排滲墻在地下水污染控制工程中的創(chuàng)新應(yīng)用

劉瀚和，曾憲坤，趙自越

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

抽出—處理系統(tǒng)是目前國內(nèi)外應(yīng)用于地下水污染治理工程中最為普遍的技術(shù)之一，一般包括地下抽水系統(tǒng)和地面處理系統(tǒng)。其中，地下抽水系統(tǒng)的主要作用是形成水力截獲帶來收集污染地下水。水力截獲帶的技術(shù)核心是根據(jù)污染區(qū)的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)背景條件、污染物性質(zhì)及其分布特征，應(yīng)用滲流理論及最優(yōu)化理論等學(xué)科知識，在污染帶下游設(shè)置合理的水力截獲帶，抽出被污染的地下水[1]。目前該系統(tǒng)常采用單個抽注水井或多個抽注水井組合的型式[2-3]。

筆者在某大型渣堆地下水污染防控工程中，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，結(jié)合多年從事尾礦庫、垃圾填埋場、渣場、環(huán)境治理等項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，提出了一種新型地下污水收集截獲系統(tǒng)（已獲得專利“一種地下污水收集截獲系統(tǒng)”，專利號：ZL 2018 204569890）。項(xiàng)目運(yùn)行后起到非常好的效果。

1 工程概況

某大型渣堆位于云南省者海鎮(zhèn)，堆存約3 900 kt廢渣。廢渣主要包括冶煉水淬渣、工業(yè)爐窯渣及少量建筑垃圾。根據(jù)毒性浸出試驗(yàn)，該廢渣屬于第Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。

渣堆長期無屏障堆放，其有害物質(zhì)受大氣降水淋濾直接或間接地進(jìn)入堆放場地附近的土壤環(huán)境。一些污染物在下滲的過程中，由于過濾、吸附和沉淀而被截留在土壤及深部土層里，難降解的重金屬在土層中積累起來，造成土壤及深部土層的污染。

2 地下水污染特點(diǎn)

場區(qū)內(nèi)地下水類型主要有第四系松散巖類孔隙水、玄武巖類孔洞裂隙水、以碳酸鹽巖為主的巖溶水3大類。渣堆區(qū)淺層地下水賦存在上部的第四系沖洪積層的含礫粘土孔隙中，主要接受豎向的降水入滲補(bǔ)給。含礫粘土層滲透系數(shù)在2.7×10-6cm/s左右。

該渣堆主要的特征污染物是Zn和Cd?？傮w而言，垂直方向上主要受污染土層為素填土及洪積層含礫粘土層，地下水位以上重金屬含量較地下水水位以下重金屬含量高。隨著深度的加深，污染程度有遞減趨勢。而地下水位以下1～3m后，重金屬污染影響急劇減弱，影響深度主要集中在7m以上。

3 方案選擇

式中：R為影響半徑，m；sw為井水位降深，m（當(dāng) sw＜10 m時，取sw=10 m）；k為含水層的滲透系數(shù)，m/d；H為潛水含水層厚度，m。

污水收集截獲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于截獲。常見的地下水截獲方式有排滲井、輻射排滲管、水平排滲管。但是，排滲井、排滲管更適用于透水性較好的廢渣或者尾礦 （其滲透性系數(shù)為10-4～10-3cm/s量級）[4-5]，而本項(xiàng)目地下水賦存于透水性極差的含礫粘土層中，若采用排滲井或排滲管式，其集水效果將大大降低。

根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》[6]，潛水含水層的影響半徑可按下式計(jì)算：

該項(xiàng)目場地含水層為含礫粘土層，其滲透系數(shù)平均值為2.7×10-6cm/s，厚度約6m，則其影響半徑計(jì)算值約為2.4m?？紤]到場地特點(diǎn)，筆者提出采用砂礫石排滲墻的型式對污染地下水進(jìn)行截獲。水力截獲墻要求埋深超過含污水地層下約1～2m，且總深度大于7m。水力截獲墻垂直于地下水流向，當(dāng)?shù)叵滤?jīng)過該位置時，自然將其截獲并導(dǎo)至低點(diǎn)截獲井中。相比排滲管集水?dāng)嗝娑?，水力截獲墻的集水?dāng)嗝嫦喈?dāng)于其百倍以上的斷面，截獲效果更佳，且施工簡單，作業(yè)安全。

4 排滲墻方案

在渣堆西南側(cè)及東南側(cè)較低位置、垂直防滲體內(nèi)側(cè)（渣堆內(nèi)）約8m位置設(shè)置以截獲墻為主體的新型污水截獲系統(tǒng)。截獲井內(nèi)徑3.0m，采用人工挖孔成井。井壁開孔，孔內(nèi)預(yù)埋DN90 HDPE管，HDPE管外側(cè)采用土工布包粗砂反濾。井內(nèi)設(shè)置自動液位計(jì)自啟動泵，將地下水污水及時排至滲濾液處理站進(jìn)行處理。

截獲井東西兩側(cè)分別設(shè)置截獲墻，墻體埋深為9m，墻體坡向截獲井。截獲墻采用長臂挖掘機(jī)進(jìn)行開槽,開槽寬度60 cm。開槽后立即回填，底部5m回填砂礫石置換，其余再回填砂礫石。根據(jù)工勘資料，場地土層自穩(wěn)高度可達(dá)5～7 m，因此實(shí)際開槽深度定為6m，其余高度采用明挖型式處理。

圖1 地下污水截獲系統(tǒng)斷面示意

5 結(jié)論

綜上，在采用抽出處理系統(tǒng)處理污染場地地下污水時，建議采用以截獲墻為主的地下污水收集截獲系統(tǒng)。因?yàn)椴捎盟孬@墻＋截獲井的地下污水收集截獲系統(tǒng)，與井群、排滲管等設(shè)施相比，具有更優(yōu)的收集功能，尤其是在污水含水層為粉質(zhì)粘土或粘土等透水性較差的地層時，其收集能力是排滲管等設(shè)施收集能力的上百倍。同時，該系統(tǒng)其中截獲墻可采用開挖回填形式完成，連接管采用預(yù)留方式，施工簡單而工期短，造價便宜。

隨著國家地下水污染治理、固體廢棄物場地治理的全面開展，采用以截獲墻為主的地下污水收集截獲系統(tǒng)將具有推廣意義。