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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
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。
4）水灰比的选择与变换。按设计要求选择了7个比级的水灰比。在灌浆过程中，根据压水试验测得的吸水率大小，选择合适的初始水灰比，一般情况下以5:1稀浆开灌，当单位吸水率较大时，以3:1作为开灌的水灰比，然后根据具体情况逐步加浓，但浆液浓度一般不大于1:1。
（5）灌浆压力。灌浆压力是控制灌浆质量的一个主要因素。在不引起受灌地层产生有害扰动的前提下，尽可能使用较大的灌浆压力。本工程设计的灌浆压力见表1和表2。施工中，压力值取孔口压力表指针摆动的中值，未考虑浆柱压力，这对保证灌浆质量是有利的。拦污坝上游排Ⅲ序孔第5段及以下段的设计压力为1.5MPa，按现有的工艺，下橡胶栓塞止浆较难满足要求，因而灌浆时采用1.3MPa的压力。为了保护好混凝土压盖，混凝土压盖段、接触段和全孔灌浆段的灌浆压力不得大于0.4MPa。西侧垭口部位在进入中风化层后，灌浆压力在表2所示的设计压力值上适当增大0.1～0.2MPa。
（6）灌浆结束标准。当灌浆满足下列要求时，可结束灌浆：在规定压力下，当注入率不大于0.4L/min时，继续灌注60min；或不大于1L/min时，继续灌注90min。
（7）特殊情况的处理措施。帷幕灌浆过程中，当出现地表冒浆、串浆、耗灰量过大、灌浆不起压以及遇到断层破碎带的情况时，采用下列措施处理：采用表面封堵、低压、浓浆、限流等方法；采用间歇灌浆的方法，间歇时间10～30min；两孔之间出现串浆现象时，采取一孔封堵，一孔灌浆，或两孔同时灌浆；采取上述措施处理无效时，则停灌待凝，扫孔复灌，待凝时间视实际情况确定，一般为8～24h，若一次复灌达不到结束标准，则重复待凝、扫孔灌浆，例如，拦污坝下游排67号孔的4.40～10.0m灌段反复待凝灌浆达10次，历时91h，纯灌时间31h05min，注入水泥15.3t；遇断层破碎带时，采用跟管钻进下行法钻灌工艺施工，为了确保灌浆质量，要求终孔段灌浆完成后，每拔一次套管，增加1次全孔灌浆，三层套管增加2次全孔灌浆。
（8）单孔隐蔽工程验收。当各灌段的灌浆满足设计要求后，经施工方自检合格，进行单孔隐蔽工程验收，验收合格后，方可进行下一步封孔工作，否则须重新钻灌施工，直到验收合格为止。
（9）封孔质量控制。封孔时将钻杆置于孔底以上0.5m处，向孔内输入0.5:1的水泥浆，在排尽孔内稀浆且返出0.5:1的浓浆后，提出钻杆，然后于孔口用0.3MPa的压力压入浓浆，直至无空隙为止，一般维持稳定1h以上，再封孔口并做上标记。
4灌浆质量和防渗效果
4.1水泥注入量
随着帷幕灌浆按施工的孔序、排序推进，单位水泥注入量呈明显递减的趋势。北坝肩段下游排的平均单位水泥注入量为95.32kg/m，上游排为60.48kg/m，中间固结排为37.13kg/m；主坝段下游排为102.96kg/m，上游排为52.42kg/m。在北坝肩段下游排，单位水泥注入量大于100kg/m的孔段有14段，占灌段总数73段的19.2%；上游排有6段，占灌段总数73段的8.2%；而中间固结排只有1段，占灌段总数47段的2.1%。上游排比下游排减少11.0%，中间固结排又比上游排减少了6.1%。在北坝肩段下游排，单位水泥注入量小于20kg/m的孔段有37段，占灌段总数73段的50.7%；上游排有39段，占灌段总数73段的53.4%；而中间固结排有34段，占灌段总数47段的72.4%。上游排比下游排增加2.7%，中间固结排又比上游排增加19.0%。这说明，随着灌浆施工的进行，一些较宽大的裂隙己逐步被水泥浆体所充填，灌注浆液的扩散范围不断缩小，可灌性愈来愈差，灌浆效果明显。
4.2单位透水率
为检验施工质量，进行了钻孔压水试验，试验方法同灌前压水试验。共布置了21个质量检查孔，质量检查孔占帷幕孔总数的7.0%。单排帷幕的检查孔沿帷幕中心线布置在两灌浆孔之间；双排帷幕的检测孔布置在两排灌浆孔间的中心线上；在岩石破碎地段、耗浆量大的部位及钻灌过程中曾发生过孔内事故的地段，布置了一定量的检测孔。帷幕灌浆质量要求达到双排帷幕的单位透水率不大于1Lu，单排帷幕的单位透水率不大于3Lu。压水试验检测结果表明，西侧垭口帷幕检测孔3个，压水试验10段，合格9段，合格率90%；拦污坝检测孔18个，压水试验62段，合格58段，合格率93.5％。
此外，在施工过程中发现，随着帷幕灌浆按施工的孔序、排序推进，岩体的渗透性逐渐下降，防渗帷幕逐渐形成。如北坝肩段下游排的平均单位透水率为19Lu，上游排为3.3Lu，中间排为2.4Lu；主坝段下游排的平均单位透水率为3.8Lu，上游排为2.7Lu；南坝肩段下游排的平均单位透水率为9.7Lu，上游排为4.7Lu，固结排为2.1Lu。就北坝肩段而言，上游排的平均单位透水率比下游排下降了82.6%，而中间固结排的平均单位透水率又比上游排下降27.3%。可见，灌浆效果是十分显著的。
