射水造墻在堤防加固防滲工程中的應用

陳海波

（南京水利科學研究院 210029）

王海鵬

（江蘇南水土建工程公司 南京 210029）

盛東升

（南京水利科學研究院 210029）

1 概述

鄱陽湖區樂豐聯圩珠湖段，由于堤基有較大的滲透性，歷年洪水期在堤后背水坡腳附近地面或較遠的池塘、洼地等處，出現冒水冒砂的“泡泉”現象，即在汛期高水位時，砂性土在滲流力作用下被水流不斷帶走，形成管狀滲流通道的現象。以往臨時性的治理辦法是在“泡泉”出口處蓋重壓滲，但不能從根本上解決問題，往往此消彼長。1998年洪水期“泡泉”數量較以往更多，危害更嚴重。為徹底解決地基滲漏問題，設計上采用了射水法造混凝土墻對該堤段進行截滲處理。該工程于2001年11月開工，因施工期間有兩次洪水淹沒施工平臺，致使兩次停工，最后完工日期為2002年12月。

2 地質狀況

根據設計單位提供的地質剖面圖，堤腳以下地層在豎向作如下分層：

a.粘土層。棕黃、褐黃等色，中等密實，厚度約0～10.3m，部分地段在粘土層上部覆蓋有壤土層，下部和層中夾有厚度不超過1m的淤泥質粘土層或淤泥層。該層滲透性差，屬弱透水層。

b.細砂層。棕黃色，厚度約0～7.4m，屬強透水層。

c.中砂層、粗砂層和砂卵礫石層。在細砂層（或粘土層）和砂巖之間不規則分布有中砂層、粗砂層和砂卵礫石層，厚度約8.5～16.4m，屬強透水層。其中卵石最大粒徑達100mm，磨圓度較好。

d.第三系砂巖。紫紅色，泥質結構，表層強風化，埋深約18.6～24.1m，屬弱透水層。

3 設計簡介

防滲加固范圍分500m、900m、350m三個獨立的施工段，共1750m，處理深度17～24.6m，防滲面積近4萬m2。防滲墻中心線與大堤走向一致，靠近堤外腳。防滲墻槽孔均為垂直孔，孔斜率小于0.3%，防滲墻嵌入基巖的深度不小于1.0m。成墻厚度不小于22cm，抗壓強度R28≥10MPa，墻體滲透系數K≤1×10-6cm/s，墻體允許滲透坡降J≥50。

4 施工工藝與技術要求

4.1 施工設備

采用CSF—30型薄璧防滲墻造墻機，主要由成槽機、水泵組、混凝土澆筑機三大部分組成，并且全部安置在鐵軌上，其中成槽器長200mm、高1800mm、厚200mm。該機型適用地層為砂類土、粘性土、黃土、人工填土、粒徑小于110mm的卵礫石層，以及強風化—中風化基巖層。

4.2 施工工藝流程

射水造墻施工工藝流程如下頁圖所示。

4.3 施工準備

a.清理現場。清表后平整施工平臺，最窄不得小于5m，最短不得小于20m。因線路長且地面高低起伏不平，沿線改造成多個平臺分段施工。

射水造墻施工工藝流程圖

b.布置泥漿凈化循環線路。采用循環沉淀凈化方法，沿線設置數個循環線路，每個循環線路上設沉淀池、泥漿池和廢渣池，泥漿池容積是槽孔容積的2～3倍，約20～30m3。為使泥漿中的雜物得到充分的沉淀，循環線路要長些，一般為15m左右，坡度小于1%，回水口設篩網。廢渣池設在河灘低洼處，現場廢漿利用從槽孔抽吸出來的砂卵石過濾或自然沉淀后，達到排放標準后排入河道。

c.開槽。在墻體中心線上每隔10m（彎道上5m）定出控制樁位，根據墻體厚度人工預開槽位。開槽既為了成槽定位，又為保持槽內水頭，防止塌孔。

d.鋪軌。鋪軌是最重要的施工準備工作。軌道應平行于防滲墻中心線布設，且使軌道上成槽機的成孔中心與防滲墻中心線重合，偏差不大于3cm。軌道下的地基應平整、穩固，鋪軌側離墻體中心線2.5～3m范圍內不能有坡度。軌道下枕木的鋪設間距根據軌下地基的堅實程度在0.4～0.8m之間調整，鐵軌間距根據成槽機輪距確定。軌道距墻體中心線的尺寸誤差不得超過3cm。鐵軌與鐵軌、鐵軌與枕木之間，用固定組件連接。

e.造墻機就位。造墻機就位后，利用造墻機的重量，在鋪設好的軌道上先行往復行走進行預壓，然后復檢軌道并進行調整。

f.槽段劃分。根據設計要求和以往類似地層施工經驗，Ⅰ序孔孔長定為成槽器的長度，即200cm，Ⅱ序孔孔長定為206cm，則按200cm和206cm交替在軌道側面上標注槽孔號。

4.4 造孔技術要求

造孔是射水造墻技術的關鍵，包括移機定位、射水造孔和清孔換漿等3道工序。造孔采用跳倉法，即先造Ⅰ序孔，再造Ⅱ序孔；造Ⅱ序孔時，必須在Ⅰ序混凝土槽板初凝后進行。兩序孔的施工循環間隔，按混凝土初凝期和施工速度來控制，一般要求達到48～72h，該工程按造7～9個Ⅰ序孔后返回打Ⅱ序孔。

a.移機定位。按照事先在軌道上做好的孔位標記，移動成槽機就位，對中、調平、卡軌定位，校正機架與成槽器導管的垂直度，垂直度誤差應小于1/300。

b.射水造孔。開動卷揚機、水泵、泥漿泵，啟動成槽器上下運動，沖擊切割地層成槽，根據不同地層，施工技術參數經驗數值如下：?造孔用固璧泥漿比重為1.15～1.20g/cm3，漏斗粘度為 18～25s。進入砂卵石層后，應提高泥漿比重和粘度，一般比重為1.2～1.30g/cm3，粘度為25～28s；?孔內泥漿面應高出地下水位1.2～1.5m，并不宜低于作業面以下30cm；?射水成槽泵壓控制在0.3MPa左右，開槽施工時小些，而進入砂卵石層后則大些，在造Ⅱ序孔時要打開兩側噴嘴，泵壓控制在0.5MPa左右。

造Ⅱ序孔時，除了要打開成槽器兩側噴嘴產生高壓水流外，還要在成槽器兩側裝上鋼絲刷，以清除Ⅰ序槽板側壁上的泥皮，以鋼絲刷上不帶泥屑為合格標準。為解決入基巖困難的問題，在成槽器的底刃上焊上鋼齒，加快了入巖速度。

c.清孔換漿。入基巖1.0m后，利用反循環系統進行清孔排渣及換漿，采用槽底抽吸、槽頂補漿的方法，對槽底沉淀物和泥漿進行置換清除。清孔用泥漿比重為1.10～1.20g/cm3，粘度為18～20s，含砂量小于5%。清孔換漿結束后1h，應達到以下清孔標準：?孔低淤積厚度不大于10cm；?孔內泥漿比重不大于1.30g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于10%。清孔中，應注意始終保護孔內水頭，以防坍孔。

4.5 澆筑水下混凝土技術要求

a.墻體材料。防滲墻混凝土在泥漿中澆筑，配合比以流態混凝土設計，入孔坍落度18～22cm，擴散度34～44cm。混凝土初凝時間應不小于6h，終凝時間不宜大于24h。水泥用量380kg/m3，砂率40%，水灰比0.65。水泥采用普通硅酸鹽水泥，強度等級32.5，骨料選用潔凈的天然卵石和中粗砂，最大粒徑不大于40mm。

b.混凝土拌和、運輸及澆筑。混凝土拌和及運輸能力不小于計劃澆筑強度的1.5倍，以保證澆筑能連續進行，若因故中斷，時間不宜超過40min。

防滲墻采用直升導管法排泥漿澆筑，導管連接采用抱箍式快速接頭。導管布置在槽孔中部，開澆前，導管底口與槽孔底距離控制在0.15～0.25m范圍內。

c.澆筑過程要求：?導管埋入混凝土的深度不得小于1m，不宜大于6m；?混凝土面應均勻上升，上升速度不應小于2m/h，各處高差應控制在0.5m以內，每澆筑1m3測量一次槽孔內混凝土面深度，以便核對導管埋入深度；?應防止入管的混凝土將空氣壓入導管內。

4.6 接縫處理

防滲墻接縫采用平接技術，連接不好，可能出現“開叉”的質量缺陷。“開叉”有兩種類型：一種是Ⅱ序槽孔向垂直于防滲墻中心線方向傾斜，另一種是Ⅱ序槽孔垂直，但其中心線與預定防滲墻中心線形成交叉錯位。保證墻體接縫質量的主要控制措施如下：

a.控制槽孔孔斜率：?保證前后兩條鋼軌在同一平面上，鋼軌下地基不能產生過大或不均勻沉陷；?成槽前用水平尺測量成槽機底盤，整體控制成槽機機架的垂直度，并調整成槽機導向鉆桿的垂直度，使其符合要求；?開槽施工時，用小沖程、小泵量、慢進尺成槽，以保證開槽孔的孔斜率，開槽段深度約2～3m；?成槽過程中經常檢查孔斜率，方法是稍許提起成槽器，使成槽器處于自由狀態，測量鋼絲繩和垂直標準線的偏差，超出允許偏差，應及時采取修正措施。

b.控制泥漿濃度。在造Ⅱ序孔時，泥漿濃度過大，會增加側向噴嘴射流的阻力，降低清洗槽板側面的能力，從而影響接縫的質量，因此，必須保持泥漿濃度在標準范圍之內。

c.控制射流壓力。造Ⅱ序孔時保證側向噴嘴暢通，控制射流壓力在標準范圍內，低于標準，清洗能力不足，高于標準，則可能對松軟砂層造成破壞，造成成槽器被埋或塌孔。

d.防止墻體錯位。造孔時遇地質條件復雜、硬物，以及造Ⅱ序孔時遇到Ⅰ序孔擴孔等情況，會使成槽器在水平方向遇到較大的不均勻阻力，此時應放慢進尺，采用小沖程反復提拉成槽器修正孔壁。

5 質量檢測

a.開挖檢查。成墻28天后，沿墻體兩側進行開挖檢查，每點開挖深度2.5m，開挖長度3m，包括一個槽板和兩個槽板接縫。共布置檢查坑17個，檢查結果為：槽板接縫緊密，無錯位夾泥現象；墻體表面平整，無蜂窩、空洞，偶有大塊突起，墻體呈青灰色，鐵錘敲擊聲清脆；墻體厚度均勻，一般在30cm左右。

b.鉆芯取樣。工程完工后，于2004年8月進行了質量檢驗，在三個施工段各鉆一孔，對防滲墻墻體進行鉆芯取樣檢查，在每孔的中部與底部取樣，每孔取抗壓樣2組、抗滲樣1組做室內試驗。試驗成果為：三個孔的墻體芯樣呈灰色，芯樣完整，呈圓柱狀，無裂隙及充填物，其中一個芯樣有少量氣泡。芯樣折算的28天齡期抗壓強度變幅為15.2～19.8MPa，平均值為16.9MPa；滲透系數變幅為9.7×10-7～7.3×10-7cm/s，平均值為 8.6×10-7cm/s；滲透坡降變幅為250～275，平均值為260.6。芯樣抗滲、抗壓及滲透坡降等指標均符合設計要求。

6 結語

該工程經過了多年汛期的洪水考驗，堤內側沒有出現滲漏、泡泉和管涌現象，原有險情消失，防滲效果良好。射水法造混凝土防滲墻，地層適用范圍廣、場地適應性好、工效高、施工質量可靠，是進行堤基防滲的一種有效方法。?