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使用防渗土工布垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计与施工工艺

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使用防渗土工布垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计与施工工艺

发布日期:2017-05-22 17:34 来源: 点击:

使用防渗土工布垃圾填埋场帷幕灌浆防渗工程的设计与施工工艺


某城市垃圾填埋场距市中心32km,占地面积约0.15km2,填埋容量为246万m3,服务年限约3035a,日处理垃圾能力为110to该工程的主要构筑物拦污坝的高程为95.0m,坝长185.7m,最大坝高为20.5m。

该垃圾填埋场三面临山,其场区为一独立的范围很小的水文地质单元,汇水面积仅130km2,单元内的水源主要为天然降水,由地表水与地下水构成。为保证在填埋场服务年限内,填埋场上部的地表水不受垃圾的污染并及时排出场外,同时应减少渗入垃圾场的渗沥水量,在场内周围最高填埋线以上,设置环库截洪沟。为防止渗沥液通过岩石裂隙向场外渗漏,造成区域地下水受到污染,在垃圾场出口处设置浆砌石防渗拦污坝。为及时把库内污染的雨水和垃圾渗沥液排出至库外处理,在库底设置有纵向导渗排水主暗沟管,在主暗管的两侧设有较多的横向导渗沟和竖向导渗井与主管相通。

垃圾填埋场内的防渗可分为水平防渗和垂直防渗两大类。水平防渗是在场地内用人工合成材料(如聚乙烯土工膜)做防渗铺垫,其工程造价高,且施工工艺复杂,技术要求高。本填埋场场址出口谷宽140m左右,场地内地层表层为粘性土体,多为耕植土层,属弱透水层,下伏的砂性士、强风化花岗岩和中等风化花岗岩,透水性较强,下部则为透水率小于1Lu的微风化花岗岩,岩石致密坚硬,耐溶蚀性强,可用作相对不透水层,因此,设计采用了工艺技术成熟的垂直灌浆帷幕防渗方案,其优点是工程量小,投资省,加上帷幕前后的水压差不大,帷幕承受的压力小,有利帷幕的稳定。

1填埋场场区工程地质概况

(1)地形地貌。填埋场场区为构造侵蚀剥蚀的丘陵,整体地势为一近东西向冲沟,南、西、北三面环山,西北高,东南低,区内最高点标高270.1m,沟谷开口向东。南、北两侧为丘陵,山坡北陡南缓,自然坡度在10°~20°,南面山坡植被发育,北面山坡杂草丛生。西向有一马鞍形分水岭,垭口高程127m,东冲沟谷底较为开阔,至拦污坝处,谷宽80~140m,谷长450m,自然坡降约0.3,往下为农田和村庄。

(2)工程地质条件。本工程的地质条件简单,岩土体类型可划分为土体和岩体。土体分粘性和砂性土。按结构分双层和单层结构。单层结构土体主要由残坡积物组成,以砂土为主,主要分布于山坡坡脚,土体松散一中密,厚度为1~6m.双层结构土体主要分布于沟谷地带,上部为粘性土体,为粉质粘土、砂质粘土,厚度为1~3m,表部多为耕植层,下部为砂性土,岩性主要为砾沙、中粗沙,松散饱水,厚度为1~3m.岩体主要为二云母二长花岗岩,上部为强风化层,厚度为1.3~8.0m,中风化层厚度为0.3~12.4m,其下部为微风化花岗岩。场内较发育的节理为NE向和EW向,倾角在60°以上,发育深度为14~16m,局部可达23.5m,两侧山坡仅3~4m,其裂隙的导水性直接影响拦污坝的渗漏。

(3)水文地质条件。场区水文地质简单,地下水类型有松散岩类孔隙水和花岗岩裂隙水两大类。松散岩类孔隙水主要分布在沟谷底部和两侧山坡,含水层岩性为冲洪积砂土或残坡砾砂、粗砂,含水层厚度为1~3m,含贫乏的孔隙潜水,地下水位的埋深0~2m.单井水量20~80t/d,受大气降水及花岗岩裂隙水补给,沿冲沟向下游排泄。花岗岩裂隙水含水层构造裂隙发育,潜水流量为0.02~0.8L/s,受大气降水补给,向沟谷排泄。

(4)特殊地质构造。根据工程勘察报告以及帷幕灌浆试验钻灌孔揭露的情况,垃圾填埋场库区内存在一条近东西的断层破碎带。该断层破碎带走向近东西向,破碎带宽度约2.0m,与拦污坝和西侧垭口帷幕轴线近似垂直,倾向南,倾角为84°~87°。在各试验钻孔中均见有断层角砾岩,角砾成份以石英为主,角砾粒径一般3~10mm,呈棱角状、次棱角状,泥质胶结。在断层带及其附近,取样岩芯破碎,裂隙发育,裂隙多呈垂直状。

2帷幕灌浆防渗工程的设计

2.1防渗帷幕灌浆线路选择

根据水文地质条件,有3个部位需要采取防渗措施,即拦污坝基和南面山脊和西面垭口。本文重点介绍拦污坝的坝基和西面垭口的防渗帷幕灌浆。设计帷幕线平行于坝轴线,谷槽部份帷幕线距坝轴线3m,两岸山坡部份距坝轴线为2m。在坝基设置混凝土压重平台(厚度2m,向上游伸出宽4m)作为灌浆工作面。

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。

防渗土工布

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