPC衬垫层10；
步骤⑧：吊装预制的UHPC集水沟11放置在棱台形填埋库区1底部边缘预留的沟槽内，并盖上UHPC漏水井盖12，UHPC集水沟11与沟槽之间的缝隙用水泥砂浆填充；
步骤⑨：在喷射UHPC衬垫层10上采用土工复合排水网铺设渗滤液导排层11；
步骤⑩：最后用排水管15一端穿过UHPC漏水井盖12上的圆形洞口13连接UHPC集水沟11，另一端连接位于库区顶部的渗滤液收集装置，即可最终施工完成垃圾填埋场用复合衬垫结构。
