射水法在壩肩砼防滲墻工程中的應用

張光輝

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

1 工程概況

涇惠渠西郊水庫位于三原縣城以西約2km的清河干流上，可為涇惠渠灌區20.7萬畝農田補水，并擴灌農田3.24萬畝。水庫正常蓄水位420.00m，總庫容3405.5萬m3，調節庫容1984萬m3。大壩為均質土壩壩頂高程428.0m，最大壩高42m。水庫于2003年9月開始蓄水，2005年11月和2006年10月當水庫水位分別蓄至419.54m和419.96m并運行一個月后，壩后右岸399.34m高程排水管滲流明顯加大，水質混濁并帶出泥沙。為防止滲透破壞范圍進一步擴大，保證水庫運行安全，設計對西郊水庫右岸滲漏采用砼防滲處理方案進行處理。

涇惠渠西郊水庫右岸滲漏處理工程，砼防滲墻設計：墻長 178.45m（0+145～323.45），墻厚0.4m，墻頂高程426.5m，底高程390.0m，墻體嵌入壩體6m，且橫穿現有建筑物泄洪排沙洞和溢洪道。砼設計標號C 20，塑性砼物理力指標：容重≥2.2t/m，抗壓強度R≥3.0MPa，彈性模量500MPa～800MPa（28天強度指標）,滲透系數k≤1×10-7cm/s，該工程采用射水法造地下連續墻原理施工。

2 工程地質條件

砼防滲墻設計高程390m～426.5m，墻深36.5m，穿過④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等多層土層，并深入⑩層土3.8m土層巖性分類（詳見表1）。⑩層土為硬塑狀粉質粘土，中低壓縮性，土質均勻，土層穩定，是相對隔水層和砼地下連續墻的墻底持力層。

3 射水法造墻原理、施工工藝及方法

3.1 射水法造墻原理

射水法造墻設備主要由造孔機、砼攪拌機和澆筑機組成的一體機，其工作原理是利用造孔機的成槽器（厚40cm，寬度2.95m）底部射漿噴嘴形成的高速泥漿流切割破壞土層結構，同時利用卷揚機帶動成槽器上下運動進一步破壞土層，并由成槽器下沿刀具切割修整孔壁，泥漿護壁，反循環出渣，形成具有一定規格尺寸的槽孔。槽孔成型后，采用導管法水下澆筑砼成墻。射水法工藝分為奇、偶數槽孔施工，先施工奇數槽孔，再施工偶數槽孔，偶數槽砼澆筑前采用成槽器側向噴嘴和兩側的鋼絲刷沖刷奇數砼墻段側壁，澆筑砼建成砼地下連續墻。

3.2 射水法造墻施工工藝

（1）孔位放樣

軌道鋪設好后，按每段長2.95m將179.95m防滲墻劃分為61段，進行孔位中心放樣。孔距用鋼尺丈量，奇、偶數槽孔中心間距均為2.95m，孔位中心放樣誤差應≤5mm。孔位中心放樣后，用紅漆在前軌外側面上作出標記，然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差，其偏差值應≤3 cm。

（2）成槽施工

成槽的關鍵技術要素有三個——破土、固壁、出碴。

①破土。鉆機就位后，調整校正機架和成槽器鉆桿的垂直度。利用射流泵及成槽器中的射漿噴嘴形成高速泥漿液流泥切割地層結構，泵壓與泵量分別為0.5MPa和400L/min～500L/min，卷揚機帶動成槽器及整套鉆桿系統做上下往復沖擊運動，成槽器頻率為30～50次/min，加速鑿碎地層。

②固壁。施工過程中的孔壁穩定是成孔的關鍵。泥漿固壁利用槽孔內泥漿水位高于地下水位、泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內對孔壁的壓力達到固壁作用，同時泥漿水向外滲流過程中在孔壁上形成泥漿網膜，增大松散地層的粘聚性，起到護壁作用。

③出碴。原地層顆粒與泥漿混合渣漿由砂石泵抽出。槽孔施工至設計孔深后，停止下放成槽器，將成槽器提離槽孔底部50cm左右，繼續噴射凈化后的泥漿。當返循環泵返漿或槽孔內泥漿比重≤1.2g/cm3，含砂量≤10%時，停止清孔換漿，進行下道工序。

（3）砼澆筑

①混凝土拌合。備足砂、碎石、膨潤土、水泥等材料，以保證混凝土澆筑的連續性。拌制的混凝土應具有良好和易性，純攪拌時間不少于1.5min。對入倉時的混凝土應達到以下要求：孔口坍落度18cm～22cm，擴散度35cm～40cm，初凝時間不小于6h，終凝時間不大于24h。

表1 地下砼防滲墻土層分類表

②混凝土澆筑。采用“泥漿下直升導管法”澆筑水下砼。

③槽孔的連接。奇、偶數墻段連接采用平接技術——也就是在同一軸線端側面實現平面對接。射水法造墻一般劃分成雙序槽孔，采用跳槽法施工，即先施工奇數槽孔，在奇數槽孔澆注砼初凝后，為保證墻體有序連接及接縫質量，要求24h～72h之內必須安排設備返回施工偶數槽孔。施工偶槽孔時由成槽器的側向噴嘴不斷沖洗奇數槽砼墻板的側面，形成兩側沖洗干凈的砼面槽孔，澆注砼后奇、偶數槽孔連接成一道完整墻體。

4 射水法造墻質量控制措施

4.1 孔斜控制

要保證射水法成墻的垂直度，對造孔機械設備的就位精度與水平調整必須嚴格復核控制。鐵軌鋪設應平整穩固，前軌外側面距防滲墻軸線0.9m，孔位軌面縱向坡度＜2‰，橫向高差＜1cm。軌道鋪設好后，進行孔位中心放樣，孔距用鋼尺丈量，奇數、偶數槽孔中心間距均為2.95m，孔位中心放樣誤差應≤5mm。孔位中心放樣后，用紅漆在前軌外側面上作出標記，然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差，其偏差值應≤3 cm。造槽過程中必須經常性檢查機架垂直度。

4.2 墻段連接和接縫質量控制

由于該工程墻厚為40cm，所以相鄰墻縫的連接質量和墻體垂直度存在密切關系，對此必須加以重點控制。主要技術措施是控制相鄰槽孔軸線的偏差、垂直度和接頭沖洗質量。軸線偏差主要為控制導墻修筑間距50cm，另外，嚴格控制鋪設軌道。垂直度則是在施工過程中加以監測、控制和調整。接頭刷洗質量在偶數槽孔造孔時進行控制，具體方法為待奇數序槽段澆注的砼初凝后，施工偶數序槽孔時開啟成型器兩側的扇形噴嘴，安裝好兩側的鋼絲刷洗刷兩側奇數槽段的砼面。側向噴嘴距砼面2cm～3cm，噴射流體壓力為 0.5MPa～1.0MPa，反復上下運動，每分鐘20～30次，運動幅度50cm左右，形成兩側沖洗干凈的砼面槽孔，澆注砼后奇數、偶數序槽段連接形成墻體。

5 質量檢驗

陜西省水利工程質量檢測站對射水成墻的墻段采用了兩種方法檢測，一是采用開挖探槽進行觀測和地質調查分析，二是采用超聲波檢測墻體質量。質量檢測報告顯示：塑性砼強度平均值Rn=4.57MPa，Rmin=3.7MPa≥0.85R標=3MPa，Sn=0.366MPa，Cv=0.073＜0.14符合設計和規范要求；防滲墻塑性砼滲透系數平均值K=0.631×10-7；彈性模量平均值E0=724MPa滿足設計要求。

6 結語

涇惠渠西郊水庫右岸滲漏處理工程，砼防滲墻采用射水法成槽，槽寬0.4m，深達38m，成型的槽孔孔壁穩定，水下澆筑砼防滲墻長179.95m，深36.5m，墻面平整，墻體均勻、連續，墻體的接縫緊密，整體防滲性能好。2009年6月，防滲墻工程完工后，墻后滲流水頭降低近1m。2009年6月及10月庫水位已兩次蓄至418m高程以上。根據壩肩滲流監測資料分析，壩后排水溝滲流量變小且穩定，清澈無泥沙，砼防滲墻防滲效果十分明顯，消除了右壩肩存在的滲漏通道，為水庫的正常運行和擴大利用奠定了堅實的基礎。陜西水利