(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201721425787.1
(22)申请日 2017.10.31
(73)专利权人 浙江大学
地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
(72)发明人 李育超 黄根清 杨佳林 于泽溪
陈冠年
(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公
司 33200
代理人 林超
(51)Int.Cl.
E02D 5/18(2006.01)
E02D 31/00(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
(54)实用新型名称
(57)摘要
本实用新型公开了一种水泥-膨润土竖向防
污隔离墙结构。包括水泥-膨润土墙体及其材料
配比，以及设置在水泥-膨润土墙体地表部位两
侧的导墙，水泥-膨润土墙体从地表经高渗透性
岩土层贯穿到相对不透水土层中，在高渗透性岩
土层形成稳定的上游水位面和下游水位面；在水
泥-膨润土墙体和导墙顶面及周围地面的上覆结
构。本实用新型墙体材料兼具含水量高、渗透性
低、抗变形能力强、抗剪强度较高等优点，作业面
小，简化了竖向防污隔离墙施工工艺；制成隔离
墙用于集中污染源地下水渗流调控和污染物扩
散防控，特别适用于上覆压力或地基侧向压力较
大的工况。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 207775867 U 2018.08.28
C N 207775867
U
1.一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，其特征在于：包括置于上游水位面(3)和下游水位面(4)交界处的水泥-膨润土墙体(1)以及设置在水泥-膨润土墙体(1)地表部位两侧的导墙(7)，水泥-膨润土墙体(1)设置在高渗透性岩土层(2)中，水泥-膨润土墙体(1)下部嵌入高渗透性岩土层(2)之下的相对不透水土层(5)中，在高渗透性岩土层(2)形成稳定的上游水位面(3)和下游水位面(4)；在水泥-膨润土墙体(1)和导墙(7)顶面及周围的地面上设置有上覆结构(6)。
2.根据权利要求1所述的一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，其特征是：所述的水泥-膨润土墙体(1)材料为水泥/膨润土/水的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，其特征是：所述的上覆结构(6)为黏土、膨润土、填土或含GCL的复合盖层结构。
4.根据权利要求1所述的一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，其特征是：所述的导墙(7)的材料为现浇的钢筋混凝土。
权 利 要 求 书1/1页CN 207775867 U
一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及地下水渗流调控与地下水土环境污染防控的结构，具体涉及了一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构。
背景技术
[0002]我国经济快速发展同时造成了严重地下水土污染。城市固体废弃物等废弃物集中处置场(特别是，数以万计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，大量工业企业搬迁后所遗留的场地重金属和有机污染物含量显著超标。竖向防污隔离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。
[0003]与美国盛产高品质天然钠基膨润土不同，我国国产天然膨润土绝大多数是钙基膨润土。与钠基膨润土相比，钙基膨润土泥浆的膨润土一般不易分散形成所需的黏性不沉淀悬浮液。在相同条件下，以钙基膨润土或改性钙基膨润土配制的土-膨润土在防渗性、吸附性等多项主要工程特性上不如天然钠基膨润土配制的土-膨润土，难以达到地下污染防控的技术要求。
[0004]土-膨润土、塑性混凝土等竖向防污隔离墙施工过程主要由“开挖沟槽/泥浆护壁、回填/置换泥浆”两个主要步骤组成，施工技术相对复杂。同时，常用的土-膨润土竖向防污隔离墙墙体材料抗剪强度较低，难以承受较大的上覆压力或地基侧向压力，易产生较大变形，影响上述工况下竖向防污隔离墙的完整性和长期服役性能。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于提出了一种水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，以水泥、国产钙基膨润土或改性钙基膨润土及水为主要原料混合制成高含水量、低渗透性、抗变形能力强、抗剪强度较高的竖向防污隔离墙墙体材料，提出了适用于较大上覆压力或地基侧向压力工况的水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构，并简化了常用的竖向防污隔离墙施工工艺，增加有效防控我国地下污染的技术途径。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的：
[0007]本实用新型包括置于上游水位面和下游水位面交界处的水泥-膨润土墙体，以及设置在水泥-膨润土墙体地表部位两侧的导墙，水泥-膨润土墙体设置在高渗透性岩土层中，墙体下部嵌入高渗透性岩土层之下的相对不透水土层中，水泥-膨润土墙体从地表经高渗透性岩土层贯穿到相对不透水土层中，在高渗透性岩土层形成稳定的上游水位面和下游水位面；在水泥-膨润土墙体和导墙顶面及周围的地面上设置有上覆结构(如表面盖层或围堤等)。
[0008]所述的高渗透性岩土层的高渗透性是指渗透系数大于1×10-7cm/s。
[0009]所述的水泥-膨润土墙体材料为水泥/膨润土/水的混合物，部分水泥可由磨细粒状高炉炉渣或粉煤灰替代，替代率为40％～90％质量，其中水泥与磨细粒状高炉炉渣或粉煤灰的质量之和占混合物总质量的15％～30％；膨润土泥浆质量占混合物总质量的70％～
85％，其中膨润土质量占膨润土泥浆质量的5％～10％。
[0010]所述的水泥-膨润土墙体材料为水泥/膨润土/水的混合物、磨细粒状高炉炉渣/水泥/膨润土/水的混合物或粉煤灰/水泥/膨润土/水的混合物。
[0011]具体地，所述水泥/膨润土/水的混合物中，水泥质量占混合物总质量的15％～30％；膨润土与水制成的膨润土泥浆质量占混合物总质量的70％～85％，其中膨润土质量占膨润土泥浆质量的5％～10％。
[0012]具体地，所述磨细粒状高炉炉渣/水泥/膨润土/水的混合物中，磨细粒状高炉炉渣与水泥的质量之和占混合物总质量的15％～30％，其中磨细粒状高炉炉渣占磨细粒状高炉炉渣与水泥的质量之和的40％～90％；膨润土与水制成的膨润土浆质量占混合物总质量的70％～85％，其中膨润土质量占膨润土泥浆质量的5％～10％。
[0013]具体地，所述粉煤灰/水泥/膨润土/水的混合物中，粉煤灰与水泥的质量之和占混合物总质量的15％～30％，其中粉煤灰占粉煤灰与水泥的质量之和的40％～90％；膨润土与水制成的膨润土泥浆质量占混合物总质量的70％～85％，其中膨润土质量占膨润土泥浆质量的5％～10％。
[0014]所述的水泥-膨润土墙体材料渗透系数不大于1×10-6cm/s，无侧限抗压强度大于50kPa且小于1MPa。
[0015]所述的上覆结构为黏土、膨润土、填土或含GCL的复合盖层结构。
[0016]所述的水泥-膨润土墙体是开挖沟槽后灌入水泥-膨润土泥浆经水化硬化直接形成，水泥-膨润土泥浆在开挖沟槽阶段注入沟槽起护壁作用。
[0017]所述的水泥-膨润土墙体厚度0.3m～1.5m。
[0018]所述水泥-膨润土墙体嵌入相对不透水岩土层中，且嵌入深度不小于1.0m。[0019]本实用新型具有的有益效果为：
[0020](1)本实用新型技术方案是以水泥和国产钙基膨润土或改性钙基膨润土为主要原料按一定配比制成低渗透性的竖向防污隔离墙材料，解决在我国天然高品质钠基膨润土短缺条件下低渗透性竖向防污隔离墙墙体材料制备难题。
[0021](2)本实用新型技术方案是以水泥和国产钙基膨润土或改性钙基膨润土为主要原料制成竖向防污隔离墙材料，具有含水量高、抗变形能力强、抗剪强度较高的工程特性，解决上覆压力或地基侧向压力较大工况下墙体产生大变形开裂或剪切破坏的问题。[0022](3)本实用新型技术方案是沟槽开挖护壁的水泥-膨润土泥浆经水化硬化直接形成竖向防污隔离墙墙体材料，即为一步法施工，比“开挖沟槽/泥浆护壁、回填/置换泥浆”两步法施工的土-膨润土、塑性混凝土等竖向防污隔离墙施工简单、作业面小，简化了竖向防污隔离墙施工工艺。
[0023](4)本实用新型水泥-膨润土竖向防污隔离墙可用于城市固体废弃物填埋场、危险废物填埋场、污染场地等集中污染源地下水渗流调控和污染物扩散防控，特别适用于上覆压力和地基侧向压力较大的工况。
附图说明
[0024]附图1为本实用新型的水泥-膨润土竖向防污隔离墙结构的横断面示意图。[0025]附图2为本实用新型的水泥-膨润土竖向防污隔离墙液压抓斗机施工主要步骤示
意图：(a)开挖预留幅之后的一幅沟槽；(b)开挖预留幅沟槽；(c)完成开挖两幅沟槽。[0026]图中：1、水泥-膨润土墙体；2、高渗透性岩土层；3、上游水位面；4、下游水位面；5、相对不透水岩土层；6、上覆结构(如表面盖层或围堤等)；7、导墙；8、液压抓斗机。
[0027]附图3为本实用新型的实验例28天龄期水泥-膨润土渗透系数与磨细粒状高炉矿渣替代水泥比率的关系。
[0028]附图4为本实用新型的实验例28天龄期水泥-膨润土无侧限抗压强度与磨细粒状高炉矿渣替代水泥比率的关系。
具体实施方式
[0029]下面结合附近图与具体实施方式对实用新型作进一步详细描述：
[0030]如图1所示，本实用新型具体实施包括在高渗透性岩土层2设置的竖向的水泥-膨润土墙体1，该墙体嵌入其下的相对不透水土层5，在高渗透性岩土层2形成稳定的上游水位面3和下游水位面4，还包括设置在水泥-膨润土墙体地表部位两侧的导墙7，并且在水泥-膨润土墙体1和导墙7的顶面及周围地面上铺设上覆结构6。
[0031]水泥-膨润土墙体1是实现防控地下污染功能的主要部分，布置在高渗透性岩土层2，厚度0.3m～1.5m，并嵌入相对不透水岩土层5的深度不小于1.0m，渗透系数不大于1×10-6cm/s，无侧限抗压强一大于50kPa且小于1MPa。水泥-膨润土墙体1的材料为水泥/膨润土/水的混合物、磨细粒状高炉炉渣/水泥/膨润土/水的混合物或粉煤灰/水泥/膨润土/水的混合物，在上述混合物中添加木质素磺酸盐可提高流动性、
延缓凝结时间。一般地，水泥与磨细粒状高炉炉渣或粉煤灰的质量之和占混合物总质量的15％～30％，膨润土泥浆质量占混合物总质量的70％～85％，干膨润土质量占膨润土泥浆质量的5～10％。其中，部分水泥可由磨细粒状高炉炉渣替代，磨细粒状高炉炉渣可延缓硬化速度，替代率为60％～80％时混合料渗透系数可会比无替代材料的混合料低一个数量级；部分沙发可由粉煤灰替代，粉煤灰可增大混合料固体含量，具有良好的耐干燥性和比磨细粒状高炉炉渣更好的耐化学侵蚀性。
[0032]导墙7的主要作用是防止竖向防污隔离墙沟槽开挖时浅部沟槽两侧地基土坍塌落入沟槽，并在开挖沟槽过程中导向作用。导墙7应采用现浇混凝土结构，混凝土强度等级不应低于C20，厚度不应小于200mm，采用双向配筋，顶面宜高出地面100mm，且应高于地下水位0.5m以上，导墙净距应比竖向防污隔离墙设计厚度加宽30mm～50mm。
[0033]上覆结构6的主要作用是防止竖向防污隔离墙受到侵蚀、发生脱水开裂，以及各种形式干扰，直接位于水泥-膨润土墙体1和导墙7的顶面及周围地面之上，材料主要是黏土、膨润土、填土或含GCL的复合盖层结构。如上覆结构为表面盖层，厚度0.3m～0.6m。[0034]本实用新型的具体施工过程如下：
[0035](1)根据水泥-膨润土竖向防污隔离墙平面布置图，平整场地，必要时在施工机械路线上填筑路基，提高地基稳定性，在地面上绘制水泥-膨润土竖向防污隔离墙的水平中心轴线。
[0036](2)制备水泥-膨润土泥浆，宜采用高速胶态剪切混合机，转速宜大于1400r/min，混合后需进行4h
～8h的水化，加水泥前宜充分水化膨润土。
[0037](3)竖向防污隔离墙沟槽开挖，采用液压抓斗机、挖掘机等机械作业。开挖的沟槽
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