[发明专利]复合型地下防渗隔离墙结构及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合型地下防渗隔离墙结构及施工方法。

背景技术

近年来，我国城市化进程非常迅速，工业与市政环保基础设施建设及运营管理水平相对滞后，导致我国城市地下水土污染日益严重。土壤污染的定义为：由于人类活动产生的有害、有毒物质进入土壤，积累到一定程度，超过土壤本身自净能为，导致土壤性状和质量变化，构成对人体和生态环境的影响和危害。由于雨淋和冲刷等作用必然产生含有有害成份的渗滤液，如不采取有效的防渗措施，渗滤液会随着地下水的渗流迁移，造成污染场地周围生态的污染。渗滤液污染物主要包括3种类型:(1)水溶性有机物，可表示为化学需氧量(COD)或总有机碳(TOC)，包括挥发性脂肪酸以及富里酸类和腐殖酸类化合物等；(2)异型生物质的有机物(XOCs)，主要来源于家庭和工业化学制品，包括一系列的芳香族碳氢化合物、苯类物质和氯代脂肪烃等；(3)重金属污染，包括Cd²⁺、Cr³⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Ni²⁺及Zn²⁺等。城市地下水土污染具有如下特点：(1)空间离散性大，造成污染场地勘查评价困难；(2)土体和地下水污染共存，取样过程中土样化学原样性保持难度大；(3)以复合污染为主，常出现重金属和有机污染物共存，要求治理修复方法适用性广；(4)污染物运移深度较大，地质条件复杂，修复难度高。城市地下水土污染上述特点为其勘查、治理和修复带来了巨大的科学和技术挑战。

隔离墙早期主要应用于大型或者水库的防渗工程。随着技术的发展，如图1所示，隔离墙在污染控制工程中得到越来越多的运用，图1中标号1为隔离墙，箭头表示污染物渗透方向。常用竖向隔离墙工程可以下几类：土－膨润土隔离墙、塑性混凝土隔离墙、普通混凝土隔离墙(刚性混凝土隔离墙)、水泥土搅拌桩墙以及土工膜－膨润土复合隔离墙等。不同国家对竖向隔离墙类型的侧重也有所差别，我国目前多采用水泥(塑性混凝土或水泥土)注浆帷幕作为主要隔离墙形式，以阻隔填埋场内渗滤液。

上述的现有隔离墙各有优缺点。如附图2所示的表格列出了常用竖向隔离墙的缺点。一方面，现行常用的隔离墙由于干湿循环与冻融循环的影响，在长期服役后防渗效果会削弱，另一方面，面对日益复杂的水土污染情况，单一结构的竖向防渗隔离墙已经难以满足复杂的污染现状。已有研究表明某些重金属的存在会阻碍水泥水化，并在长时间内对水泥固化体产生不良的影响，降低了防渗墙的强度，并在固化体内产生贯通裂缝，使墙体失去防渗隔离效果，所以在使用水泥系防渗墙时需要考虑水泥与污染物的相容性。膨润土虽然对于污染物的相容性好于水泥，但形成的防渗墙强度低，应用范围受到限制，且在高浓度的复合污染物的侵蚀下墙体的防渗阻隔性能一般难以达到规范要求的防渗标准。

土工膜－膨润土复合隔离墙虽然渗透系数值低，隔离效果好，然而工程中污染场地往往以复合污染为主，常出现多种重金属和有机等污染物共存的情况，污染情况极其复杂，如附图3所示的表格，常规单一种类的土工材料有一定的局限性，且复杂的污染情况下，渗滤液及其携带的大量污染物更容易击穿屏障，大大缩短使用寿命，所以这种单一结构的隔离墙难以满足复杂的隔污防渗要求。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明的目的在于提出一种复合型地下防渗隔离墙结构及施工方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：复合型地下防渗隔离墙结构，它包括竖向设置的墙体、设置在墙体内的每层所采用材料各不相同的至少两层功能层，功能层的设置方向与墙体平行，至少一层功能层为膜状。

进一步地，功能层采用的材料包括丁基橡胶卷材、氯化聚乙烯橡胶卷材、氯磺化聚乙烯橡胶、三元乙丙橡胶卷材、氯丁橡胶卷材、聚乙烯土工膜、高密度聚乙烯土工膜或聚氯乙烯土工膜。

进一步地，功能层采用的材料包括聚丙烯腈碳基纤维膜、电纺纳米纤维膜、氟橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、介孔炭/氧化硅复合材、凹凸棒石/活性炭纳米复合材料或丙烯酰胺复合型高吸水树脂。

进一步地，相邻两层功能层之间的距离不小于150mm。

进一步地，墙体采用水泥-膨润土或土-膨润土。

本发明还提供了另一种技术方案：一种基于上述的复合型地下防渗隔离墙结构的施工方法，包括以下步骤：

a.在需设置防渗隔离墙的位置挖掘成槽，槽内注入护壁泥浆，将功能层膜状材料沿槽线铺设，且相邻两片膜状材料进行拼接，在膜状材料的下部悬挂负重块；

b.将膜状材料缓慢沉入护壁泥浆，沉入过程中保持膜的平整度与垂直度；