射水法造墻在長江堤防加固工程中的應用

任建華，唐 斌

(1.中國水利水電第八工程局基礎分局，湖南 長沙 410017;2.四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川 成都 610072)

1 前 言

江西省九江市長江干流江岸赤心堤段加固工程位于長江中下游結合部的南岸，設計軸線總長9000 m。本標段工程包括用射水造墻的技術進行堤基防滲加固處理、用高壓旋噴灌漿技術進行堤身加固以及采用多頭小直徑攪拌樁改善堤身結構等。

赤心堤段地層自上而下分布為:堤身填筑土、砂壤土、淤泥質黏土或亞黏土。堤身填筑土較為松散，局部有空洞或縫隙，堤基下部淤泥質黏土或亞黏土較為密實。

本工程射水造混凝土防滲墻工程分為三段:(1)樁號2+220～2+720;(2)樁號4+000～4+900;(3)樁號6+250～6+600。共歷時6個月全部施工完畢。

射水法造墻機的工作原理是:利用高速射流破壞地層，形成水土混合液，采用泵吸反循環出渣原理，將泥沙、礫石排出地面，通過成型器刀口破壞硬地層，修整孔壁，用泥漿固壁，形成一定規格的矩形槽孔，經直管式水下混凝土澆筑和兩序法施工建成連續混凝土防滲墻。

本工程采用射水法造防滲墻的治理范圍及造墻面積見表1。

表1 射水法造墻面積

2 射水造墻施工程序及施工工藝

2.1 射水造墻的工藝流程(見圖1)

圖1 射水法造墻工藝流程

2.2 射水造墻的施工工藝要求

2.2.1 準備工作

成墻中心線貼近堤坡腳，平整場地的目的是便于鋪設軌道與設備就位，保證槽孔的垂直度小于0.3%。平地預開槽位，既是為了成墻定位，又為確保成槽期間保持一定的槽內水頭，防止塌孔。

2.2.2 射水造孔

本工程施工用鉆頭(射水成形器)為202cm×22cm，兩側安裝鋼絲刷。護壁泥漿的容重不大于13kN/m3，含砂量不大于10%。

為保證地下連續墻的垂直度和接縫質量，對造孔機械設備的就位精度和水平調整提出了較高的要求;根據不同的地質條件，調整合適的水泵壓力，以保證噴射出的水壓力符合設計要求。射水造墻施工要連續進行，避免停機過長造成塌孔事故。成槽深度直接影響截滲效果，是本工程質量的重要指標。要求每臺機組射水成槽穿透卵石層，確認至基巖面后務必下嵌1m，要做好原始記錄。射水法構筑地下連續墻工藝采用二序施工，奇數槽孔為Ⅰ序孔，偶數槽孔為Ⅱ序孔。由于本工程下伏基巖為泥巖及泥質砂巖，硬度較小，因此孔深坎入基巖1.0m也直接采用射水法造槽。遇基巖時，提高射水壓力，放慢成槽速度。

2.2.3 水下混凝土澆筑

成槽后必須及時清孔，保證槽底沉淀物厚度不大于10cm。成槽深度必須在自檢后向監理工程師報驗，經合格確認后進行水下混凝土澆筑。

混凝土嚴格按設計與試驗的配合比進行攪拌。混凝土澆筑期間，注意導管的埋置深度，以混凝土沖入導管后隨即有泥漿翻涌出地面為宜，禁止導管拔出混凝土面，避免產生斷墻事故。混凝土澆筑至地面為止。在澆筑過程中，按規定的頻率及時真實地做好混凝土試塊，且妥善養護。

2.2.4 墻體搭接

一般每個槽孔為一個單元。在本工程中，每個單元槽長2.02m、寬0.22m，一期槽混凝土澆筑48h后，方可進行二期槽孔施工。相鄰槽孔采用平接或隼接的方法形成連續墻體，即在進行二期槽孔造孔時，打開造孔機兩側噴嘴和鋼絲刷子，利用成形器側向水噴嘴沖洗一期槽孔混凝土的側面，且反復刷洗，使一、二期混凝土連接緊密，形成連續防滲墻。

2.3 射水造墻的質量控制

2.3.1 成槽質量控制

成槽的各項參數應滿足下列要求:護壁泥漿的密度小于13kN/m3，含砂量小于10%;槽孔垂直度小于0.3%;中心偏差±3cm;槽孔入巖深度不小于100cm;接頭沖洗:沖洗壓力滿足設計要求，噴嘴不堵塞;孔底沉渣小于10cm;Ⅱ序孔施工時，成形器的側向噴嘴要暢通，使Ⅰ序槽墻的側面能沖洗干凈。

2.3.2 混凝土質量控制

混凝土配合比按流態混凝土設計要求控制，骨料為施工現場附近的天然骨料，要求坍落度18～22cm，水泥用量大于380kg/m3，砂率大于40%，水灰比小于0.65;上升速度不小于2m/h;最終高度必須符合設計要求;成墻厚度大于22cm;墻體抗壓強度R28不小于10MPa;墻體滲透系數不小于1×10－6cm/s;墻體允許滲透坡降大于50。

3 施工用設備及材料

3.1 施工設備

射水造墻設機3臺套，變壓器2套，相應的檢測儀器及設備，交通工具、辦公設施等。

3.2 施工材料

施工所用材料主要為水泥、卵石、砂。水泥選用江西萬年江泥實業水泥粉磨有限公司的P.O.32.5級普通硅酸鹽水泥，卵石、砂均為本地的天然骨料，在使用前都經試驗室檢試合格。

4 質量檢測

4.1 射水造墻檢測項目及標準(見表2)

表2 射水造墻質量控制標準

4.2 檢測結果

(1)材料檢測:進場水泥的批量試驗表明，各項指標均符合設計要求;

(2)混凝土試塊的強度表明，抗壓強度R28均達到設計要求;

(3)防滲墻開挖檢查:根據監理工程師的要求，對防滲墻首先隨機定位開挖檢查，開挖長度一般為3m左右，深度2～3m，主要檢查混凝土防滲墻的澆筑質量、墻體厚度、墻體垂直度、墻體接縫搭接質量。經監理及施工單位共同檢測，均符合設計要求。

5 施工中的異常情況及處理辦法

5.1 堤基下存在空洞及滲流通道

這在2+250～2+260段中的81、83、87號孔尤其突出，計算的澆筑混凝土量為11m3，實際澆筑量達39m3、43m3及30m3，分別是計算值的3.6倍、3.9倍和2.8倍。采取的處理辦法是加大混凝土的澆筑量澆至地面。

5.2 堤基下存在腐木及雜物

在4+127～4+319段砂礫直徑較大、卵石集中，平均耗時13h才能穿過砂礫層，其中149號孔造墻達28h，施工日進度平均為2～3個孔，但在此地段只能維持在0.5～1個孔/日的進度。

6 結論與建議

堤基防滲處理的方法很多，而射水造墻技術是一個投資較省、截滲效果好、施工簡易的防滲技術，它既適用于江西省砂礫石層厚的強透水層，對于其它砂、黏性土層也有較強的適用性。同時在城市建設工程、交通工程等也有廣泛的應用前景。

根據九江堤防的施工經驗，射水造墻的施工質量主要是控制以下幾點:

(1)垂直度:墻體的垂直與否直接影響墻體下部會否開叉，如墻下部不連續就起不到截滲效果，因此射水造墻工程對垂直度這項質量指標是至關重要的。施工期間保證墻體垂直度達標的措施主要是:架設軌道必須穩固、平順鉆機架就位穩定、嚴格調平;整個射水成槽的過程中要經常核查垂直度，發現情況隨時調整。

(2)深度:成槽的深度必須嵌入基巖中否則同樣影響截滲效果。射水成墻施工時必須注意土質的層位變化。施工中發現卵礫石層下的基巖是暗褐色泥巖、砂巖，因此本施工段的墻體均嵌入1m。遇較硬巖體時，放慢成槽速度，加大噴射壓力，反復切削。

(3)強度:水下混凝土的澆筑是土建施工的常規技術，應嚴格按施工規范操作，嚴格控制進料的配合比，使其完全符合規范及設計的要求。

(4)二序間的墻體要緊密無夾縫，措施是放樣準確無誤，成形器的所有噴嘴射流正常，造Ⅱ序孔時必須打開成形器兩側的噴嘴，同時檢查側向鋼絲刷的質量。