射水法造墙在长江堤防加固工程中的应用

任建华，唐 斌

(1.中国水利水电第八工程局基础分局，湖南 长沙 410017;2.四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川 成都 610072)

1 前 言

江西省九江市长江干流江岸赤心堤段加固工程位于长江中下游结合部的南岸，设计轴线总长9000 m。本标段工程包括用射水造墙的技术进行堤基防渗加固处理、用高压旋喷灌浆技术进行堤身加固以及采用多头小直径搅拌桩改善堤身结构等。

赤心堤段地层自上而下分布为:堤身填筑土、砂壤土、淤泥质黏土或亚黏土。堤身填筑土较为松散，局部有空洞或缝隙，堤基下部淤泥质黏土或亚黏土较为密实。

本工程射水造混凝土防渗墙工程分为三段:(1)桩号2+220～2+720;(2)桩号4+000～4+900;(3)桩号6+250～6+600。共历时6个月全部施工完毕。

射水法造墙机的工作原理是:利用高速射流破坏地层，形成水土混合液，采用泵吸反循环出渣原理，将泥沙、砾石排出地面，通过成型器刀口破坏硬地层，修整孔壁，用泥浆固壁，形成一定规格的矩形槽孔，经直管式水下混凝土浇筑和两序法施工建成连续混凝土防渗墙。

本工程采用射水法造防渗墙的治理范围及造墙面积见表1。

表1 射水法造墙面积

2 射水造墙施工程序及施工工艺

2.1 射水造墙的工艺流程(见图1)

图1 射水法造墙工艺流程

2.2 射水造墙的施工工艺要求

2.2.1 准备工作

成墙中心线贴近堤坡脚，平整场地的目的是便于铺设轨道与设备就位，保证槽孔的垂直度小于0.3%。平地预开槽位，既是为了成墙定位，又为确保成槽期间保持一定的槽内水头，防止塌孔。

2.2.2 射水造孔

本工程施工用钻头(射水成形器)为202cm×22cm，两侧安装钢丝刷。护壁泥浆的容重不大于13kN/m3，含砂量不大于10%。

为保证地下连续墙的垂直度和接缝质量，对造孔机械设备的就位精度和水平调整提出了较高的要求;根据不同的地质条件，调整合适的水泵压力，以保证喷射出的水压力符合设计要求。射水造墙施工要连续进行，避免停机过长造成塌孔事故。成槽深度直接影响截渗效果，是本工程质量的重要指标。要求每台机组射水成槽穿透卵石层，确认至基岩面后务必下嵌1m，要做好原始记录。射水法构筑地下连续墙工艺采用二序施工，奇数槽孔为Ⅰ序孔，偶数槽孔为Ⅱ序孔。由于本工程下伏基岩为泥岩及泥质砂岩，硬度较小，因此孔深坎入基岩1.0m也直接采用射水法造槽。遇基岩时，提高射水压力，放慢成槽速度。

2.2.3 水下混凝土浇筑

成槽后必须及时清孔，保证槽底沉淀物厚度不大于10cm。成槽深度必须在自检后向监理工程师报验，经合格确认后进行水下混凝土浇筑。

混凝土严格按设计与试验的配合比进行搅拌。混凝土浇筑期间，注意导管的埋置深度，以混凝土冲入导管后随即有泥浆翻涌出地面为宜，禁止导管拔出混凝土面，避免产生断墙事故。混凝土浇筑至地面为止。在浇筑过程中，按规定的频率及时真实地做好混凝土试块，且妥善养护。

2.2.4 墙体搭接

一般每个槽孔为一个单元。在本工程中，每个单元槽长2.02m、宽0.22m，一期槽混凝土浇筑48h后，方可进行二期槽孔施工。相邻槽孔采用平接或隼接的方法形成连续墙体，即在进行二期槽孔造孔时，打开造孔机两侧喷嘴和钢丝刷子，利用成形器侧向水喷嘴冲洗一期槽孔混凝土的侧面，且反复刷洗，使一、二期混凝土连接紧密，形成连续防渗墙。

2.3 射水造墙的质量控制

2.3.1 成槽质量控制

成槽的各项参数应满足下列要求:护壁泥浆的密度小于13kN/m3，含砂量小于10%;槽孔垂直度小于0.3%;中心偏差±3cm;槽孔入岩深度不小于100cm;接头冲洗:冲洗压力满足设计要求，喷嘴不堵塞;孔底沉渣小于10cm;Ⅱ序孔施工时，成形器的侧向喷嘴要畅通，使Ⅰ序槽墙的侧面能冲洗干净。

2.3.2 混凝土质量控制

混凝土配合比按流态混凝土设计要求控制，骨料为施工现场附近的天然骨料，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;最终高度必须符合设计要求;成墙厚度大于22cm;墙体抗压强度R28不小于10MPa;墙体渗透系数不小于1×10－6cm/s;墙体允许渗透坡降大于50。

3 施工用设备及材料

3.1 施工设备

射水造墙设机3台套，变压器2套，相应的检测仪器及设备，交通工具、办公设施等。

3.2 施工材料

施工所用材料主要为水泥、卵石、砂。水泥选用江西万年江泥实业水泥粉磨有限公司的P.O.32.5级普通硅酸盐水泥，卵石、砂均为本地的天然骨料，在使用前都经试验室检试合格。

4 质量检测

4.1 射水造墙检测项目及标准(见表2)

表2 射水造墙质量控制标准

4.2 检测结果

(1)材料检测:进场水泥的批量试验表明，各项指标均符合设计要求;

(2)混凝土试块的强度表明，抗压强度R28均达到设计要求;

(3)防渗墙开挖检查:根据监理工程师的要求，对防渗墙首先随机定位开挖检查，开挖长度一般为3m左右，深度2～3m，主要检查混凝土防渗墙的浇筑质量、墙体厚度、墙体垂直度、墙体接缝搭接质量。经监理及施工单位共同检测，均符合设计要求。

5 施工中的异常情况及处理办法

5.1 堤基下存在空洞及渗流通道

这在2+250～2+260段中的81、83、87号孔尤其突出，计算的浇筑混凝土量为11m3，实际浇筑量达39m3、43m3及30m3，分别是计算值的3.6倍、3.9倍和2.8倍。采取的处理办法是加大混凝土的浇筑量浇至地面。

5.2 堤基下存在腐木及杂物

在4+127～4+319段砂砾直径较大、卵石集中，平均耗时13h才能穿过砂砾层，其中149号孔造墙达28h，施工日进度平均为2～3个孔，但在此地段只能维持在0.5～1个孔/日的进度。

6 结论与建议

堤基防渗处理的方法很多，而射水造墙技术是一个投资较省、截渗效果好、施工简易的防渗技术，它既适用于江西省砂砾石层厚的强透水层，对于其它砂、黏性土层也有较强的适用性。同时在城市建设工程、交通工程等也有广泛的应用前景。

根据九江堤防的施工经验，射水造墙的施工质量主要是控制以下几点:

(1)垂直度:墙体的垂直与否直接影响墙体下部会否开叉，如墙下部不连续就起不到截渗效果，因此射水造墙工程对垂直度这项质量指标是至关重要的。施工期间保证墙体垂直度达标的措施主要是:架设轨道必须稳固、平顺钻机架就位稳定、严格调平;整个射水成槽的过程中要经常核查垂直度，发现情况随时调整。

(2)深度:成槽的深度必须嵌入基岩中否则同样影响截渗效果。射水成墙施工时必须注意土质的层位变化。施工中发现卵砾石层下的基岩是暗褐色泥岩、砂岩，因此本施工段的墙体均嵌入1m。遇较硬岩体时，放慢成槽速度，加大喷射压力，反复切削。

(3)强度:水下混凝土的浇筑是土建施工的常规技术，应严格按施工规范操作，严格控制进料的配合比，使其完全符合规范及设计的要求。

(4)二序间的墙体要紧密无夹缝，措施是放样准确无误，成形器的所有喷嘴射流正常，造Ⅱ序孔时必须打开成形器两侧的喷嘴，同时检查侧向钢丝刷的质量。