射水法建造薄型混凝土防滲墻,是近十生年來才發(fā)展并日趨完善的建造地下連續(xù)墻的新工法.該工法具有工藝合理,工序銜接緊密, 設備配套完整且自成系統(tǒng),適應地層范圍廣,成墻垂直精度高,施工布置靈活,事故處理難度小及造墻性價比高等顯著著優(yōu)點.在1998年歷史罕見的特大洪水過后,在長江,贛江,鄱陽湖等國內(nèi)重要堤防加固工程中,得到廣泛采用,取得了較好的社會經(jīng)濟效益. 本人通過在長江委長江建管局1999年度招標實施的安徽同馬大堤第二標段加固工程(以下簡稱同馬大堤二標),2000年度招標實施的湖北荊南長江干堤第三標段加固工程(以下簡稱荊南長江干堤三標)的施工中,經(jīng)過施工探索總結(jié),針對具體的堤形和地質(zhì)特點及施工設備現(xiàn)狀等,結(jié)合施工質(zhì)量控制,提出了自己的一些見解,在工程上得到采納和改進,取得了令人滿意的效果,比較圓滿地完成了合同施工任務:同時,對射水建造薄型混凝土防滲墻進行了大膽的展望與設想,有待在今后的工程實踐中繼續(xù)總結(jié)和改進,百尺竿頭,更進一步.

（1）射水造墻機射水造墻機一般由正反循環(huán)泵組、造槽機、拌合澆筑機三部分組成,各自安裝在獨立的平臺上,三個平臺均用滾輪支承在同一條鋼軌上,鋼軌與防滲墻軸線平行、布置在墻軸線一側(cè),作業(yè)面占地寬3.5～4.5m.以ＣＳＦ—３０型射水造墻機為例，主要設備性能和技術參數(shù)見下表。

（2）造槽和成墻原理 造槽原理：通過正循環(huán)泵抽吸泥漿池內(nèi)的泥漿，經(jīng)正循環(huán)管至成型器底部噴咀射出而產(chǎn)生的泥漿射流作用，及主卷揚提落成型器產(chǎn)生的重力沖擊作用，聯(lián)合沖切、破碎地層：由于正循環(huán)流量大，槽孔內(nèi)的泥漿射流隨成型器往復沖擊式運動而產(chǎn)生劇烈 產(chǎn)動，使槽孔底部渣漿呈翻流狀態(tài)，加上成型器底口呈倒三角形具有聚渣作用，因此，攜帶粗顆粒的渣漿或濃度較大的渣漿因比重較大聚向槽底中心，可從反循環(huán)抽吸口經(jīng)反循環(huán)管、砂石泵（反循環(huán)泵）抽排至排渣池，而攜帶細顆粒的渣漿或濃度較小的渣漿可從槽口隨泥漿溢了，砂粒沉積在泥漿溝內(nèi)，由人工清至排渣池：泥漿經(jīng)沉淀后流回泥漿池重復利用，并可充分利用成型器自身的往復運動自行造漿，即在槽口直接往槽內(nèi)加入粘土、燒 等制漿材料，由成型器自行造漿，保持泥漿具有良好的固壁性能：造槽過程中，成型器同時在不斷修整槽形，使槽孔形狀呈比較規(guī)則的矩形柱。成墻原理：射水法造槽的成型器本身為規(guī)則的矩形板，因此經(jīng)每一輪循環(huán)工序（包括直升導管法混凝土澆筑）后將形成一個個單墻，單墻自身的連續(xù)連續(xù)性是有保證的，那么如何將一個個單墻組成完整連續(xù)連續(xù)的防滲墻呢？射水法是這樣做的：一是依靠設備自身的軟硬導向確保造槽鉛垂、各單墻位于防滲墻軸線的同一立面上，軟導向即主卷揚通過鋼絲繩連接成型器、正反循壞鉆管，保持低重心狀態(tài)下自由提落該重力進行沖擊造槽：硬導向即造槽機通過導向門架和門架上滑動的小車對正反循環(huán)鉆管始終施加導向作用，使造槽垂直精度得以提高。二是在成型上設計了側(cè)向噴咀和可拆 式鋼絲刷，以便在二期槽孔造槽過程中對一期墻端面進行沖洗、刷洗，即在一期槽造槽過程中必須打開側(cè)和噴咀、安裝上鋼絲刷，并且事先控制好一、二期槽間的施工預留縫寬值，確保接縫刷洗有效和一、二期墻體良好對接。

（３）射水法建造薄型塑性混凝土防滲墻工序流程和各工序施工方法

１.施工工序流程 測量放線、先導孔施工 槽段劃分、射水造墻機安裝就位 造一期槽孔 清孔驗收 泥漿下混凝土澆筑…… 射水造槽機就位 造二期槽孔 清孔驗收 泥漿下混凝土澆筑。

(1)測量放線’先導孔施工通過布設測量導線或測量控制網(wǎng),精確施放防滲墻軸線控制點,定出防滲墻軸線。先導孔一般采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機配合金鉆頭鉆進’套管固壁,鉆取地層芯樣,探明地層界線,確定防滲墻 線.。要求盡可能減少對原狀地層芯樣的擾動,以準確探明相對不透水層界限和各地層地質(zhì)情況.

(2)槽段劃分’射水造墻機安裝就信位槽段劃分以一、二槽間施工預留縫寬值宜小不宜大為原則.在射水造墻機就位緊固定位器前,先平整夯實射水造墻機作業(yè)面, 鋪軌水平,調(diào)校造槽機平臺水平,精調(diào)造槽機導向門架鉛垂,天輪’導向門架中心’平臺口定位中心同在一條鉛垂線上.

(3)造糟造槽方法己如前述,必須滿足槽孔垂直度’槽深‘槽寬等要求,且鋼絲刷保持完好.

(4)清孔驗收利用設備自身的正反循環(huán)系統(tǒng)進行換漿清孔,滿足槽內(nèi)固壁泥漿性能指標’槽底淤積厚度’接縫面刷洗等質(zhì)量要求

(5)泥漿下混凝土澆筑采用人工推車運料入拌合機料斗, 拌合機拌制混凝土,利用澆筑機電動葫蘆下人導管、固定在澆筑平臺上,再吊運混凝土澆筑成墻,施工方法基本同常規(guī)直升導管法水下混凝土澆筑。對混凝土原材料質(zhì)量、拌合和澆筑工序質(zhì)量都要嚴格控制，務必按施工要求嚴格操作，對澆筑過程中的任何異常現(xiàn)象都要密切注視，果斷采取措施，防止發(fā)生質(zhì)量事故。

(1) 施工布置及勞動定員規(guī)劃施工總布置時,首先要考慮射水造墻機作業(yè)面與場內(nèi)運輸?shù)缆返牟贾?避開二者間的矛盾:其次要規(guī)劃泥漿池、排渣池布置,一般要滿足不損傷堤身、堤基,符合堤管部門和環(huán)保方面要求的原則.如同馬大堤二標,設計防滲墻軸線位于外堤腳灘地,因場地較寬,在臨河測布置了專門的場內(nèi)運輸?shù)缆?在緊靠防滲墻軸線的一側(cè)布置射水造墻機作業(yè)面,在作業(yè)面與場內(nèi)運輸?shù)缆烽g布置泥漿池、排渣池及原材料堆場。又如荊南長江堤三標,設計防滲墻軸線位于堤頂,通過合理化建議將原設計墻軸線稍向堤內(nèi)側(cè)平移但保證其位于堤中心線外側(cè),從面可將射水造墻機作業(yè)面布置在堤頂墻軸線外側(cè),堤頂內(nèi)側(cè)作為場內(nèi)運輸?shù)缆?在作業(yè)面后方及堤坡布置原材料堆場,將泥漿池、排渣池布置在距堤外腳1～5M范圍內(nèi)的灘地上并壘筑而成,待完工且渣漿固結(jié)后經(jīng)人工修整,使其與外灘地平順銜接,可兼作為外浸臺,對大堤安全有利.既簡化了施工布置,又因勢利導對棄渣加利用.。勞動定員:根據(jù)施工經(jīng)驗,每班射水造槽定員8人,混凝土澆筑定員12人,合計20人,每臺機定員45人(每日二班制,計入技術管理人員).

(2)試驗段施工在大面積鋪開施工前,一般應選擇在代表性的地段先進行試驗段施工.通過試驗段施工(包括質(zhì)量檢查),可求得如下重要參數(shù)或施工依據(jù)(1) .槽段長度、鋼絲刷尺寸是否合適:(2) .混凝土施工配合比,墻體力學性能能否滿足設計要求:

(3) 接頭刷洗及墻體接縫質(zhì)量得到驗證:

(4).對地質(zhì)情況有更準確掌握:

(5)進度,質(zhì)量,工藝,組織措施是否適當配套:

(6) 質(zhì)量,工期,安全能否得到保證等.

 

1 鋼絲刷刷洗,射流沖洗射水法剛興起時處理接縫面,僅靠在二期槽造 成型器側(cè)向噴咀的泥漿射流,沖洗一期墻端面上的地層泥屑,泥皮,射流壓力為0.35～0.40MPa,使二期墻新混凝土與一期墻老混凝土對接成連續(xù)墻.在同馬大堤二標防滲墻施工中,我們采取了在成型器肩部(高1.2m)對稱安裝一副鋼絲刷,加強接縫刷洗效果,因?qū)偕靶缘貙?經(jīng)檢查接縫質(zhì)量良好:在荊南長江干堤三標防滲墻施工中,針對地層中粘粒含量較高,我們采取了在成型器側(cè)向噴咀下言方(高0.6m)再加裝一副鋼絲刷,進一步加強接縫刷洗,滿足了質(zhì)量要求.但是,對接縫面的處理工作仍有待加強,因為目前對接縫面質(zhì)量檢查還限于上半部甚至上部,難以全面代表中底部接縫質(zhì)量.

2準確控制二期槽造槽時的施工預留縫寬值針對不同地層地質(zhì)特點,根據(jù)試驗段的試驗成果確定出適宜的施工預留縫寬值.該值對于粘性土地層一般為2..0～5.0cm,對于砂性土地層一般為4.0～8.0cm.即若成型長度為2.00m,則對粘性土地層,一期槽長2.00m,二期槽長2.04～2.10m:對砂性土地層,一期槽長2.00m,,二期槽長對2.08～2.16m,二期槽施工時兩側(cè)的施工預留縫寬值應相等.一般該值宜小不宜大,但過小可能造 成二期槽造槽難度急劇增大,頻繁出現(xiàn)夾鉆等現(xiàn)象.

3防滲墻急轉(zhuǎn)彎處墻體搭接由于鋼軌的柔性和射水法造墻可建造折線形連續(xù)墻特點,因此射水法造墻可以較好地擬合設計的曲線形防滲墻.但對于曲率較大的防滲墻段,射水法一,二期墻體搭接時應按墻中心線處二期槽施工預留縫寬值為零的原則劃分槽段長度,即在二期槽造槽過程中需切去一期墻凹側(cè)的墻體.總之,必須通過合理劃分槽段長度,準確定位造槽機,嚴格控制造槽偏斜,加強二期槽施工中鋼絲刷的機械刷洗作用,并結(jié)合射流沖流,才能保證一,二期墻良好對接.

(4)造槽偏斜控制對薄型(厚度 30cm)混凝土防滲墻,造槽的垂直精度是決定能否形成地下連續(xù)墻和保證墻體搭接厚度要求的關健,對同馬大堤二標的砂卵石復雜地層,造槽偏斜控制是施工中的主要難題之一.通過施工總結(jié),必須從如下方面進行控制:首先在平整夯實作業(yè)面地坪后鋪軌找平,再調(diào)校造槽機平臺水平后,檢查成型器導向門架鉛垂精度,檢查天輪,門架及臺口導向中心是否在同一鉛垂線上,檢查正反循環(huán)鉆管是否成直線,連接是否緊密同軸,精校后鎖固定位:第二,造槽操作力求精良,操作主卷揚要穩(wěn),準,即使其頻率,沖程穩(wěn)定,放繩恰到好處,正反循環(huán)鉆管間加連接撐卡,提落成型器過程中正反循環(huán)流量保持穩(wěn)定并同時工作,使其施加給成型器的力基本對稱,控制造槽進尺均勻,保持槽底不產(chǎn)生過多沉渣,在造槽過程中加強槽形修整等:第三,定時檢測泥漿指標,保持良好的固壁性能,并注意槽口保護,防止塌槽破環(huán)槽形:第四,隨時注意觀察偏斜情況,從反循環(huán)排渣,造槽進尺速度方面掌握地層特性,防止發(fā)生擴徑,縮徑,偏斜及其他異常情況,每次加鉆管時都應測記偏斜值:第五,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)偏斜(偏斜率>3時,必須立即采取措施糾偏,一般采取提起成型器自上往下修正偏斜的槽段,或要機臺口人為反向別鋼絲繩修孔,或提出成型器焊臨時扶正器修孔等方法.

(5)針對特殊地層的造槽改進1 遇夾卵漂石或木樁,塊石的復雜地層在同馬大堤二標的潭子湖堤段遇到了最厚達9.1m的卵漂石地層,超徑石(d>10cm)含量達30%～50%,最大粒徑超過30cm,該地層深度位于15～20m以下:在石牌堤段遇到了老潰口堤段,地層中夾雜塊石,未朽木樁.該二特殊堤段施工中,均產(chǎn)生造槽工效極劇下降,混凝土澆筑充盈系數(shù)大增,偏斜率大增,塌槽嚴重,成型器,鉆管,埋線膠管,砂石泵損環(huán)嚴重,反循環(huán)管路被頻繁堵塞等現(xiàn)象.

一是通過在成型器底刃部加焊彈簧鋼板,高強螺紋鋼齒,硬質(zhì)合金鋼齒,加長成型器等措施加重,增強成型器,以增加其沖擊破碎超徑石能力,提高導向性能:

二是加大固壁泥漿比重,粘度,通過平衡槽壁側(cè)壓力固壁,并適當減小射流壓力(二期槽造槽過程中加鋼絲刷的機械刷冼作用予以彌補其作用),以保持槽壁穩(wěn)定:

三是改善反循環(huán)管路,在反循環(huán)抽吸口加焊鋼板隔架攔(在)超徑石,增大反循環(huán)管彎頭的通孔直徑,減少彎頭數(shù)量,降低機上反循環(huán)管安裝高度:

四是精心操作,控制成型器沖擊行程適當,正反循環(huán)配合一致,隨時觀察,勤于檢查設備性狀和造槽異常情況,及時排除故障,保證各部正常運轉(zhuǎn).經(jīng)對比,采取上述措施后,造槽工效提高了80%以上,混凝土澆筑充盈系數(shù)降低了40%,效果顯著.2遇老粘土或弱風化基巖 混凝土防滲墻深度,一般要求伸入相對不透水層中一定深度.相對不透水地層,一般較致密,堅韌,如同馬大堤二標為泥質(zhì)砂巖,砂泥質(zhì)礫巖,荊南長江干堤三標為老粘土,在造槽過程中這種地層常表現(xiàn)出較強的”柔性, 彈性”,造槽進尺速度極為緩慢.采取在成型器底刃上焊接長鋼齒,必要時將齒尖制做成倒剌形,一般能收到良好的效果.3遇到松軟砂層塌孔現(xiàn)象嚴重及預防堤身壁裂在松軟砂層造槽時單靠射流和成型器自重就可獲得較快進尺,但提起成型器后槽孔又多半被塌沒.采取措施除了提高泥漿比重,粘度,穩(wěn)定性外,還應降低射流壓力,特別是二期槽施工中側(cè)向噴咀的射流可能具有破環(huán)性,另外,需要減小成型器的沖擊行程,平穩(wěn)操作,盡可能減小機臺振動力,及時往槽內(nèi)補漿,盡快完成造槽,混凝土澆筑.防止堤身壁裂措施同上.由于射水法單槽長度較小,采取上述措施一般能夠避免堤身劈裂現(xiàn)象

6直升導管法混凝土澆主要控制好混凝土拌合物的質(zhì)量和澆筑過程中的混凝土壓差與導管埋深.一般開澆時準備好足夠的混凝土量,用球體或柱體隔離,使混凝土出導管后一舉將導管底口埋深不小于0.3～0.5M:澆筑過程中控制導管埋深為2～4M。