高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构及处理方法转让专利
申请号 : CN201010225564.7
文献号 : CN101914918B
文献日 : 2012-06-06
发明人 : 耿震 , 刘刚 , 邱云龙
申请人 : 无锡市政设计研究院有限公司
摘要 :
本发明涉及一种高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构及处理方法，其特征是防渗布面层背面为由钻孔注浆钢筋砼锚杆附着加固的钢筋网片细石混凝土找平层，以及找平层背面由碎石或卵石沿坡面嵌入竖向设置的相间排水石笼组成的保护底层。相对于现有技术回填粘土找平，具有施工周期短，节省粘土，工程投资省，库容大；相对于现有喷射砼加固高陡边坡，同样具有施工简单，投资省，排水效果好，喷锚层安全稳定性好。经济、安全解决了高陡边坡及强风化基岩铺设HDPE土工膜防渗层要求。
权利要求 :
1.高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，包括防渗布面层，其特征在于防渗布面层背面为由钻孔注浆钢筋锚杆附着加固的钢筋网片细石混凝土找平层，以及找平层背面由碎石或卵石沿坡面嵌入竖向设置的相间排水石笼组成的保护底层。
2.根据权利要求1所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于排水石笼直径300～500mm。
3.根据权利要求1所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于排水石笼的碎石或卵石粒径50～200mm。
4.根据权利要求1所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于排水石笼间距5～20m。
5.根据权利要求1、2、3或4所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于排水石笼的碎石或卵石外有布滤层。
6.根据权利要求1所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于钻孔注浆钢筋锚杆钻孔直径50～100mm，内置直径16mm～20mm钢筋，锚杆插入深度≥弱风化基岩层1m，锚杆外露≥80mm。
7.根据权利要求1或6所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于钻孔注浆钢筋锚杆间距2～3m，呈梅花型布置。
8.根据权利要求1所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，其特征在于防渗布面层为糙面防渗膜。
9.高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，包括在找平坡面铺设防渗层，其特征在于铺设防渗层前，先在基岩表面相间开挖沿坡面竖向、并接至库底地下水导排沟的沟槽，沟槽内放置由碎石或卵石、滤层及外固定笼组成的排水石笼；在基岩表面钻孔注浆制作钢筋锚杆；挂钢筋网片，充填细石混凝土找平层。
10.根据权利要求9所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于开挖放置排水石笼的槽径500～800mm，放置石笼后外周放置碎石护层，排水石笼放置于坡面槽内后由锚杆固定。
11.根据权利要求9所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于注浆钢筋锚杆采用重力、低压注浆。
12.根据权利要求9所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于锚杆注浆浆液，灰砂比0.8~1.5，水灰比不大于0.5；喷射砼强度等级≥C20，水灰比不大于0.45。
13.根据权利要求9所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于注浆钢筋锚杆钻孔与水平呈向下10~15度倾角。
14.根据权利要求9、10、11、12或13所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于细石混凝土找平层平整度每平方米不大于20mm。
15.根据权利要求14所述高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，其特征在于锚杆注浆浆液及找平层砼中添加有早强速凝剂。
说明书 :
高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构及处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种高陡边坡、强风化基岩固体废物(例如垃圾和其他固废)填埋场防渗结构及处理方法。
背景技术
[0002] 垃圾和工业固废、危险固废处理，一种常用方法采用填埋处理。为节省填埋占地，填埋场选址通常选择位于山谷和废弃采石场、采砂场等利用价值不大的土地。填埋场处理关键核心内容之一就是填埋场防渗处理，常用防渗层主要为1.5mm或2.0mm厚HDPE土工膜。而HDPE土工膜对位于其下的防渗基础层要求极为严格，即不能有棱角、尖锐物体等，以防止在填埋重压后，刺破HDPE土工膜防渗层，导致渗漏。而废弃采石场等填埋场场址，由于多年爆破采石，其多显现出边坡陡、表面岩石凹凸不平、棱角突出，表面风化岩石松动局部不稳定等特点。现有技术对于此类场址，通常采用粘土回填找坡，坡度达1∶3左右，然后在粘土找坡层上铺设HDPE土工膜防渗层，这样防渗层的安全性和稳定性得到了保障。但是此种处理方法，不仅施工周期长，工程投资大，浪费大量粘土资源，粘土回填施工质量难以保证，而且场址由“碗状”变成了“倒棱台状”甚至是“倒金字塔状”，库容大大降低。
[0003] 对于高陡边坡，现有技术有采用喷射砼固定坡面加固处理，例如道路两旁高陡边坡喷射砼加固处理，以及如中国专利CN1570292锚喷结构边坡表面绿化。
[0004] 采用喷锚加固山区道路边坡或复绿喷浆，其主要是用于处理岩质边坡的安全防护及表面生态绿化，其受力要求较高，施工复杂，一般采用全长粘结型锚杆或预应力锚杆，其锚杆为采用单独制作的高强精轧螺纹钢筋或预应力钢铰线加锚具，面层采用双层双向钢筋网片，成本较高，例如锚杆100元/米左右；其次，地下水导排采用在垂直于坡面方向预埋UPVC排水管或边坡排水孔方式将地下渗水引出表面，过滤排水效果不好，易造成排水不畅，水直接排至喷锚层表面，使喷锚层使用寿命较短。而作为填埋场防渗基础，其上直接铺设防渗膜，喷锚层不允许表面有地下水存在，岩体内的地下水必须在喷锚层下导排出去，并且应导排顺畅，避免地下水水头对喷锚层及防渗膜安全稳定性产生隐患。因此此类为加固高陡边坡和/或绿化喷锚方法，因处理坡面外露，受力要求较高，导致工程造价高，尤其是导排水在喷锚层表层，且导排管易堵，排水效果差，造成喷锚层隐患大，因而不适用于固体废物(例如垃圾)填埋场基础防渗处理。
[0005] 中国专利CN1131221基坑边坡平锚喷网支护方法，开挖和支护分层分段平行作业，在基坑边坡面上分布式设置锚杆孔呈水平分布锚杆，压力注浆，在边坡面上喷射混凝土层。喷锚作为基坑支护方法时，常采取井点降水、沟槽排水等临时性降水措施，此法同样不适用于固废填埋场防渗基础层处理。
[0006] 上述不足仍有值得改进的地方。
发明内容
[0007] 本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能确保防渗膜不被损坏，安全性好，投资省，不浪费库容，施工简便的高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构。
[0008] 本发明另一目的在于提供一种上述防渗结构的处理方法。
[0009] 本发明第一目的实现，主要改进是通过在高陡边坡、强风化基岩上采用注浆钢筋砼锚杆喷射混凝土底层，解决边坡凹凸不平及棱角突出、局部风化岩石不稳定，对防渗层可能产生的破坏；以及在喷锚层背面设置沿坡面竖向嵌入坡面中的导排地下水石笼，避免地下水对喷锚层的损害，再在其上铺设防渗层组成防渗结构，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构，包括防渗布面层，其特征在于防渗布面层背面为由钻孔注浆钢筋锚杆附着加固的钢筋网片细石混凝土找平层，以及找平层背面由碎石或卵石沿坡面嵌入竖向设置的相间排水石笼组成的保护底层。
[0010] 本发明所说：
[0011] 细石混凝土找平层背面嵌入坡面竖向设置的相间石笼，主要用于导排地下水，使岩体内的地下水在喷锚层下被及时导排出去，以减少对喷锚找平层的危害，它由碎石或卵石、滤层及外固定笼组成。根据工程所在地区降水量和场址基岩渗透系数等因素不同，排水石笼间距5～20m，直径300～500mm：碎石或卵石粒径为50～200mm。排水石笼，一种较好是渗水碎石外(与装填笼之间)有过滤层，主要是防止泥砂进入石笼造成排水不敞，影响排水效果，一种经济可以采用无纺土工布。装填碎石或卵石的笼，主要用于临时固定碎石或卵石，方便快速施工，可以采用钢筋笼，也可以采用其他材质扎制的镂空笼，例如竹笼、塑料编织笼等。各竖向导排水石笼与库底层导排水石笼连通，形成排水体系，底层导排水石笼，由碎石石笼及内置穿孔管例如DN200～300mm的HDPE管和外裹土工布组成。
[0012] 锚杆其作用与现有技术相同，主要用于固定表面砼层，采用钻孔注浆钢筋锚杆，主要是从减少因施工锚杆对原可能已风化岩体的破坏，以及降低成本，方便施工角度考虑。根据基岩风化程度和边坡高度以及坡度不同，锚杆长度及间距不同，例如钻孔直径50～
100mm，钢筋直径16mm～20mm，锚杆插入深度以深入弱风化基岩层1m以上为好，锚杆外露≥80mm(以便于与喷射砼面层钢筋网连接)，锚杆间距2～3m，可呈梅花型布置。
100mm，钢筋直径16mm～20mm，锚杆插入深度以深入弱风化基岩层1m以上为好，锚杆外露≥80mm(以便于与喷射砼面层钢筋网连接)，锚杆间距2～3m，可呈梅花型布置。
[0013] 防渗层，与现有技术相同，可以采用通常经济的高密度聚乙烯(HDPE)土工防渗膜。
[0014] 本发明高陡边坡、强风化基岩固废填埋场防渗结构层处理方法，包括在找平坡面铺设防渗层，其特征在于铺设防渗层前，先在基岩表面相间开挖沿坡面竖向、并接至库底地下水导排沟的沟槽，沟槽内放置由碎石或卵石、外包滤层的排水石笼；在基岩表面钻孔注浆制作钢筋砼锚杆；挂钢筋网片，充填细石混凝土找平层。
[0015] 本发明中：
[0016] 在原高陡边坡、强风化基岩基面开槽放置排水石笼，一种较好是槽径大于石笼直径，例如500～800mm，外再用碎石等作外挡层，形成双防堵保护层。排水石笼放置于槽内后，为有利于施工，较好用锚杆固定。
[0017] 形成钢筋砼锚杆的注浆用浆液，可以是通常使用加固用水泥砂浆，其中较好浆体配制灰砂比为0.8～1.5，水灰比不大于0.5，更能确保钢筋锚杆与浆液间的粘结强度。此外注浆砼中还可以添加早强速凝剂，使3天强度不低于6MPa，28天无侧限抗压强度等级不低于25Mpa，更有利于快速施工。注浆钢筋砼锚杆，一种较好采用重力、低压注浆，更有利于保证钻孔内注浆的饱满度，提高锚杆施工质量，增强与基岩的结合力。注浆锚杆钻孔与水平，较好呈向下10～15度倾角，更有利于提高注浆质量。钢筋网片，作为砼加强结构，视基岩情况，可以是单层双向钢筋网片，也可以是相间上下二层，因坡面层最后由填埋固废压紧，为降低施工成本，本发明较好采用单层双向钢筋网片。表面细石砼，根据地质及坡面凸情况，厚度在80-250mm mm-可以采用喷射施工，也可以采用其他砼填注施工。细石砼面层平整度每平方米不大于20mm。喷射砼设计强度等级，较好大于C20，水灰比不大于0.45。便于快速施工，同样可以添加外加剂，例如使1天强度不低于5Mpa。
[0018] 本发明所给出的数值范围，仅是试验得到的经济区间范围，不应理解为是实现本发明目的所必须的精确端值及区间，此显然技术人员能够理解。
[0019] 本发明高陡边坡及强风化基岩固废填埋场防渗结构层及处理方法，经济简便解决了高陡边坡及强风化基岩表面突出的棱角和表面的凹凸不平、局部风化岩石不稳定等，对防渗层造成的破坏，满足填埋场HDPE土工膜防渗层铺设要求。较传统粘土回填找坡处理技术，岩体边坡角根据岩体自身特性可达75度以上，有效增大了库容，同时还克服了粘土找坡处理带来的工程投资大、施工周期长、粘土采购困难、粘土回填施工质量难以保证、浪3
费库容的缺点，以库容为100万m，填埋高度为10m填埋场为例，施工周期可缩短2～6个
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月，工程投资可节省10％～15％，库容可增大20％左右，可以节省20万m 左右粘土。同时还克服了现有技术喷射砼加固高陡边坡，带来的施工难度大、工程造价高、导排管易堵、排水效果差、喷锚层隐患大、不适合用于填埋场基础防渗处理的缺点。钻孔注浆钢筋锚杆，不需采用单独制作锚杆，可以采用普通II级钢筋，以及浆液采用水泥砂浆，具有成本低，约
30-50元/米，且可减少因施工锚杆对原可能已风化岩体的破坏。喷锚层背面岩体开槽设置沿表面竖向排水石笼快速导排地下水，导排效果好且不会堵塞，使防渗结构层以下地下水顺利排出，即使在雨水较多时也不会对喷锚层安全稳定带来损害，确保了喷锚层的安全稳定性，大大延长了使用年限，可作为永久性的排水措施。本发明针对填埋场特点设计的新方法，可以适用于所有以采石场和山谷做为填埋场场址，作为生活垃圾、工业固废和危险废物填埋场工程的新建和改扩建，特别对于地形条件不规整的填埋场场址或粘土资源匮乏的地区，其优越性更明显。本发明方法，施工简单，材料来源广泛，工程造价低，技术适用性较广，实施容易，喷锚层安全稳定性好，是区别于现有技术喷锚加固山区道路边坡或复绿喷浆特征所在。
费库容的缺点，以库容为100万m，填埋高度为10m填埋场为例，施工周期可缩短2～6个
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月，工程投资可节省10％～15％，库容可增大20％左右，可以节省20万m 左右粘土。同时还克服了现有技术喷射砼加固高陡边坡，带来的施工难度大、工程造价高、导排管易堵、排水效果差、喷锚层隐患大、不适合用于填埋场基础防渗处理的缺点。钻孔注浆钢筋锚杆，不需采用单独制作锚杆，可以采用普通II级钢筋，以及浆液采用水泥砂浆，具有成本低，约
30-50元/米，且可减少因施工锚杆对原可能已风化岩体的破坏。喷锚层背面岩体开槽设置沿表面竖向排水石笼快速导排地下水，导排效果好且不会堵塞，使防渗结构层以下地下水顺利排出，即使在雨水较多时也不会对喷锚层安全稳定带来损害，确保了喷锚层的安全稳定性，大大延长了使用年限，可作为永久性的排水措施。本发明针对填埋场特点设计的新方法，可以适用于所有以采石场和山谷做为填埋场场址，作为生活垃圾、工业固废和危险废物填埋场工程的新建和改扩建，特别对于地形条件不规整的填埋场场址或粘土资源匮乏的地区，其优越性更明显。本发明方法，施工简单，材料来源广泛，工程造价低，技术适用性较广，实施容易，喷锚层安全稳定性好，是区别于现有技术喷锚加固山区道路边坡或复绿喷浆特征所在。
[0020] 以下结合一个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定。一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。
附图说明
[0021] 图1为喷锚处理高陡边坡、强风化基岩防渗基础层截面结构示意图。
[0022] 图2为沿坡面竖向导排水石笼结构示意图。
[0023] 图3为坡面竖向导排水石笼与地下水收集主沟结构示意图。
[0024] 图4为图3导排水石笼A-A剖视结构示意图。
具体实施方式
[0025] 实施例：参见附图，在原岩体6的表面2，按水平间隔10m开300×300mm竖向槽，内置钢筋笼导排水石笼5，外周用碎石填充，各钢筋石笼5与库底层导排水石笼8连通。导排水石笼5呈柱状，由粒径为50～200mm不等碎石或卵石排水石芯5.1，外包土工布过滤层5.2及钢筋笼5.3组成，石笼顶部采用粘土10封堵，底层导排水石笼8，由石笼层及底部DN200HDPE穿孔排水管9组成，置于500×500mm地下水收集主盲沟。坡面按水平间距3m，垂直间距3.5m，按钻孔直径50～100mm钻孔，并呈梅花型分布，放置直径16mm～20mm普通II级钢筋注浆制得锚杆1，锚杆深入弱风化基岩层1.2m，外露100mm，锚杆注浆用浆液，灰砂比0.8～1.5，水灰比不大于0.5。岩体表面2外挂 6.5@250单层双向钢筋网片3(钢丝直径6～8mm)，面层间距3.0米～3.5米的Φ16钢筋菱形压筋，压筋与锚杆焊接固定，喷射平均厚度150mm C20、水灰比不大于0.45细石砼找平层4，细石砼面层平整度每平方米不大于20mm。坡底填充1m粘土地坪7。锚杆注浆及面层喷砼浆，添加有早强速凝剂。最后铺放1.5mm厚或2.0mm厚糙面高密度聚乙烯(HDPE)土工防渗膜并固定(糙面膜可增大防渗结构
2
层摩擦系数)；此外还可在防渗土工膜下铺设不小于200g/m 聚酯无纺土工布作为膜下保护层(此均未在图中显示)。
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层摩擦系数)；此外还可在防渗土工膜下铺设不小于200g/m 聚酯无纺土工布作为膜下保护层(此均未在图中显示)。
[0026] 对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征间的相互不同组合，例如具体尺寸及材料尺寸的改变，排水石笼结构形式及粒径，以及排列方式的改变，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。