本发明涉及一种堆土结构及其施工方法，具体涉及一种将高浓度的污染土壤进行密封的多功能堆土结构及其施工方法。
背景技术：
在众多的环境问题中,继水污染和大气污染之后，土地污染也逐渐成为了较大的问题。现有技术中，对污染土壤的处理方式，通常采用的是整体封包，然后运至专门地方进行处理的方式。例如，将封存的土壤运至帐篷温室保存，或者构建简易的地坑进行填充掩埋等。为了降低打包搬运的成本，目前有一种在原地对污染土壤进行密封的技术。这种技术是采用一种在对象区域内通过连续土壤壁(钢板桩、smw连续壁等)将对象区域包围并覆盖的方法。然而这种技术，主要适用于像日本一样地下水位较高的区域，而对于地下水位普遍较低的中国这样的区域则不太适合。在中国，大多采用整体封存的方法进行处理，其花费较大，且要确保最终处理的封存场地也是十分困难的。因此，在中国这种地下水位较低的区域，急需一种施工方法简单、所需成本较小、能在原地封存处理污染土壤的多功能堆土结构。
技术实现要素：
本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种能够在原位置进行污染土壤的封存并有效防止有害物质扩散的多功能堆土结构。其主要通过，挖掘污染土壤后，通过多层的吸附层形成多段夹层结构并防止下雨时雨水中所含污染物质向下方渗透并扩散。因此，较优化的是，为了将降雨雨水渗透量降低到最低限度，在地表面侧的砾石层中夹持有防渗膜，通过该防渗膜能够将降雨的雨水量抑制至5-10％。同时，为了促进污染土壤中有机物的气化、分解具有挥发性有机化合物的微生物以及石油系碳化氢的微生物，还需要确保多功能堆土结构的通气性，因此在底面构建砾石层，并在侧面配置有一定间隔的多个通气用管道。
具体而言，本发明所提供的一种多功能堆土结构，具有污染土壤层被砾石层和吸附层夹持的多层结构。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述吸附层铺设于所述污染土壤层的下方。
通过这种结构，由于污染土壤层的下方铺设有吸附层，因此能够防止土壤中污染物质向下方扩散，且由于污染土壤的上方设置有砾石层，能够保证污染土壤具有一定的通气性，利于土壤中有机物物的挥发，成本较低且施工简单。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述砾石层包括，铺设于所述吸附层下方的第一砾石层和铺设于所述污染土壤上方的第二砾石层。
本发明的多功能堆土结构可优选为，还包括设置于所述多功能堆土结构外侧的中空通道，该中空通道将所述多功能堆土结构围住，且该中空通道的一端与所述第一砾石层连通，而另一端与第二砾石层连通。
通过该优选结构，能够进一步确保密封土壤的通气性，加速污染土壤中有机化合物的气化及微生物的分解。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述第二砾石层中夹设有具有一定锥度的防渗膜。
通过该优选结构，能够防止降雨时雨水中的污染物质渗透至密封土壤中，对密封土壤进行污染，或土壤中污染物质随着雨水的流动向外侧扩散，造成反复污染。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述防渗膜的锥度设定为1％～3％。
通过该优选结构，能够提高降雨雨水量的抑制，将降雨时的雨水向密封土壤两侧引导，从而将降雨时雨水量抑制至5～10％左右。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述防渗膜是以包覆所述多功能堆土结构外侧的形式被延伸设置的。
通过该优选结构，能够防止将雨水向污染土壤两侧导流后，在雨水渗透至密封土壤以外的土壤时，由于土壤结构的因素使得进入地下的雨水向横方向流动，重新进入密封土壤。同时也具备防止地下水流冲入密封土壤，从而使污染土壤受到二次污染，增加吸附层的吸附负担。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述吸附层包括，堆积于所述第一砾石层的上方的第一吸附层和夹设于所述污染土壤层中间的第二吸附层。
通过该优选结构，能够将污染土壤区分为高浓度污染土壤及中低浓度污染土壤，并将高浓度污染土壤设置在上层，中低浓度污染土壤设置至下层，在这种结构下，在自上而下的空气将高浓度污染土壤中的有害物质向下转移时，先经过第二吸附层的第一次吸附，然后进入中低浓度污染土壤，随着其余中低浓度的污染物质，藉由密封土壤的通气性，继续向下转移，并通过设置于下方的第一吸附层进行二次吸附。这种结构下，能够分摊个吸附层的吸附负担。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述第二砾石层与所述污染土壤层之间铺设有盖土层。
通过该选优结构，从上方密封污染土壤，且通过回填盖土层能够在多功能堆土结构的上方建造其他建筑物，例如停车场高尔夫球场等，充分利用单位土地面积的有效使用率。
本发明的多功能堆土结构可优选为，所述第一砾石层的下方铺设有粘土层。
通过该优选结构，粘土层可以作为重金属物质的吸附层，进一步提高污染土壤的净化能力。
本发明还提供一种多功能堆土结构的施工方法，在下述(a)～(f)工序中至少具备下述(a)～(d)工序：(a)挖掘污染土壤；(b)以使砾石层与吸附层夹持污染土壤层的形式铺设各层；(c)在多功能堆土结构的外侧设置中空通道；(d)以夹设于所述砾石层内的形式设置防渗层；(e)在所述砾石层与所述污染土壤层之间铺设盖土层；(f)在所述砾石层的下方铺设粘土层。
针对上述工序，可优选为，所述砾石层包含第一砾石层与第二砾石层；所述吸附层包含第一吸附层与第二吸附层；多功能堆土结构的多层结构中，从下层开始向上层，先铺设粘土层，粘土层的上方铺设第一砾石层，第一砾石层的上方铺设第一吸附层，第一吸附层的上方铺设第一污染土壤层，第一污染土壤层的上方铺设第二吸附层，第二吸附层的上方铺设第二污染土壤层，第二污染层的上方铺设盖土层，在多功能堆土结构的外侧设置中空通道；盖土层的上方铺设第二砾石层；铺设第二砾石层时，以在第二砾石层中间夹设防渗膜的形式进行铺设。
通过上述结构，能够有效控制成本，且易于实施。另外由于该多功能堆土结构具备足够的通气性以及设置有多重吸附层，因此可以有效净化污染土壤的污染物质，同时，由于设置有防渗膜，因此可以防止雨水对密封土壤的二次污染，另，该施工完全能够在原位置的地下进行构件，因此不会对地表面上方的有效利用空间进行额外的占用，可以在密封土壤的上方施工停车场或高尔夫球场等。
本发明采用上述技术，能够实现下述有益效果：
(1)通过多段式吸附层的结构，能够根据污染等级，最大化地抑制污染物质的转移。
(2)通过地表面侧的砾石层、结构外侧的中空通道以及地底侧的砾石层，能够充分保持填充污染土壤内的通气性。
(3)通过保持填充土壤内的通气性，能够对应voc或油分等以及重金属污染等的复合污染。
(4)通过多段式的吸附层以及设置于最下方的粘土层，可以多重防止重金属的转移。
(5)通过设置防渗膜，能够抑制降雨的水量，防渗膜设置于颗粒直径较大的砾石层内，形成为多层结构，从而能够最大限度地发挥防渗膜的功能。
(6)通过将防渗膜设定一定的锥度，能够将雨水向多功能堆土结构的外侧导流，从而将降雨的水量抑制在最小限度。
(7)通过在结构外侧设置有防渗层，能够防止向多功能堆土结构外侧导流的雨水，在进入地下后向横方向流动，从侧面进入密封土壤，对密封土壤进行二次污染。
附图说明
图1是表示本发明所提供的多功能堆土结构的结构示意图。
图2是表示本发明所提供的多功能堆土结构分解后的分解结构示意图。
图3是表示本发明所提供的多功能堆土结构的水平方向的剖视示意图。
图4是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第一实施方式的结构示意图。
图5是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第二实施方式的结构示意图。
图6是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第三实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式的一例进行说明。
图1是表示本发明所提供的多功能堆土结构的一个实施例的结构示意图。
如图1所示，本发明所提供的多功能堆土结构，具备第一吸附层2a、第一污染土壤层1a、第二吸附层2b、第二污染土壤层1b以及盖土层6。这些功能层构成多功能堆土结构的密封净化区域。
在密封净化区域的外侧，还具备：铺设于第一吸附层2a的下方的第一砾石层3a，铺设于盖土6的上方的第二砾石层3b，以及在密封净化区域的外侧作为中空通道的以一定间距设置有连通第一砾石层3a和第二砾石层3b的多个管道4。上述第一砾石层3a、第二砾石层3b及管道4构成多功能堆土结构的空气流通区域，且该空气流通区域包围密封净化区域以使多功能堆土结构的内部具有良好的通气性。
第一砾石层3a的下方还设置有为了进一步吸附土壤中所含重金属物质的粘土层7，从而为净化土壤提供了多重保障。
第二砾石层3b中还夹设有防渗膜5，防渗膜5设置成其中央略微向上方凸起形成有一定的锥度，并在第二砾石层3b的外延处向下方延伸从外侧包围多功能堆土结构，从而形成防渗功能区域。
为了进一步说明该多功能堆土结构，以下通过附图2对该多功能堆土结构做进一步说明。
图2是表示本发明所提供的多功能堆土结构分解后的分解结构示意图。
如图2所示，本发明所提供的多功能堆土结构的优化示例中，其最下层铺设有粘土层7。该粘土层7的主要作用在于密封多功能堆土结构底部，同时，由于粘土具有一定的吸附作用，因此该粘土层7也同时具备吸附污染土壤中重金属有害物质的辅助作用，该粘土层7可以是在施工地土壤中混入10％左右的粘性土所形成的混合土。但根据实际情况，若仅要求密封污染土壤时，则也可以采用混凝土作为底部密封层。
粘土层7的上方铺设有第一砾石层3a。该第一砾石层3a主要作用在于确保密封土壤的底部具有良好的通气性，因此可以是由豆砂石或粒径较大(2-5mm左右)的砾石组成，但不仅限于此，也可以是设置有水平排水通气管道的土壤层，只要是能确保密封土壤中具备良好通气性的结构层即可。
第一砾石层3a的四周边缘侧，具有作为中空通道的以一定间距竖直设置的多个通气用的管道4。该多个管道4主要作用在于确保密封土壤的四周具有良好的通气性，同时也具有一定的排水功能。实际运用中，根据地形情况，各管道4之间的间距也可以不是等间隔。另外，各管道4也可以非竖直状态(比如倾斜状态)地被设置，还可以是不设置管道4，而采用充填设置上述那样的砾石结构，只要是能够确保多功能堆土结构内部具有良好的通气性即可。
在第一砾石层3a的上方，铺设有第一吸附层2a。第一吸附层2a的上方铺设第一污染土壤层1a。
该第一污染土壤层1a为中低浓度的污染土壤，藉由自上而下的流动空气，将第一污染土壤层1a(中低浓度的污染土壤)中所含的污染物质向下转移，并通过第一吸附层2a进行吸附，从而净化污染土壤并防止有害物质继续向下转移。
第一污染土壤1a的上方依次铺设有第二吸附层2b及第二污染土壤层1b，该第二污染土壤层2a为高浓度污染土，与上述相同地，藉由自上而下的流动空气，将第二污染土壤层2b中所含的高浓度污染物质向下移动，并通过第二吸附层2b进行吸附净化(过滤)，形成为中低浓度的污染物质，继续转移至第一污染土壤层1a，并与第一污染土壤层1a中其他中低浓度污染物质一起转移至第一吸附层2a进行吸附，从而净化污染土壤并防止有害物质继续向下转移。
然而，根据实际适用情况，也可以铺设为单一土壤层或三层土壤层，例如，在污染土壤整体浓度不高的情况下，可以仅铺设一层的污染土壤层，并在该污染土壤层的下方铺设一层的吸附层，又例如，在污染土壤浓度非常高的情况下，可以分别区分为高浓度污染土壤层、中浓度污染土壤层以及低浓度污染土壤层，并在各污染土壤层的下方分别设置一层吸附层，从而提高多功能堆土结构的吸附净化(过滤)能力。
第二污染土壤1b的上方铺设有盖土层6，该盖土层6与底部的粘土层7相对应，其主要作用在于密封多功能堆土结构顶部，同时，本发明中，多功能堆土结构的地上空间需要建造停车场或高尔夫球场，因此盖土层6还具备一定的回填土的辅助作用，优选的是该盖土层6选用具有一定通气性的材料形成，例如砂质土，但不仅限于此，例如也可以直接采用施工地的土壤进行回填。进一步地，还可以不设置盖土层6。
上述第一吸附层2a、第一污染土壤层1a(中低浓度污染土壤)、第二吸附层2b、第二污染土壤层1b(高浓度污染土壤)及盖土6构成多功能堆土结构中的密封净化区域，该密封净化区域的作用在于密封污染土壤使污染土壤中有害物质不对外扩散，并一定程度地净化污染土壤中的有害物质。
盖土层6的上方还铺设有第二砾石层3b，且该砾石层通过多个管道4与第一砾石层3a连通，从而形成为包裹密封净化区域外侧的空气流通区域，即、通过第一砾石层3a、第二砾石层3b及多个管道4，整体包裹第一吸附层2a、第一污染土壤层1a、第二吸附层2b、第二污染土壤层1b及盖土6的外侧。通过这种结构，能够使多功能堆土结构的内部保持良好的通气性。
上述第二砾石层3b中设置有防渗膜5，防渗膜5用于防止降雨时雨水渗透至多功能堆土结构的内部，对污染土壤造成二次污染，或使污染土壤中有害物质附随水流向外部扩散，另一方，为了保证多功能堆土结构内部的通气性，因此该防渗膜5还需要具备一定的通气性，因此本实施例中选用旭化成制造的adk系列的薄膜或ak系列的薄膜，但不仅限于此，只要是具有防水通气功能的薄膜即可。
且，第二砾石层3b中设置的防渗膜5，在中央部分向上方略微凸起形成有一定的锥度，通过这种锥度的设计，降雨时，雨水透过地二砾石层3b，并沿着该锥度向第二砾石层3b的四周导流，从而大幅降低雨水渗透量，从而大幅度地抑制雨水渗透至多功能堆土结构的内部将污染土壤中的重金属等有害物质带入地下水等造成二次污染或携带土壤内污染物质向外扩散。通常情况下锥度设置为1-3％左右时，可将雨水渗透量控制至5-10％左右，锥度但并不做特别限定，可以根据适用地域的全年降雨情况进行变更。
另外，第二砾石层3b中设置的防渗膜5在第二砾石层3b的外沿处向下延伸至最低端，防渗膜5犹如一件大的雨披一样，形成为包裹覆盖多功能堆土结构的上表面及四周侧的结构。换而言之，多个管道4的外侧包裹有防渗膜5，该设置于管道4外侧的防渗膜5与设置于第二砾石层3b中的防渗膜5一体形成，并包裹整个多功能堆土结构。
即、多功能堆土结构中，由于位于顶部的第二砾石层3b中设置有防渗膜5，因此可以抑制自上而下雨水(水流)从上方渗透至多功能堆土结构的内部，此外，由于位于四周的多个管道4的外侧覆盖有防渗膜5，因此可以防止渗入土壤中的雨水向多功能堆土结构内部横向渗透。具体而言，降雨量过大时，通过顶部第二砾石层3b中设置的具有一定锥度的防渗膜5，可以将雨水向多功能堆土结构的外侧导流，然而当雨水导流至多功能堆土外侧的土壤时，仍然存在渗透于地下的雨水向水平方向(横方向)流动，从侧面进入至多功能堆土结构的内部，此时，本实施例中由于在管道4的外侧同样设置有防渗膜5，因此可以阻止渗入土壤中的雨水水流从侧面进入到多功能堆土结构的内部。但实际运用中，可根据实际情况例如适用区域的总体降雨量及施工成本等，不将防渗膜5延设于多功能堆土结构的四周。
综上所述，本发明的多功能堆土结构，从水平方向的剖面看，形成为如图3所示的结构，即，中间为密封净化区域，密封净化区域的外周设置有作为中空通道的多个用于通气(或排水)的管道4，管道4的外周包裹有用于防水的防渗膜5，从而形成为大致正方形形状，但不仅限于，根据多功能堆土结构所适用的地形情况，例如，适用于狭长地形时，可以形成为长方形形状，或适用于山丘盆地等大致圆形状地形时，也可以形成为圆形形状。
另外，该多功能堆土结构从竖直方向的剖面看，也大致形成为方形状(如图1所示)，但不仅限于此，同样根据所适用的土壤情况，可以进行相应的变换，例如，随着地下深度的增加，土壤硬度过硬不宜挖掘，则可使多功能堆土结构形成为上宽下窄的倒梯形结构或倒三角形结构，但也可以形成为上窄下宽的正梯形结构等，并不做特别限定。
本发明还提供了一种多功能堆土结构的施工方法，为了方便说明，以下通过附图4、附图5及附图6分别列举了三种实施例。
<第一实施方式>
图4是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第一实施方式的结构示意图。图示中g为地平面，e为施工时挖掘的挖掘面。
如图4所示，本实施方式所提供的多功能堆土结构整个埋设于地平面g下方，具体实施时，在地平面g的下方，沿着挖掘面e进行挖掘，形成为倒梯形形成的挖掘面。但不仅限于此，也可根据实际情况挖掘为正方形或长方形形状的挖掘面。
在挖掘处的底部铺设粘土层7。该粘土层7作为多功能堆土结构的底部密封层，可采用混凝土进行铺设。但优选的是在挖掘而出的土壤中混入10％左右的粘性土所形成的混合土，通过这种形式形成的混合土，由于具备一定的粘性，因此可以吸附污染土壤中重金属污染物质。
在粘土层7的上方铺设第一砾石层3a。该第一砾石层3a主要作用在于确保密封土壤的底部具有良好的通气性，因此可以是由豆砂石或粒径较大(2-5mm左右)的砾石组成，但不仅限于此，也可以是设置有水平排水通气管道的土壤层，只要是能确保密封土壤中具备良好通气性的结构层即可。
沿着第一砾石层3a的外周侧，作为中空通道以一定间距竖直地设置多个管道4，从而在中间包围形成一定的空间。但不仅限于此，也可以是沿着第一砾石层3a的外周侧，四面竖直铺设砾石层或填充层，从而在中间包围形成一定的空间。
在第一砾石层3a的上方，多个管道4包围形成的中间空间内，铺设第一吸附层2a。
在第一吸附层2a的上方铺设第一污染土壤层1a。该第一污染土壤层1a为中低浓度的污染土壤。
在第一污染土壤层1a的上方铺设第二吸附层2b。
在第二吸附层2b的上方铺设第二污染土壤层1b。该第二污染土壤层1b为高浓度的污染土壤。
第二污染土壤层1b的上方铺设有盖土6。该盖土层6与底部的粘土层7相对应，其主要作用在于密封多功能堆土结构顶部，可以采用砂质土，但不仅限于此，也可直接适用施工地挖掘而出的土壤进行回填，密封第一污染土壤1a及第二污染土壤1b。
盖土6的上方铺设第二砾石层3b，该第二砾石层3b的中央略向上凸起。该第二砾石层3b可以是由豆砂石或粒径较大(2-5mm左右)的砾石组成。
在砾石层的上方及多个管道4的外侧整体铺设防渗膜5，此时，该防渗膜5从四周及上表面包围粘土层7、第一砾石层3a、第一吸附层2a、第一污染土壤层1a、第二吸附层2b、第二污染土壤层1b、盖土6、多个管道4以及部分的第二砾石层3b，即，防渗膜5从四周及上表面包围整个多功能堆土结构。
在防渗膜5的上方继续铺设砾石层，从而形成完整的第二砾石层3b。此时多功能堆土结构建构完成。
最后将上述挖掘而出的土壤回填至多功能堆土结构的外侧，恢复地貌原样。此时地平面g的上方可形成为原状，也可铺装沥青用作停车场，或移植地皮用作高尔夫球场等，不做特别限定。
另外，该实施例中多功能堆土结构整个埋设于地平面g的下方，但不仅限于此，也可以是部分功能层裸露于地平面g上方的结构。例如下述第二实施方式所形成的结构。
<第二实施方式>
图5是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第二实施方式的结构示意图。
以下，参照图5对本发明的第二实施方式进行说明，与上述相同地，图示中g为地平面，e为施工时挖掘的挖掘面。另外，本实施方式及下述第三实施方式中，对于与第一实施方式相同的构成要素以相同的附图标记进行标示、并且省略重复说明。
本实施方式中，第二砾石层3b区别于上述第一实施方式，形成为中间部分向上略微凸起的结构，从竖直方向剖视时，成五边形形状。
且本实施方式中，第二砾石层3b并非如上述第一实施方式那样埋设于地平面g的下方，而是形成于地平面g的上方。
因此，通过该第二实施方式可知，本发明所提供的多功能堆土结构中各功能层并不限定为如图1所示那样的长方形形状，根据实际情况也可形成为正/倒五边形或三角形形状等，也可形成为不规则多边形等。同时，该多功能堆土结构也并非必须埋设于地下，也可以是部分裸露于地平面g的上方，甚至于也可以是如下述第三实施方式那样整个建构地平面g的上方。
<第三实施方式>
图6是表示本发明所提供的多功能堆土结构的第三实施方式的结构示意图。
以下，参照图6对本发明的第三实施方式进行说明，
本实施方式下，多功能堆土结构区别于上述第一实施方式及第二实施方式，建构与地平面g的上方，并形成为正梯形的形状。但不仅限于此，也可以是将多功能堆土结构形成为倒梯形形状并整个建构与地平面g的下方。亦或是，形成为六边形形状其一半埋设于地平面g的下方一般建构与地平面g的上方等，根据实际情况，可进行相同或相似的结构变更，并不做特别限定。
且，区别于上述第一实施方式及第二实施方式，第一吸附层2a并不仅限于铺设在多个管道4所形成的中间空间内，也可以是与第一砾石层3a的铺设面积相同地进行铺设，此时多个管道4贯穿第一吸附层2a连通第一砾石层3a(未图示)。
另外，如上所述，也可以不铺设多个管道4，而采用填充层8进行替换。此时填充层8可以选用具有吸附功能的粘性土，但不仅限于此，也可以采用具有通气性的砾石等进行填充。
另外，也可以根据需要在防渗膜5的外周侧建构地质单元9，从而进一步密封或加固多功能堆土结构。但不仅限于此，也可以不采用地质单元9进行加固，而采用缓斜面的堆土建构于防渗膜5的外周侧。
因此，通过该第三实施方式可知，本发明所提供的多功能堆土结构，其整体并不限定于形成为正方形形状，也可形成为梯形状或不规则形状。同时，各功能层的铺设面积也并不做特别限定，也可是各功能层的铺设面积都相同，也可以是污染土壤层略小于吸附层面积等。另外，密封净化区域的外侧也并不限定于需要形成空气流通区域，也可以是如本实施方式那样设置为填充层8并填充粘性土或砾石。另外，防渗膜5的外侧也可以是如本实施方式那样构件地质单元9，但不仅限于此，也可根据实际需要，不进行建构，或根据需要建构为楼梯滑坡等。
上述各实施方式中，作为中空通道，采用了多个管道，这些管道既可以是用塑料或耐腐蚀金属制成的管，也可以是用石头水泥砌成的沟或渠。中空通道也可以是包围多功能堆土结构的用于通气或排水的沟或渠。
最后，上述多功能堆土结构的实施方式及该多功能堆土结构的施工方法的实施方式仅为示例，在不改变本发明宗旨的范围内可以进行各种变更，本发明并不限定于上述实施方式。