从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果牡丹江垃圾场截污坝基础高标准帷幕灌浆的设计与施工(1) 摘要：截污坝工程因其坝内所存水为有毒污染水因此坝的防渗要求较高，根据我国有关环保规范规定：坝及坝基的渗透系数应小于K 关键词：牡丹江 垃圾场 截污坝 标准帷幕灌浆 设计与施工 1 基本情况： 牡丹江市垃圾填埋场截污坝工程于1996年2月完成设计，同年4月开始动工兴建，10月中旬完成了基础帷幕灌浆的施工，次年完成垻体填筑投入使用。从开挖揭示的岩石看整个坝址区以华力西期粗粒花岗岩为基本基岩，有燕山期花岗闪长岩侵入形成岩墙，接触处岩石较破碎，岩石裂隙以压纽性裂隙为主，中等发育。总体看基岩状况良好，开挖后需灌浆段长185m，分20块板，盖板厚80cm、宽500cm，配少量钢筋。为使盖板与基岩粘结牢固在盖板上增设了28锚筋，间距300cm。盖板混凝土为150#.灌浆材料选择因防渗对象不同于一般水库所以帷幕设计的标准较高。按“垃圾场设计规范”规定基底渗透系数K10-7cm。目前一般的帷幕灌浆材料大都采用普通硅酸盐水泥，最近几年为了取得更好的灌浆效果，国内开始发展了细度更高的用于灌浆的水泥材料和用于边加工边灌注的湿式磨细水泥技术，但从现在的工程报道和有关的试验报告看很少有达到K-7cm/s，一般能达到K=10-5-10-6cm/s，因为再细的水泥也是有粒径的。受岩石裂隙宽度及裂隙面粗糙情况的限制一般情况下当水泥颗粒径是裂隙宽度1/31/5时是较容易灌入的。大于时则难以灌入。表-1列出了几种水泥的粒径情况： 表-1 种 类 普通水泥湿磨水泥超细水泥粒径D40-60m由表-1可以看出即使用细度最好的超细水泥一般也难以灌入18-20m宽度的裂隙基岩的裂隙宽度在表面可以用眼观察到，深处则无法观察。但岩石的裂隙宽度与裂隙间距及与岩石的渗透度系数可以用公式1表示： K=VWe3/12PL 其中：K：为渗透系数 Vw：液体容重 p：液体动粘滞系数 ：裂隙宽度 L：裂隙间距 如果实际测得岩石裂隙间距及渗透系数，则很容易得出渗透系数与裂隙宽度的关系。计算结果表明=15-5710-7之间。这说明即使使用超细水泥在一般情况下也是难以达到K-7cm/s的。要达到目的只能使用化学灌浆，因化学灌注材料是真溶液，没有粒径的问题，影响灌注效果的控制因素是浆液的粘度。经过对各种可能利用的化学灌浆材料的分析，我们选择了水电部天津基础工程局科研所1986年研制成功的非碱性水玻璃灌浆材料，其特点是：1.无毒性。2.浆液粘度低，初始粘度为3.浆液胶凝时间可以从瞬时到几十分钟内随意调节。浆液胶凝曲线在开始反应阶段粘度增加不大，待胶凝时粘度突然上升。4.抗压强度pa。5.静水压力下渗透系数可达到10-10cm/s，是一种较好的化灌材料。灌浆帷幕设计帷幕采用水泥与改性水玻璃相结合的灌注方法，即对于要进行灌浆处理的基岩中透水率大于3Lu的部分先进行水泥灌浆，目的是封堵大的岩石裂隙，减小化学灌浆时的吸浆量及增强岩石的整体性，以增强化灌时的灌浆压力。灌浆孔布置两排，排距孔距3m，分两个孔序，先灌下游排，后灌上游排。在水泥灌浆结束后在两排水泥灌浆孔的中间进行化学灌浆，排距，孔距分三个孔序，先灌下游排，后灌上游排，根据K-7cm/s防渗要求确定帷幕灌浆结束后检查孔压水试验应达到透水率小于。进行水泥灌浆时灌浆压力按下式计算： P=P0+Kgh 式中：P：孔段灌浆压力 P0：基岩表层许允灌浆压力 D：灌浆段以上岩石厚度 K：系数取2 ：盖板容重 h：盖板厚 化学灌浆压力比同部位水泥灌浆压力提高pa。 灌浆试验及成果分析 在基坑开挖完毕混凝土盖板浇筑完成后，选择地质上有代表性的第七块板进行了灌浆试验： 1先进行水泥灌浆，灌浆采用孔内循环，浆液水灰比分七级，遵循由稀到浓逐步变级。灌浆分序成果见表-2 水泥灌浆分序成果表 表-2 板块 孔序孔数灌浆长度单位灌入量平均透水率Lu七板下游418/5/上游418/418/从表-2可以看出，随着分序的加密，浆液递减规律非常明显，先灌的下游排序孔的单位吸浆量只相当于序孔的34%，后灌的上游排序孔的吸浆量也只相当于下游排序孔的%。从平均透水率看，随着孔序的加密，递减率在30%以上，水泥灌浆结束后， 基岩的平均透水率仅为，说明水泥灌浆较好地封堵了岩石的较大裂隙。在水泥灌浆结束后10天进行化学灌浆。化学灌浆采用单液填压法，分三序每孔分若干段，段长不超过4m。灌浆的分序成果见表-3化灌分序成果表 表-3 板块 孔序孔数长度cm平均透水率灌入量七板下游450450708100上游2253675灌浆结束后检查孔压水试验成果见表-4。由表-4可见灌浆检查孔压水试验全部达到设计要求。经过几年运行，在进行垃圾场后续工程时，在坝下游打观测孔观测，未发现地下水有被污染情况，证明当初的设计和施工都是较成功的。 结语： 1.牡丹江市垃圾场截污坝工程基岩帷幕灌浆的实践表明：设计高标准帷幕，化学灌浆是一种较好的方式 2.采用较高的灌浆压力和粘度较低的化学浆材是高标准帷幕得以实现的基础。3.先用水泥灌浆处理基岩一方面可以封堵基岩中的较大裂隙减少化学浆材损耗，另一方面也可增强基岩的整体性，为化灌时采用较高的灌浆压力提供保证。4.非碱性水玻璃是一种可靠而又经济的化灌材料。 检查孔压水试验成果表 表-4 孔号段数总长平均透水率孔号段数总长平均透水率检114检11-131-2411-23检213检12-1222312-22检313检13-1232313-22检413检14-1242314-22检513检152523检163检613检173623检183检713检193723检20-13检81320-22823检913923检10-1310-23 课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。