垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计与施工工艺

2.2幕体设计
拦污坝的帷幕灌浆水平长度186m。为了保证幕体能达到可靠的防渗能力，并具有较好的密实性和耐久性，原设计采用双排帷幕，即上游排和下游排（见图1），排距1.0m，孔距2.0m，采用有压重灌浆技术。上游排94个灌浆孔，深入微风化基岩3～5m；下游排95个灌浆孔，深入微风化基岩1～3m。地质勘测资料表明，地下水通过节理裂隙渗透，而主要节理的倾角为60°以上，为使节理裂隙均能被灌浆封闭，孔距不宜太大，设计为2m，上、下游排灌浆钻孔交错布置。

图1拦污坝的帷幕灌浆原设计布孔方案
根据5段灌浆试验成果和两次专家评审意见，并经多方案比较，最后经设计院设计变更确认，在大坝坝基南、北坝肩段增加一排固结灌浆孔（见图2）。其轴线距上游排0.40m，距下游排0.60m，孔距为2.0m，增加38个灌浆孔；在灌浆试验段和断层破碎带位置增加加密灌浆孔16个；在拦污坝北坝肩段北侧，为了防止绕坝渗漏，增加7个灌浆孔（单排），孔距2.0m。

图2变更的帷幕灌浆布孔方案
西面分水岭帷幕原设计为单排帷幕灌浆孔，孔距2.0m，灌浆孔数为36个，采用无压重灌浆技术。根据灌浆试验成果，对断层破碎带段作了既加排又加密的设计变更。加排轴线位于原设计灌浆轴线的上游，排距0.80m，孔距1.0m，布置12个灌浆孔；在原设计单排帷幕的断层破碎带附近增补3个灌浆孔，使原设计灌浆孔加密至孔距1.0m。
3灌浆施工工艺
本工程的帷幕灌浆采用纯水泥浆液“小口径、自上而下、分段钻灌、浆液孔内循环”的工艺。
3.1灌浆材料
水泥采用湖南新生水泥厂生产的42.5MPa普通硅酸盐水泥，经检测，该水泥符合SL62-94灌规的水泥质量标准。灌浆用水采用清洁的山塘水、山泉水或自来水。
3.2主要设备器材
成孔采用100型和150型油压回转钻机。制浆系统由搅拌机与储浆罐组成，储浆罐为配套设备，容积1.2m3，配有3kW电机用于慢速搅拌浆液；灌浆泵为BW250型泥浆泵。此外，配有压力表和旋翼湿式水表。
3.3钻灌方法与工艺
采用金刚石钻头回转钻进成孔，遇断层破碎带以及孔壁坍塌时，采用套管护壁和跟管钻进的方法。帷幕灌浆采用自上而下分段灌浆法。钻灌施工次序遵循逐渐加密的原则，先下游排，后上游排，再中间固结孔，同排孔又分3序孔施工。
（1）灌浆孔孔径及孔深。钻孔开孔口直径一般为Φ91mm，要求不小于Φ75mm，并设置孔口管，根据岩芯的完整情况换径，最小孔径不小于Φ59mm。设计孔深为基本孔深，并以单位透水率q值控制。钻孔均设计为90°的垂直孔，孔底最大允许偏差是：孔深小于或等于20m时，为0.25m；孔深小于或等于30m时，为0.5m；孔深小于或等于40m时，为0.8m；孔深小于或等于50m时，为1.15m。
（2）钻孔冲洗及简易压水试验。当钻完一灌浆段的钻孔后，向孔内下入导管，以大流量清水冲洗孔壁，直至孔口返出清水，再持续10min，且总冲洗时间不小于30min，冲洗压力为0.2MPa。清孔完毕后，进行灌浆前的简易压水试验，试验水压为0.2MPa，每5min读一次数，试验结束的标准是：连续4次读数的压力最大值与最小值之差小于最终值的10%；或连续4次读数的流量均小于1L/min。
（3）灌浆压力及水灰比。设计的灌浆压力见表1、表2。灌浆水灰比可分为7个比级，即5:1，3:1，2:1，1:1，0.8:1，0.6:1和0.5:1。

3.4灌浆工艺控制要点
（1）孔斜的控制。为了保证帷幕的连续性，有效地控制钻孔偏斜十分必要。施工中主要采取了以下措施：采取有效措施保证钻机安装平稳、牢固；开孔前校正钻机立轴角度，经检查完全符合设计要求后方可开钻；开孔、变径时，实行轻压、慢速钻进，待钻进0.5～1.0m后再开始正常钻进；保证孔口管安设的垂直度；在钻孔过程中进行孔斜测量和控制。
（2）钻孔深度控制。钻孔深度按设计深度和终孔段单位透水率q的大小来控制坝基部位以q≤1Lu作为终孔标准，西侧垭口以q≤3Lu作为终孔标准，若压水试验得的q值大于此终孔标准，则需加深钻孔，西侧垭口断层部位的孔深原则上控制在80.0m标高，钻孔深度需经现场监理工程师校测认可。
（3）灌浆段长度。西侧垭口灌浆段长度第1段为0～3.0m，第2段为3.0～6.0m，以后每5.0m一段，终孔段可不受限制，但不超过10m。拦污坝灌浆段长度按下列原则控制：混凝土压盖与基岩接触段段长度控制在2.0～3.0m，以下段长为5.0m，终孔段可不受限制，但不超过10m。