射水造墙在堤防加固防渗工程中的应用

陈海波

（南京水利科学研究院 210029）

王海鹏

（江苏南水土建工程公司 南京 210029）

盛东升

（南京水利科学研究院 210029）

1 概述

鄱阳湖区乐丰联圩珠湖段，由于堤基有较大的渗透性，历年洪水期在堤后背水坡脚附近地面或较远的池塘、洼地等处，出现冒水冒砂的“泡泉”现象，即在汛期高水位时，砂性土在渗流力作用下被水流不断带走，形成管状渗流通道的现象。以往临时性的治理办法是在“泡泉”出口处盖重压渗，但不能从根本上解决问题，往往此消彼长。1998年洪水期“泡泉”数量较以往更多，危害更严重。为彻底解决地基渗漏问题，设计上采用了射水法造混凝土墙对该堤段进行截渗处理。该工程于2001年11月开工，因施工期间有两次洪水淹没施工平台，致使两次停工，最后完工日期为2002年12月。

2 地质状况

根据设计单位提供的地质剖面图，堤脚以下地层在竖向作如下分层：

a.粘土层。棕黄、褐黄等色，中等密实，厚度约0～10.3m，部分地段在粘土层上部覆盖有壤土层，下部和层中夹有厚度不超过1m的淤泥质粘土层或淤泥层。该层渗透性差，属弱透水层。

b.细砂层。棕黄色，厚度约0～7.4m，属强透水层。

c.中砂层、粗砂层和砂卵砾石层。在细砂层（或粘土层）和砂岩之间不规则分布有中砂层、粗砂层和砂卵砾石层，厚度约8.5～16.4m，属强透水层。其中卵石最大粒径达100mm，磨圆度较好。

d.第三系砂岩。紫红色，泥质结构，表层强风化，埋深约18.6～24.1m，属弱透水层。

3 设计简介

防渗加固范围分500m、900m、350m三个独立的施工段，共1750m，处理深度17～24.6m，防渗面积近4万m2。防渗墙中心线与大堤走向一致，靠近堤外脚。防渗墙槽孔均为垂直孔，孔斜率小于0.3%，防渗墙嵌入基岩的深度不小于1.0m。成墙厚度不小于22cm，抗压强度R28≥10MPa，墙体渗透系数K≤1×10-6cm/s，墙体允许渗透坡降J≥50。

4 施工工艺与技术要求

4.1 施工设备

采用CSF—30型薄璧防渗墙造墙机，主要由成槽机、水泵组、混凝土浇筑机三大部分组成，并且全部安置在铁轨上，其中成槽器长200mm、高1800mm、厚200mm。该机型适用地层为砂类土、粘性土、黄土、人工填土、粒径小于110mm的卵砾石层，以及强风化—中风化基岩层。

4.2 施工工艺流程

射水造墙施工工艺流程如下页图所示。

4.3 施工准备

a.清理现场。清表后平整施工平台，最窄不得小于5m，最短不得小于20m。因线路长且地面高低起伏不平，沿线改造成多个平台分段施工。

射水造墙施工工艺流程图

b.布置泥浆净化循环线路。采用循环沉淀净化方法，沿线设置数个循环线路，每个循环线路上设沉淀池、泥浆池和废渣池，泥浆池容积是槽孔容积的2～3倍，约20～30m3。为使泥浆中的杂物得到充分的沉淀，循环线路要长些，一般为15m左右，坡度小于1%，回水口设筛网。废渣池设在河滩低洼处，现场废浆利用从槽孔抽吸出来的砂卵石过滤或自然沉淀后，达到排放标准后排入河道。

c.开槽。在墙体中心线上每隔10m（弯道上5m）定出控制桩位，根据墙体厚度人工预开槽位。开槽既为了成槽定位，又为保持槽内水头，防止塌孔。

d.铺轨。铺轨是最重要的施工准备工作。轨道应平行于防渗墙中心线布设，且使轨道上成槽机的成孔中心与防渗墙中心线重合，偏差不大于3cm。轨道下的地基应平整、稳固，铺轨侧离墙体中心线2.5～3m范围内不能有坡度。轨道下枕木的铺设间距根据轨下地基的坚实程度在0.4～0.8m之间调整，铁轨间距根据成槽机轮距确定。轨道距墙体中心线的尺寸误差不得超过3cm。铁轨与铁轨、铁轨与枕木之间，用固定组件连接。

e.造墙机就位。造墙机就位后，利用造墙机的重量，在铺设好的轨道上先行往复行走进行预压，然后复检轨道并进行调整。

f.槽段划分。根据设计要求和以往类似地层施工经验，Ⅰ序孔孔长定为成槽器的长度，即200cm，Ⅱ序孔孔长定为206cm，则按200cm和206cm交替在轨道侧面上标注槽孔号。

4.4 造孔技术要求

造孔是射水造墙技术的关键，包括移机定位、射水造孔和清孔换浆等3道工序。造孔采用跳仓法，即先造Ⅰ序孔，再造Ⅱ序孔；造Ⅱ序孔时，必须在Ⅰ序混凝土槽板初凝后进行。两序孔的施工循环间隔，按混凝土初凝期和施工速度来控制，一般要求达到48～72h，该工程按造7～9个Ⅰ序孔后返回打Ⅱ序孔。

a.移机定位。按照事先在轨道上做好的孔位标记，移动成槽机就位，对中、调平、卡轨定位，校正机架与成槽器导管的垂直度，垂直度误差应小于1/300。

b.射水造孔。开动卷扬机、水泵、泥浆泵，启动成槽器上下运动，冲击切割地层成槽，根据不同地层，施工技术参数经验数值如下：ⓐ造孔用固璧泥浆比重为1.15～1.20g/cm3，漏斗粘度为 18～25s。进入砂卵石层后，应提高泥浆比重和粘度，一般比重为1.2～1.30g/cm3，粘度为25～28s；ⓑ孔内泥浆面应高出地下水位1.2～1.5m，并不宜低于作业面以下30cm；ⓒ射水成槽泵压控制在0.3MPa左右，开槽施工时小些，而进入砂卵石层后则大些，在造Ⅱ序孔时要打开两侧喷嘴，泵压控制在0.5MPa左右。

造Ⅱ序孔时，除了要打开成槽器两侧喷嘴产生高压水流外，还要在成槽器两侧装上钢丝刷，以清除Ⅰ序槽板侧壁上的泥皮，以钢丝刷上不带泥屑为合格标准。为解决入基岩困难的问题，在成槽器的底刃上焊上钢齿，加快了入岩速度。

c.清孔换浆。入基岩1.0m后，利用反循环系统进行清孔排渣及换浆，采用槽底抽吸、槽顶补浆的方法，对槽底沉淀物和泥浆进行置换清除。清孔用泥浆比重为1.10～1.20g/cm3，粘度为18～20s，含砂量小于5%。清孔换浆结束后1h，应达到以下清孔标准：ⓐ孔低淤积厚度不大于10cm；ⓑ孔内泥浆比重不大于1.30g/cm3，粘度不大于30s，含砂量不大于10%。清孔中，应注意始终保护孔内水头，以防坍孔。

4.5 浇筑水下混凝土技术要求

a.墙体材料。防渗墙混凝土在泥浆中浇筑，配合比以流态混凝土设计，入孔坍落度18～22cm，扩散度34～44cm。混凝土初凝时间应不小于6h，终凝时间不宜大于24h。水泥用量380kg/m3，砂率40%，水灰比0.65。水泥采用普通硅酸盐水泥，强度等级32.5，骨料选用洁净的天然卵石和中粗砂，最大粒径不大于40mm。

b.混凝土拌和、运输及浇筑。混凝土拌和及运输能力不小于计划浇筑强度的1.5倍，以保证浇筑能连续进行，若因故中断，时间不宜超过40min。

防渗墙采用直升导管法排泥浆浇筑，导管连接采用抱箍式快速接头。导管布置在槽孔中部，开浇前，导管底口与槽孔底距离控制在0.15～0.25m范围内。

c.浇筑过程要求：ⓐ导管埋入混凝土的深度不得小于1m，不宜大于6m；ⓑ混凝土面应均匀上升，上升速度不应小于2m/h，各处高差应控制在0.5m以内，每浇筑1m3测量一次槽孔内混凝土面深度，以便核对导管埋入深度；ⓒ应防止入管的混凝土将空气压入导管内。

4.6 接缝处理

防渗墙接缝采用平接技术，连接不好，可能出现“开叉”的质量缺陷。“开叉”有两种类型：一种是Ⅱ序槽孔向垂直于防渗墙中心线方向倾斜，另一种是Ⅱ序槽孔垂直，但其中心线与预定防渗墙中心线形成交叉错位。保证墙体接缝质量的主要控制措施如下：

a.控制槽孔孔斜率：ⓐ保证前后两条钢轨在同一平面上，钢轨下地基不能产生过大或不均匀沉陷；ⓑ成槽前用水平尺测量成槽机底盘，整体控制成槽机机架的垂直度，并调整成槽机导向钻杆的垂直度，使其符合要求；ⓒ开槽施工时，用小冲程、小泵量、慢进尺成槽，以保证开槽孔的孔斜率，开槽段深度约2～3m；ⓓ成槽过程中经常检查孔斜率，方法是稍许提起成槽器，使成槽器处于自由状态，测量钢丝绳和垂直标准线的偏差，超出允许偏差，应及时采取修正措施。

b.控制泥浆浓度。在造Ⅱ序孔时，泥浆浓度过大，会增加侧向喷嘴射流的阻力，降低清洗槽板侧面的能力，从而影响接缝的质量，因此，必须保持泥浆浓度在标准范围之内。

c.控制射流压力。造Ⅱ序孔时保证侧向喷嘴畅通，控制射流压力在标准范围内，低于标准，清洗能力不足，高于标准，则可能对松软砂层造成破坏，造成成槽器被埋或塌孔。

d.防止墙体错位。造孔时遇地质条件复杂、硬物，以及造Ⅱ序孔时遇到Ⅰ序孔扩孔等情况，会使成槽器在水平方向遇到较大的不均匀阻力，此时应放慢进尺，采用小冲程反复提拉成槽器修正孔壁。

5 质量检测

a.开挖检查。成墙28天后，沿墙体两侧进行开挖检查，每点开挖深度2.5m，开挖长度3m，包括一个槽板和两个槽板接缝。共布置检查坑17个，检查结果为：槽板接缝紧密，无错位夹泥现象；墙体表面平整，无蜂窝、空洞，偶有大块突起，墙体呈青灰色，铁锤敲击声清脆；墙体厚度均匀，一般在30cm左右。

b.钻芯取样。工程完工后，于2004年8月进行了质量检验，在三个施工段各钻一孔，对防渗墙墙体进行钻芯取样检查，在每孔的中部与底部取样，每孔取抗压样2组、抗渗样1组做室内试验。试验成果为：三个孔的墙体芯样呈灰色，芯样完整，呈圆柱状，无裂隙及充填物，其中一个芯样有少量气泡。芯样折算的28天龄期抗压强度变幅为15.2～19.8MPa，平均值为16.9MPa；渗透系数变幅为9.7×10-7～7.3×10-7cm/s，平均值为 8.6×10-7cm/s；渗透坡降变幅为250～275，平均值为260.6。芯样抗渗、抗压及渗透坡降等指标均符合设计要求。

6 结语

该工程经过了多年汛期的洪水考验，堤内侧没有出现渗漏、泡泉和管涌现象，原有险情消失，防渗效果良好。射水法造混凝土防渗墙，地层适用范围广、场地适应性好、工效高、施工质量可靠，是进行堤基防渗的一种有效方法。❋