一种新型磷石膏库边坡防渗方法与流程

本发明涉及一种新型磷石膏库边坡防渗方法，是一种适合山谷型磷石膏堆场的防渗处理方法，尤其适用于磷石膏库扩建工程。

背景技术

磷石膏是生产磷肥、磷酸时排放出的固体废弃物，每生产1t磷酸约产生4.5-5t磷石膏。无论是国内还是国外，磷石膏资源化利用情况都不令人满意，全世界磷石膏的有效利用率仅为4.5％左右。目前对于磷石膏处理处置方式以堆存为主。

磷石膏堆场主要有平地型堆场和山谷型堆场，无论是平地型堆场还是山谷型堆场，如果堆存、处理不当，都会成为污染源，引起严重的环境问题。

磷石膏堆存处理不当，会对环境造成如下危害：

(1)磷石膏废渣ph为2.5-4.5，是一种强酸性废渣，堆存不当则会造成土壤酸化；

(2)磷石膏渗滤液为酸性废水，含有可溶性磷、氟化物等，处理不当则会造成地下水、地表水和湖库的富营养化污染。

因此，磷石膏堆场都需要进行防渗处理。

授权公告号为cn202989864u，授权公告日为2013年6月12日的中国实用新型专利公开了一种磷石膏堆场的截水沟结构，包括磷石膏堆场库内边坡，该边坡上铺设了hdpe防渗膜，其特征在于：在磷石膏堆场库内边坡上需要设置截水沟的位置用充填袋垒放在hdpe防渗膜上形成矮墙体，在矮墙体上铺设“u”型hdpe膜将矮墙体覆盖，“u”型hdpe膜的两下端与hdpe防渗膜通过单轨焊缝接成为整体。该实用新型通过对现有截水沟进行改进，充分利用防渗膜易于焊接的特性，使磷石膏堆场库内截水沟的建设更加便利，节省投资，并保证了磷石膏堆场防渗系统的安全可靠。

授权公告号为cn202672195u，授权公告日为2013年1月16日的中国实用新型专利公开了一种铺膜防渗磷石膏堆场底部排渗的装置，包括在上游坡面铺设有hdpe膜的磷石膏堆场初期坝，其特征在于：在所述初期坝上游面的坝踵设有钢筋混凝土箱涵，在钢筋混凝土箱涵中充填有塑料盲沟，钢筋混凝土箱涵尾部设有可向钢筋混凝土箱涵外导出渗水的不锈钢管，不锈钢管连接埋设在初期坝底部的hdpe管。该实用新型的排渗系统将堆场初期坝高程以下库盆所堆存磷石膏所含水分及降水积蓄的水分导出并从坝底引向下游至库外调节水池，从而尽快将磷石膏内的水分排出，加快磷石膏的排水固结，确保磷石膏堆场的稳定。

授权公告号为cn103669550b，授权公告日为2015年12月30日的中国发明专利公开了一种解决湿法排放铺膜防渗磷石膏堆场底部导渗装置，属于化工设施技术领域。它包括初期坝、导渗盲沟，不锈钢管及实壁管组成，所述导渗盲沟由两条平行于初期坝轴线的横向导渗盲沟及一条垂直于横向导渗盲沟的纵向盲沟组成，第一条横向导渗盲沟距初期坝坝脚距离不小于50m，第二条横向导渗盲沟与第一条横向导渗盲沟间距不小于50m。该发明有效解决了在不破坏磷石膏堆场防渗系统的情况下，将堆场内磷石膏内的饱和水导排至下游水池，加快磷石膏的排水固结，增加了磷石膏的物理力学指标，确保了磷石膏堆场的运行安全。

申请公布号为cn102182209a，公布日为2011年9月4日的中国发明专利申请公布了磷石膏堆场的边坡渗水隔离系统，包括岩石边坡表面铺设的抗拉、抗刺穿土工布、磷石膏下铺设的外表面光滑的高密度聚乙烯膜，抗拉、抗刺穿土工布与高密度聚乙烯膜之间以热熔形式结合有多个间隔排列的齿状凸起，形成空隙，作为边坡渗水向下流动的通道，减小了hdpe高密度聚乙烯膜被边坡渗水顶托隆起的风险，并为防止高密度聚乙烯膜被边坡上的岩石和其它凸起物顶破提供了良好的保护，采用外表面光滑的高密度聚乙烯膜，最大限度地减少了高密度聚乙烯膜与磷石膏之间的摩擦力，有效避免了高密度聚乙烯膜因磷石膏沉降而引起的下拽、撕裂等问题。该边坡渗水隔离系统可长期可靠地为隔绝磷石膏与边坡渗水提供保障。

上述现有技术虽然对磷石膏堆场的防渗处理有一定的改进，但是均存在如下缺陷：

1、以上几个专利是关于磷石膏库排渗、导渗和防渗膜的锚固，是磷石膏库防渗的重要组成部分，不可或缺。但是，其不能解决边坡防渗和不能分期实施等问题。

2、上述现有技术的防渗方向均是用其他材料和产品来达到磷石膏堆场的防渗的目的，而对磷石膏本身没有进行任何利用，导致磷石膏边坡防渗的建设成本较高。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术存在的上述技术问题，提出了一种新型磷石膏库边坡防渗方法，通过该方法不仅能够达到磷石膏边坡防渗的目的，而且，变废为宝综合利用磷石膏进行贴坡的情况下大大减小了原始边坡的开挖量，该方法最大的优点是“把清基后必须一次完成防渗施工”轻松实现“分次施工”，分摊基建投资，从而大大降低了磷石膏库的建设成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型磷石膏库边坡防渗方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，在坡底构筑坡底平台，在坡顶构筑坡顶平台（根据工程进度实施，工程需要就构筑坡顶平台，工程不需要就不实施），坡底平台和坡顶平台要求平整，且要需挖至老土层；

步骤2，清除边坡表层浮土及杂物，并挖至老土层，并形成坡顶至坡底顺坡；

步骤3，用粘土对坡底平台进行基础找平，使得坡底平台形成往暗沟方向1%的顺坡，然后铺上hdpe膜；对边坡进行人工整平；在坡顶平台上设置锚固沟；

步骤4，在坡底平台与边坡相接处布置暗沟，该暗沟的作用是导排边坡上的集中渗水；在坡底hdpe膜上安装改性磷石膏残留水导渗系统，改性磷石膏残留水导渗系统靠近边坡布置；

步骤5，在边坡上铺设土工排水网，土工排水网一端延伸至坡顶平台，通过锚固沟固定在坡顶平台上；另一端延伸至坡底平台上的改性磷石膏导渗系统，可以把改性磷石膏渗水通过三维排水网导入改性磷石膏导渗系统中；

步骤6，从坡底平台开始一直到坡顶平台为止，进行改性磷石膏贴坡并压实，改性磷石膏贴坡分为多期改性磷石膏贴坡，完成前一期的改性磷石膏贴坡后，才进行下一期的改性磷石膏贴坡。每一期的改性磷石膏贴坡的具体流程为：先用改性磷石膏贴坡，贴坡完成后在改性磷石膏贴坡的坡面上铺设hdpe膜并锚固于该期改性磷石膏贴坡顶部的锚固沟内，然后在改性磷石膏贴坡顶面上铺设hdpe膜（临时的），坡顶面上的hdpe膜一端与坡面上的hdpe膜通过焊接方式连接在一起，坡顶面上的hdpe膜另一端设置有临时排水沟（倒梯形），并延伸至边坡上；相邻改性磷石膏贴坡的坡面上的hdpe膜通过焊接方式进行连接；在施工下一期改性磷石膏贴坡时，应去除上一期坡顶的临时hdpe膜和临时排水沟，保证每期改性磷石膏的连通性；第一期改性磷石膏贴坡坡面上的hdpe膜通过焊接方式与坡底平台上的hdpe膜相连，在坡底平台上的粘土垫层左下侧铺设的hdpe膜与第一期改性磷石膏贴坡坡面上的hdpe膜焊接在一起；最后一期改性磷石膏贴坡顶面上的hdpe膜与土工排水网一起固定在锚固沟内。

所述改性磷石膏贴坡中的改性磷石膏是指用石灰对磷石膏进行中和处理，使其ph值为6～9的磷石膏。

所述暗沟中间安装有四周用土工布包裹起来的花管，导排边坡渗水的花管（花管用碎石和土工布包裹嵌入边坡内）应与暗沟内的花管连通，然后在暗沟和花管之间填充碎石，最后在花管上方回填粘土。

所述改性磷石膏残留水导渗系统包括土工排水网、花管和土工布，花管位于土工排水网上方，土工布将花管和土工排水网包裹在一起。

所述改性磷石膏残留水导渗系统中的花管导入到下游的调节水池中进行净化处理。每期子坝顶部临时排水沟和暗沟内的水均为清水，直接外排。

每期改性磷石膏贴坡内每隔2m增加一层单向土工格栅。

步骤6中，在对改性磷石膏压实时，改性磷石膏初始压实宽度为该处起坡平台宽度减去为预留的hdpe膜焊接操作平台宽度；在实施下一次贴坡前应对前一期光滑顶面做刨松处理，松散填方厚度控制在30cm以内，方可进行下一期改性磷石膏贴坡施工。

步骤6中，改性磷石膏压实后要求含水量为16%～24%，最小压实度为95%。

每期改性磷石膏贴坡的坡比为1:1.5～2.5，根据总体平面和剖面布置决定。

所述粘土垫层和回填粘土用到的粘土要求为颗粒粒径小于5mm，粘土需要分层压实，每层碾压厚度不超过300mm，压实度不小于90%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明相对于现有技术的改进点在于：变废为宝，利用库区磷石膏进行改性后用于贴坡，通过改性磷石膏贴坡后调缓了边坡坡度、降低了一次施工的防渗高度且把一次施工调整为多期施工，更好的保证了防渗效果；防渗垫层经过碾压，其密实度得到保证；在贴坡层的底部与外边坡设置土工膜进行防渗，在贴坡层与山体间布置三维排水网导排边坡渗水，可以防止环境污染；在改性磷石膏贴坡层底部防渗膜上设置导渗系统收集渗滤液后导排进入下游的调节水池，可以防止环境污染；每期顶部均设置临时排水沟导排雨水，减小入库洪水量；多期改性磷石膏贴坡施工完成后，土工膜锚固于顶部锚固沟内，保证了土工膜的安全性；每期边坡的防渗膜均进行了连通，保证了边坡土工膜的完整性和密封性；所以，整个改性磷石膏贴坡防渗方式是连通、完整的，达到了磷石膏库防渗的要求。

本发明改性磷石膏贴坡工艺，在保障防渗效果的前提下大大减小了山体边坡的开挖量；从一次施工可以实现多期施工，把一次性投入分摊到了多年投资，从而大大缓解了企业资金压力和财务负担。

本发明相对于现有技术的改进点在于用改性磷石膏进行贴坡，通过改性磷石膏贴坡后在覆上hdpe膜，通过这样的处理后形成的库区在对方磷石膏时，经过了hdpe膜和改性磷石膏贴坡的两层防渗，防渗效果更好，而且对磷石膏进行了充分利用，就地取材，防渗成本大大降低。改性磷石膏贴坡中的水分通过安装在花管和实壁管的作用导入到回水池中进行处理，不会污染周围环境。而对于hdpe膜铺设的位置以及连接方式都是为了达到更好的防渗效果，防止磷石膏中的有害物质渗入到山体或周围环境中。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为锚固沟结构示意图；

图4为图1中b处放大图；

图5为图1中c处放大图；

图6为图1中d处放大图；

图7为图1中e处放大图；

图8为图1中f处放大图；

图9为第二期改性磷石膏贴坡的结构示意图。

附图标记1、坡底平台，2、坡顶平台，3、边坡，4、基础找平层，5、暗沟，6、改性磷石膏残留水导渗系统，7、粘土垫层，8、hdpe膜，9、土工排水网，10、锚固沟，11、第一期改性磷石膏贴坡，12、第二期改性磷石膏贴坡，13、第三期改性磷石膏贴坡，14、第四期改性磷石膏贴坡，15、第五期改性磷石膏贴坡，16、第六期改性磷石膏贴坡，17、土工布，18、花管，19、粘土，20、土工格栅，21、倒梯形临时排水沟，22、碎石。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明提供了一种新型磷石膏库边坡防渗方法，该方法的主要改进点就是在于用改性磷石膏进行贴坡，然后修坡后覆盖hdpe膜。具体的方法步骤如下：

step1，构筑坡底平台1和坡顶平台2

在边坡坡底构筑坡底平台1，在坡顶构筑坡顶平台2（最后一期实施），坡底平台1和坡顶平台2要求平整，且要挖至老土层；构建的坡底平台和坡顶平台大致平整，不得有台阶状、不能凹凸不平，也不能出现反坡等情况；

step2，边坡3基础清基

清除边坡3表层浮土及杂物，并挖至老土层，并形成坡顶至坡底顺坡（也就是形成从坡顶到坡底顺坡，不能出现反坡，利于雨水污水的排放，避免进入到磷石膏中（step1和step2顺序可互换，也可以同时操作）；

step3，在坡底平台1和边坡3上铺设基础找平层4进行基础找平，避免出现凹凸不平、反坡的情况；

step4，在坡底平台1与边坡3相接处挖出暗沟5（扩建工程一般可以利用原有平台的暗沟），在坡底平台1上安装改性磷石膏残留水导渗系统6，改性磷石膏残留水导渗系统6靠近边坡3布置,在坡底平台1的基础找平层4上铺设粘土垫层7，然后在粘土垫层7上铺设hdpe膜8；在铺设粘土垫层7时先在其左下侧（如图8所示）铺设hdpe膜8，然后再铺设粘土垫层7，粘土垫层7的厚度为300mm；

step5，在边坡3上铺设土工排水网9，土工排水网9一端延伸至改期坡顶以上1.0m，然后固定于边坡上，另一端延伸至坡底改性磷石膏残留水导渗系统6上；

step6，从坡底平台1开始一直到坡顶平台2为止，进行改性磷石膏贴坡并压实，改性磷石膏贴坡分为多期改性磷石膏贴坡（如图1所示，一共分为六期，分别为第一期改性磷石膏贴坡11、第二期改性磷石膏贴坡12、第三期改性磷石膏贴坡13、第四期改性磷石膏贴坡14、第五期改性磷石膏贴坡15和第六期改性磷石膏贴坡16），每期改性磷石膏贴坡高度不超过6m，完成前一期的改性磷石膏贴坡后，才进行下一期的改性磷石膏贴坡，每一期的改性磷石膏贴坡的具体流程为：先用改性磷石膏贴坡，贴坡完成后进行修坡，并进行坡面平整，在进行改性磷石膏贴坡时，在每期改性磷石膏贴坡中每隔2m增加一层单向土工格栅20，改性磷石膏初始压实宽度为该处起坡平台宽度减去为预留的hdpe膜焊接操作平台宽度，每次压实前松散填方厚度控制在30cm以内，每期实施前应对前一期的光滑压实面做刨松处理，方可进行下一期改性磷石膏贴坡施工。改性磷石膏碾压控制指标：层厚≤50cm，含水量=（20±4）%，最小压实度=95%（对应的干密度为1.26g/cm）；在改性磷石膏贴坡的坡面上铺设hdpe膜8并锚固于改性磷石膏贴坡顶部；在坡顶面上另一端设置有倒梯形临时排水沟21，并延伸至边坡3上；边坡防渗膜锚固端与倒梯形临时排水沟边缘之间的顶部铺设30cm厚的粘土层，隔绝雨水进入贴坡层；相邻改性磷石膏贴坡的坡面上的hdpe膜通过焊接方式进行连接；第一期改性磷石膏贴坡坡面上的hdpe膜通过焊接方式与坡底平台上的hdpe膜相连，在坡底平台上的粘土垫层上侧铺设的hdpe膜与第一期改性磷石膏贴坡坡面上的hdpe膜焊接在一起，两处焊接点的焊缝间距不小于300mm，最后一期改性磷石膏贴坡顶面上的hdpe膜与土工排水网一起固定在锚固沟10内。

所述改性磷石膏贴坡中的改性磷石膏是指用石灰对磷石膏进行中和处理，使其ph值为6～9的磷石膏。

所述暗沟5中间安装有四周用土工布17包裹起来的花管18，然后在暗沟5和花管18之间填充碎石22，最后在花管18上方回填粘土19。

所述改性磷石膏残留水导渗系统6包括土工排水网9、花管18和土工布17，花管18位于土工排水网9上方，土工布17将花管18和土工排水网9包裹在一起。

所述改性磷石膏残留水导渗系统中的花管18和嵌入在边坡内的花管18均相连通，通过实壁管导入到下游调节池中进行净化处理。

每期改性磷石膏贴坡的坡比为1:1.5～2.5。

所述粘土垫层3和回填粘土19用到的粘土要求为颗粒粒径小于5mm，粘土需要分层压实，每层碾压厚度不超过300mm，压实度不小于90%。

所述锚固沟如图3所示，在坡顶平台3上挖出一个沟，然后将土工排水网和hdpe膜折弯放在沟内，然后回填粘土19压实。

所述hdpe膜采用2.0mm厚单糙面或双糙面hdpe膜，hdpe膜宽度可适当调整，尽量取大值减小搭接次数。

所述hdpe膜铺设时的具体要求为：

a、铺设人员开始进行膜的铺设，膜铺设后立即用砂袋进行临时锚固，然后检查膜片的搭接宽度是否符合100mm左右的要求，需要调整时及时调整，为下道工序作好充分准备；

b、施工前做好电源线路检修、畅通，施工机具的检修就位，劳动力安排就绪等一切准备工作；

c、在铺设时将卷材自上而下滚铺，并确保贴铺平整；

d、根据焊接能力合理安排每天铺设的hdpe膜量，而且在恶劣天气来临时，减少展开hdpe膜的数量；

e、在铺设的hdpe膜上禁止吸烟，铺设hdpe膜的区域内禁止使用火柴、打火机和化学溶剂或类似的物品；

f、铺设后的hdpe膜在进行调整位置时不能损坏安装好的防渗膜，且在hdpe膜调整过程中只能使用经过准许使用的夹子；

g、施工中需要足够的临时压载物或地锚（砂袋或土工织物卷材）以防止铺设的hdpe膜被大风吹起，所使用的压载物或地锚许采用不会对hdpe膜产生损坏的物品，在大风的情况下，hdpe膜须临时锚固，安装工作应停止进行；

h、尽量减少在当日内气温最高或最低的时候铺膜。

所述hdpe膜焊接时的具体要求为：

a、只有通过试验性焊接后方可进行生产焊接；

b、现场接膜须在干燥的环境中、在压实平整的垫层面上进行，并须防止土、灰尘、污垢或者其它异物进入焊缝中；焊接过程要保证焊缝搭接范围内无任何影响焊接质量的杂物；

c、焊接中，要保持焊缝的搭接宽度，应足以进行破坏性试验；

d、除了在修补和补丁的地方外，坡度大于1:10不可有横向的接缝，边坡底部焊缝应从坡脚向场底底部延伸至少1.5m；

e、每一片hdpe膜都必须在铺设的当天进行焊接，如果采取适当的保护措施以防止雨水进入下面的地表，底部接驳焊缝，可以例外；

f、只可使用经准许的工具箱或工具袋，设备和工具不可以放在hdpe膜的表面，除非在使用中；

g、hdpe膜接缝的搭接宽度约为100mm，在任何地方都不允许出现少于75mm的搭接宽度，对于双轨熔焊，搭接宽度不应超过150mm；尽可能避免接缝处产生褶皱和形成“鱼嘴”的可能；

h、在焊接过程中，如果搭接部位宽度达不到要求或出现漏焊的地方，应该第一时间要用记号笔标出，以便做出修补；

i、在需要采用挤压焊接时，hdpe膜焊接的地方要除去表面的氧化物，并严格限制只在焊接的地方进行，磨平工作必须在焊接前不超过一个小时进行。

所述hdpe膜焊接后，验收时要达到如下要求：

a、热熔焊接的气压检测：针对热熔焊接形成双轨焊缝，焊缝中间预留气腔的特点，主要采用气压检测设备检测焊缝的强度和气密性。一条焊缝施工完毕后，将焊缝气腔两端封堵，用气压检测设备对焊缝气腔加压至180kpa，维持3-5分钟，气压不低于150kpa方视为合格，每条焊缝均应进行检测，合格率应为100%。

b、挤压焊接的真空检测（或电火花检测）：对于挤压焊接所形成的单轨焊缝，主要采用真空检测方法检测（或电火花检测）；用真空检测设备直接对焊缝待检部位施加负压，当真空罩内气压达到25～35kpa时焊缝无任何泄漏方视为合格，每条焊缝均应进行检测，合格率应为100%。

c、焊缝强度的破坏性取样检测：针对每台焊接设备焊接一定长度取一个破坏性试样进行室内实验分析（取样位置必须立即修补），定量的检测焊缝强度质量，合格的判定标准见表3，合格率应为100%。取样大小为0.3mx0.5m，每个试样裁取10个25.4mm宽标准试件，分别做5个剪切实验和5个剥离实验。每种实验5个试样的测试结果中必须有4个符合上表中的要求，且平均值必须达到上表标准、最低值不得低于标准值的80%方视为通过强度测试。

本发明所说的坡底和坡顶并不一定指的是整个边坡的坡底或者坡顶，其只是在建设库区涉及到边坡的一个相对说明，例如，如果选择的库区涉及到的边坡是325m到365米高度的这一段边坡，那么边坡的325m处即为边坡坡底，365m处即为坡顶，在325m处构建的平台即为坡底平台，在365m处构建的平台即为坡顶平台。