技术摘要：
本发明公开了一种地下污染管控的预制装配式膨润土材垂直阻隔结构及方法。包括至少一幅预制装配式阻隔墙体，污染含水层和未污染含水层之间开设沟槽，沟槽延伸入到隔水层内，预制装配式阻隔墙体置于沟槽内且下部嵌入到隔水层中，单幅预制装配式阻隔墙体两端有环形阳阴接  全部
背景技术：
我国经济快速发展造成了严重的土壤与地下水土污染。城市固体废弃物等废弃物 集中处置场(特别是数万座的未达标简易城市固废填埋场或堆场)普遍存在地下污染的问 题，包括工业企业搬迁后遗留下的场地以及工业固体废物(尾矿库、磷石膏、钢渣等)堆填场 地，其重金属和有机污染物含量显著超标，亟待修复。垂直防污阻隔墙是有效控制上述污染 源污染周边地下环境的主要技术手段。 现有垂直阻隔结构主要有塑性混凝土墙、土-膨润土阻隔墙、水泥-膨润土阻隔墙、 HDPE膜复合阻隔墙等结构。其中，塑性混凝土墙防污能力较差，防渗性能有限，且存在刚度 较大产生易开裂的问题；传统的土-膨润土阻隔墙与水泥-膨润土阻隔墙防污防渗性能相对 塑性混凝土墙较好，且造价低廉，施工简便，在国外被广泛应用于污染场地或者固体废弃物 填堆场地的垂直阻隔，但其化学相容性较差，难以应用于盐浓度高或pH值极端的场地污染 管控；HDPE膜复合阻隔墙的防污防渗性能更好，完整的HDPE膜几乎不透水，但HDPE膜幅连接 处的防渗密闭问题有待解决，幅间连接用接头结构细小，施工对接困难，膜幅连接处容易出 现缺陷，还存在连接处影响设计深度的问题，限制了阻隔墙的最大设计深度。以纯膨润土作 为防渗主材的膨润土防水毯(GCL)一般的渗透系数能达到低于5×10-9cm/s，对重金属和有 机污染物都具有较好的阻滞作用。以幅间搭接形式铺设的GCL，与HDPE土工膜形成复合防渗 结构，广泛运用于我国城市固体废弃物和危险废物填埋场底部水平防渗，该工况下GCL受到 上面的数十米厚固体废弃物压力，搭接处GCL贴合度较好，渗漏问题较小。然而，传统GCL以 幅间搭接形式用于垂直阻隔时，由于受到的侧向压力(数十kPa)远小于用于填埋场底部时 上面固体废弃物引起的竖向压力，因此搭接处渗漏难以控制，是失效的薄弱点；同时，传统 GCL膨润土厚度小于1cm，单独作为垂直阻隔结构主材时管控污染物扩散能力相对较弱。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出了一种用于地下污染管控的预制装配式膨润土材垂直阻 隔结构及方法，设置垂直防污阻隔墙体从地表经场地含水层贯穿到隔水层中，采用预制装 配式阻隔墙体拼接成连续的低渗透性垂直阻隔结构，长效管控地下污染物扩散，起到长效 管控地下污染物扩散的作用。 本发明是通过以下技术方案实现的： 一、一种地下污染管控的预制装配式膨润土材垂直阻隔结构： 所述预制装配式膨润土材垂直阻隔结构包括置于污染含水层和未污染含水层之 间的至少一幅预制装配式阻隔墙体，污染含水层和未污染含水层之间开设沟槽，沟槽延伸 入到隔水层内，预制装配式阻隔墙体置于沟槽内且下部嵌入到隔水层中，单幅预制装配式 5 CN 111719593 A 说　明　书 2/8 页 阻隔墙体两端分别具有环形阳接头和环形阴接头，沟槽内放置多幅预制装配式阻隔墙体， 相邻两幅预制装配式阻隔墙体之间通过环形阳接头和环形阴接头连接形成连续的垂直阻 隔墙，环形阳接头和环形阴接头之间的空隙用接头密封材料填充密封；预制装配式阻隔墙 体与隔水层以上的沟槽之间的空隙用膨润土基回填材料填充，预制装配式阻隔墙体底部的 和隔水层处的沟槽之间的空隙用底部密封材料填充，且底部密封材料向上延伸超出隔水层 顶面；沟槽顶部设置导墙，导墙位于沟槽两侧侧面的污染含水层和未污染含水层中。 所述的预制装配式阻隔墙体主要是由土工布与膨润土层交替粘结形成的多层结 构，包括膨润土层、无纺土工布、机织土工布、垂直向加筋材料、环形阳接头和环形阴接头； 具体分为较厚和较薄的两半部分，较厚部分和较薄部分以局部重叠地相交叠固定连接，较 厚部分是主要由从中心向外侧依次紧密层叠的一层无纺土工布、一层膨润土层、一层无纺 土工布、一层膨润土层、一层垂直向加筋材料、一层无纺土工布、一层膨润土层、机织土工布 构成，较薄部分是主要由从中心向外侧依次紧密层叠的一层无纺土工布、一层膨润土层、一 层无纺土工布、一层垂直向加筋材料、一层膨润土层、一层无纺土工布构成，较厚部分和较 薄部分最里层的无纺土工布为同一层无纺土工布；环形接头分为环形阳接头与环形阴接 头，较厚部分和较薄部分多层结构在同一端设有环形阳接头，较厚部分和较薄部分在另一 端设有环形阴接头，环形阳接头后端部插装在位于中央的垂直向加筋材料和无纺土工布之 间并且和垂直向加筋材料焊接；环形阳接头前端部为闭环的圆环，环形阴接头前端部为开 有缺口开环的圆环，环形阳接头套入到环形阴接头中，且环形阳接头后端部穿设过环形阴 接头前端部圆环的缺口，使得相邻两幅预制装配式阻隔墙体的两个较厚部分之间通过环形 阳接头和环形阴接头连接，两个较薄部分之间也通过环形阳接头和环形阴接头连接，进而 使得相邻两幅预制装配式阻隔墙体连续布置连接在同一竖直面上形成连贯的垂直阻隔结 构。 较厚部分和较薄部分之间局部重叠的面积为较厚部分或者较薄部分的未重叠的 面积的三倍。 所述的膨润土层分别与无纺土工布、机织土工布采用针刺法连接；所述的垂直向 加筋材料分别与膨润土层、无纺土工布之间采用胶粘法或连接。 所述的膨润土层为天然膨润土、聚合物改性膨润土或有机膨润土。 所述的单幅预制装配式阻隔墙体包含5～10层膨润土层。 所述的垂直向加筋材料为塑料或钢塑土工格栅等增强垂直方向刚度后形成的人 工合成加筋材料；所述的膨润土基回填材料包括土-膨润土、水泥-膨润土、土-水泥-膨润 土。 二、一种地下污染管控的预制装配式膨润土材垂直阻隔结构施工方法： 对于非黏性土、粉土、松散砂土场地，施工方法为： 1)场地平整与导墙施工；具体是确定场地地面上在污染含水层和未污染含水层之 间的垂直阻隔墙墙体水平中心轴线及墙体宽度；水平中心轴线是垂直阻隔墙体位于地面的 中心线；根据垂直阻隔墙体水平中心轴线以及墙体宽度，先施工垂直阻隔墙体在地表部位 两侧地基中的导墙，养护至导墙达到70％设计强度。 2)膨润土泥浆制备；具体是制备以水和膨润土为主要原料的膨润土泥浆。 3)沟槽开挖与泥浆灌入护壁；具体是在在污染含水层和未污染含水层之间沿导墙 6 CN 111719593 A 说　明　书 3/8 页 开设沟槽，沟槽下端延伸入隔水层中，将步骤2)制备好的泥浆灌入沟槽中。 沟槽深度和预制装配式阻隔墙体的高度基本一致。 4)用导管法在沟槽底部铺设一层深度不小于1.5m的底部密封材料； 5)将预制装配式阻隔墙体用机械吊装，对准沟槽内指定位置后紧贴沟槽一侧缓慢 下放至沟槽底部，预制装配式阻隔墙体顶部用铁架与绳索暂时固定； 6)上一幅预制装配式阻隔墙体下放后，开始下放下一幅预制装配式阻隔墙体，下 一幅预制装配式阻隔墙体下放前将下一幅预制装配式阻隔墙体的环形阳接头分别对准上 一幅预制装配式阻隔墙体的环形阴接头的位置，在环形阴阳接头嵌套对准后再下放下一幅 预制装配式阻隔墙体，下一幅预制装配式阻隔墙体下放后的顶部也再用铁架与绳索暂时固 定； 7)待两幅预制装配式阻隔墙体均下放完成且环形阳接头和环形阴接头连接嵌套 后，将制备好的接头密封材料灌入环形阳接头和环形阴接头前端部环形之间以及环形阳接 头圆环内部的空隙内； 8)重复步骤5)-步骤7)，直至所有幅预制装配式阻隔墙体安装完成； 9)用膨润土基回填材料将沟槽内剩余空隙填满，包括沟槽两侧内壁与预制装配式 阻隔墙体之间的空隙以及两幅预制装配式阻隔墙体相邻处环形接头周围外的空隙。 三、一种地下污染管控的预制装配式膨润土材垂直阻隔结构施工方法： 对于黏性土、粉土、松散砂土场地，施工方法为： 1)场地平整与导墙施工；具体是确定场地地面上在污染含水层和未污染含水层之 间的垂直阻隔墙墙体水平中心轴线及墙体宽度；水平中心轴线是垂直阻隔墙体位于地面的 中心线；根据垂直阻隔墙体水平中心轴线以及墙体宽度，先施工垂直阻隔墙体在地表部位 两侧地基中的导墙，养护至导墙达到70％设计强度。 2)预制装配式阻隔墙体底部通过销钉固定在钢插板底部，以用带有突出销钉的钢 插板固定预制装配式阻隔墙体，用振动锤将包括预制装配式阻隔墙体以及钢插板的整个组 件插入到土体内所需深度，然后拔出销钉撤出钢插板，完成预制装配式阻隔墙体的下放； 3)上一幅预制装配式阻隔墙体下放后，开始下放下一幅预制装配式阻隔墙体，将 下一幅预制装配式阻隔墙体固定在钢插板上，下放前将下一幅预制装配式阻隔墙体的环形 阳接头分别对准上一幅预制装配式阻隔墙体的环形阴接头的位置，在环形阴阳接头嵌套对 准后再用振动锤将下一幅预制装配式阻隔墙体插入，预制装配式阻隔墙体下放后再用铁架 与绳索暂时固定； 4)待两幅预制装配式阻隔墙体均下放完成且环形阳接头和环形阴接头连接嵌套 后，将制备好的接头密封材料灌入环形阳接头和环形阴接头前端部环形之间以及环形阳接 头圆环内部的空隙内； 5)重复步骤2)-步骤4)，直至所有预制装配式阻隔墙体下放安装完成。 本发明中，具体地，所述的膨润土基回填材料选用土-膨润土材料。其中膨润土泥 浆占混合物总质量的30％～40％，其中膨润土质量占膨润土泥浆质量的5％～10％。母土占 混合物总质量的60％～70％。 本发明具有的有益效果为： (1)本发明技术方案采用多层土工布与纯膨润土层组合作为垂直阻隔墙主材，采 7 CN 111719593 A 说　明　书 4/8 页 用纯膨润土作为主要防渗材料，其渗透系数小于1×10-9cm/s，相比于现有土-膨润土阻隔墙 (1×10-7cm/s)、水泥-膨润土阻隔墙(1×10-6cm/s)防渗能力增强百倍以上。 (2)本发明技术方案采用的多层垂直阻隔结构厚度15cm～30cm，相比传统GCL膨润 土厚度(1cm)大十几倍，墙体被污染物击穿时间增加几十倍，且膨润土含量更高，分布更均 匀，适用于污染严重，防渗要求较高的工况。 (3)本发明技术方案在单幅预制装配式阻隔墙体两侧采用阴阳环形接头连接，接 头中采用密封材料密封，与现有E型锁扣或公母型锁扣相比，阴阳环形接头连接处腔室空间 更大，施工方便且施工过程中不易使接头处出现破坏，采用灌浆密封的方式，相比于止水条 密封的方式更可靠，不会在阻隔墙体接头处产生缺陷。 (4)本发明技术方案采用预制装配式结构，预制墙体的整体性与可靠性相比于现 场制作的阻隔墙体更佳，结构中的垂直向加筋材料使得预制装配式阻隔墙体在垂直方向上 具有较大的刚度，保证墙体在下放过程中不易弯曲破损，提高了施工速度，且在土质较松散 的土层中可采用振动成槽，施工更方便。 (5)本发明技术方案在垂直阻隔结构中使用的膨润土材料可用聚合物改性膨润土 替代，具有抗盐、抗强酸/碱的性能。相比于以未改性膨润土为材料的阻隔墙，其化学相容性 更佳，针对有色金属尾矿库酸矿废水、含Fe2 、Zn2 、Mn2 、Al3 、Mg2 、Fe3 等多种重金属污染物 的废水、工业固体废物(磷石膏酸性渗滤液、钢渣碱性渗滤液、赤泥碱性渗滤液)等pH值不同 的场地采用适当的聚合物改性膨润土或有机膨润土，包括聚丙烯酸、碳酸丙烯酯、羧甲基纤 维素钠改性膨润土、季铵盐有机膨润土等。适用于极端环境下场地的污染防控。 综合来说，本发明预制装配式膨润土垂直阻隔结构具有渗透性极低、强化墙体刚 度与厚度，化学相容性高、墙体连接处可靠、施工快捷等优点，适用于污染防控要求较高的 工况，包括高盐、强酸/碱等极端环境的场地。 附图说明 附图1为本发明单幅预制装配式阻隔墙体结构示意图。 附图2为本发明阴阳环形接头灌浆前后的情况示意图。 附图3为本发明两幅墙体连接处灌浆后效果示意图。 附图4为本发明垂直阻隔结构剖面图。 附图5为本发明两幅预制装配式阻隔墙体连接示意图。 图中：1、预制装配式阻隔墙体；2、环形阳接头；3、环形阴接头；4、污染的含水层；5、 未被污染含水层；6、隔水层；7、无纺土工布；8、膨润土层；9、机织土工布；10、垂直向加筋材 料；11、导墙；12、接头密封材料；13、膨润土基回填材料；14、底部密封材料。