射水法造墻在長(zhǎng)江堤防加固工程中的應(yīng)用

任建華，唐 斌

(1.中國(guó)水利水電第八工程局基礎(chǔ)分局，湖南 長(zhǎng)沙 410017;2.四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610072)

1 前 言

江西省九江市長(zhǎng)江干流江岸赤心堤段加固工程位于長(zhǎng)江中下游結(jié)合部的南岸，設(shè)計(jì)軸線總長(zhǎng)9000 m。本標(biāo)段工程包括用射水造墻的技術(shù)進(jìn)行堤基防滲加固處理、用高壓旋噴灌漿技術(shù)進(jìn)行堤身加固以及采用多頭小直徑攪拌樁改善堤身結(jié)構(gòu)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(zhì)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(zhì)黏土或亞黏土較為密實(shí)。

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

射水法造墻機(jī)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(huán)出渣原理，將泥沙、礫石排出地面，通過(guò)成型器刀口破壞硬地層，修整孔壁，用泥漿固壁，形成一定規(guī)格的矩形槽孔，經(jīng)直管式水下混凝土澆筑和兩序法施工建成連續(xù)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(jiàn)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(jiàn)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(zhǔn)備工作

成墻中心線貼近堤坡腳，平整場(chǎng)地的目的是便于鋪設(shè)軌道與設(shè)備就位，保證槽孔的垂直度小于0.3%。平地預(yù)開(kāi)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(nèi)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(cè)安裝鋼絲刷。護(hù)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(xù)墻的垂直度和接縫質(zhì)量，對(duì)造孔機(jī)械設(shè)備的就位精度和水平調(diào)整提出了較高的要求;根據(jù)不同的地質(zhì)條件，調(diào)整合適的水泵壓力，以保證噴射出的水壓力符合設(shè)計(jì)要求。射水造墻施工要連續(xù)進(jìn)行，避免停機(jī)過(guò)長(zhǎng)造成塌孔事故。成槽深度直接影響截滲效果，是本工程質(zhì)量的重要指標(biāo)。要求每臺(tái)機(jī)組射水成槽穿透卵石層，確認(rèn)至基巖面后務(wù)必下嵌1m，要做好原始記錄。射水法構(gòu)筑地下連續(xù)墻工藝采用二序施工，奇數(shù)槽孔為Ⅰ序孔，偶數(shù)槽孔為Ⅱ序孔。由于本工程下伏基巖為泥巖及泥質(zhì)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(shí)，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(shí)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(jiān)理工程師報(bào)驗(yàn)，經(jīng)合格確認(rèn)后進(jìn)行水下混凝土澆筑。

混凝土嚴(yán)格按設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的配合比進(jìn)行攪拌?；炷翝仓陂g，注意導(dǎo)管的埋置深度，以混凝土沖入導(dǎo)管后隨即有泥漿翻涌出地面為宜，禁止導(dǎo)管拔出混凝土面，避免產(chǎn)生斷墻事故?；炷翝仓恋孛鏋橹埂Ｔ跐仓^(guò)程中，按規(guī)定的頻率及時(shí)真實(shí)地做好混凝土試塊，且妥善養(yǎng)護(hù)。

2.2.4 墻體搭接

一般每個(gè)槽孔為一個(gè)單元。在本工程中，每個(gè)單元槽長(zhǎng)2.02m、寬0.22m，一期槽混凝土澆筑48h后，方可進(jìn)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(xù)墻體，即在進(jìn)行二期槽孔造孔時(shí)，打開(kāi)造孔機(jī)兩側(cè)噴嘴和鋼絲刷子，利用成形器側(cè)向水噴嘴沖洗一期槽孔混凝土的側(cè)面，且反復(fù)刷洗，使一、二期混凝土連接緊密，形成連續(xù)防滲墻。

2.3 射水造墻的質(zhì)量控制

2.3.1 成槽質(zhì)量控制

成槽的各項(xiàng)參數(shù)應(yīng)滿足下列要求:護(hù)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(shè)計(jì)要求，噴嘴不堵塞;孔底沉渣小于10cm;Ⅱ序孔施工時(shí)，成形器的側(cè)向噴嘴要暢通，使Ⅰ序槽墻的側(cè)面能沖洗干凈。

2.3.2 混凝土質(zhì)量控制

混凝土配合比按流態(tài)混凝土設(shè)計(jì)要求控制，骨料為施工現(xiàn)場(chǎng)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(shè)計(jì)要求;成墻厚度大于22cm;墻體抗壓強(qiáng)度R28不小于10MPa;墻體滲透系數(shù)不小于1×10－6cm/s;墻體允許滲透坡降大于50。

3 施工用設(shè)備及材料

3.1 施工設(shè)備

射水造墻設(shè)機(jī)3臺(tái)套，變壓器2套，相應(yīng)的檢測(cè)儀器及設(shè)備，交通工具、辦公設(shè)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(wàn)年江泥實(shí)業(yè)水泥粉磨有限公司的P.O.32.5級(jí)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(jīng)試驗(yàn)室檢試合格。

4 質(zhì)量檢測(cè)

4.1 射水造墻檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表2)

表2 射水造墻質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

4.2 檢測(cè)結(jié)果

(1)材料檢測(cè):進(jìn)場(chǎng)水泥的批量試驗(yàn)表明，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求;

(2)混凝土試塊的強(qiáng)度表明，抗壓強(qiáng)度R28均達(dá)到設(shè)計(jì)要求;

(3)防滲墻開(kāi)挖檢查:根據(jù)監(jiān)理工程師的要求，對(duì)防滲墻首先隨機(jī)定位開(kāi)挖檢查，開(kāi)挖長(zhǎng)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(zhì)量、墻體厚度、墻體垂直度、墻體接縫搭接質(zhì)量。經(jīng)監(jiān)理及施工單位共同檢測(cè)，均符合設(shè)計(jì)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(hào)孔尤其突出，計(jì)算的澆筑混凝土量為11m3，實(shí)際澆筑量達(dá)39m3、43m3及30m3，分別是計(jì)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(shí)13h才能穿過(guò)砂礫層，其中149號(hào)孔造墻達(dá)28h，施工日進(jìn)度平均為2～3個(gè)孔，但在此地段只能維持在0.5～1個(gè)孔/日的進(jìn)度。

6 結(jié)論與建議

堤基防滲處理的方法很多，而射水造墻技術(shù)是一個(gè)投資較省、截滲效果好、施工簡(jiǎn)易的防滲技術(shù)，它既適用于江西省砂礫石層厚的強(qiáng)透水層，對(duì)于其它砂、黏性土層也有較強(qiáng)的適用性。同時(shí)在城市建設(shè)工程、交通工程等也有廣泛的應(yīng)用前景。

根據(jù)九江堤防的施工經(jīng)驗(yàn)，射水造墻的施工質(zhì)量主要是控制以下幾點(diǎn):

(1)垂直度:墻體的垂直與否直接影響墻體下部會(huì)否開(kāi)叉，如墻下部不連續(xù)就起不到截滲效果，因此射水造墻工程對(duì)垂直度這項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)是至關(guān)重要的。施工期間保證墻體垂直度達(dá)標(biāo)的措施主要是:架設(shè)軌道必須穩(wěn)固、平順鉆機(jī)架就位穩(wěn)定、嚴(yán)格調(diào)平;整個(gè)射水成槽的過(guò)程中要經(jīng)常核查垂直度，發(fā)現(xiàn)情況隨時(shí)調(diào)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(shí)必須注意土質(zhì)的層位變化。施工中發(fā)現(xiàn)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(shí)，放慢成槽速度，加大噴射壓力，反復(fù)切削。

(3)強(qiáng)度:水下混凝土的澆筑是土建施工的常規(guī)技術(shù)，應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)范操作，嚴(yán)格控制進(jìn)料的配合比，使其完全符合規(guī)范及設(shè)計(jì)的要求。

(4)二序間的墻體要緊密無(wú)夾縫，措施是放樣準(zhǔn)確無(wú)誤，成形器的所有噴嘴射流正常，造Ⅱ序孔時(shí)必須打開(kāi)成形器兩側(cè)的噴嘴，同時(shí)檢查側(cè)向鋼絲刷的質(zhì)量。