射水法建造薄型混凝土防滲墻,是近十生年來(lái)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(shè)備配套完整且自成系統(tǒng),適應(yīng)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(jià)比高等顯著著優(yōu)點(diǎn).在1998年歷史罕見的特大洪水過(guò)后,在長(zhǎng)江,贛江,鄱陽(yáng)湖等國(guó)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(huì)經(jīng)濟(jì)效益. 本人通過(guò)在長(zhǎng)江委長(zhǎng)江建管局1999年度招標(biāo)實(shí)施的安徽同馬大堤第二標(biāo)段加固工程(以下簡(jiǎn)稱同馬大堤二標(biāo)),2000年度招標(biāo)實(shí)施的湖北荊南長(zhǎng)江干堤第三標(biāo)段加固工程(以下簡(jiǎn)稱荊南長(zhǎng)江干堤三標(biāo))的施工中,經(jīng)過(guò)施工探索總結(jié),針對(duì)具體的堤形和地質(zhì)特點(diǎn)及施工設(shè)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(jìn),取得了令人滿意的效果,比較圓滿地完成了合同施工任務(wù):同時(shí),對(duì)射水建造薄型混凝土防滲墻進(jìn)行了大膽的展望與設(shè)想,有待在今后的工程實(shí)踐中繼續(xù)總結(jié)和改進(jìn),百尺竿頭,更進(jìn)一步.
1射水法建造薄型塑性混凝土防滲墻原理、方法
（1）射水造墻機(jī)射水造墻機(jī)一般由正反循環(huán)泵組、造槽機(jī)、拌合澆筑機(jī)三部分組成,各自安裝在獨(dú)立的平臺(tái)上,三個(gè)平臺(tái)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(jī)為例，主要設(shè)備性能和技術(shù)參數(shù)見下表。
（2）造槽和成墻原理 造槽原理：通過(guò)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?yè)P(yáng)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(fù)沖擊式運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生劇烈 產(chǎn)動(dòng)，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(xì)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(fù)利用，并可充分利用成型器自身的往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(guò)程中，成型器同時(shí)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(dǎo)管法混凝土澆筑）后將形成一個(gè)個(gè)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(gè)個(gè)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(shè)備自身的軟硬導(dǎo)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(dǎo)向即主卷?yè)P(yáng)通過(guò)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(jìn)行沖擊造槽：硬導(dǎo)向即造槽機(jī)通過(guò)導(dǎo)向門架和門架上滑動(dòng)的小車對(duì)正反循環(huán)鉆管始終施加導(dǎo)向作用，使造槽垂直精度得以提高。二是在成型上設(shè)計(jì)了側(cè)向噴咀和可拆 式鋼絲刷，以便在二期槽孔造槽過(guò)程中對(duì)一期墻端面進(jìn)行沖洗、刷洗，即在一期槽造槽過(guò)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(yù)留縫寬值，確保接縫刷洗有效和一、二期墻體良好對(duì)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(cè)量放線、先導(dǎo)孔施工 槽段劃分、射水造墻機(jī)安裝就位 造一期槽孔 清孔驗(yàn)收 泥漿下混凝土澆筑…… 射水造槽機(jī)就位 造二期槽孔 清孔驗(yàn)收 泥漿下混凝土澆筑。
２.各工序施工方法
(1)測(cè)量放線’先導(dǎo)孔施工通過(guò)布設(shè)測(cè)量導(dǎo)線或測(cè)量控制網(wǎng),精確施放防滲墻軸線控制點(diǎn),定出防滲墻軸線。先導(dǎo)孔一般采用地質(zhì)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配合金鉆頭鉆進(jìn)’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(duì)原狀地層芯樣的擾動(dòng),以準(zhǔn)確探明相對(duì)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(jī)安裝就信位槽段劃分以一、二槽間施工預(yù)留縫寬值宜小不宜大為原則.在射水造墻機(jī)就位緊固定位器前,先平整夯實(shí)射水造墻機(jī)作業(yè)面, 鋪軌水平,調(diào)校造槽機(jī)平臺(tái)水平,精調(diào)造槽機(jī)導(dǎo)向門架鉛垂,天輪’導(dǎo)向門架中心’平臺(tái)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(yàn)收利用設(shè)備自身的正反循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行換漿清孔,滿足槽內(nèi)固壁泥漿性能指標(biāo)’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(yùn)料入拌合機(jī)料斗, 拌合機(jī)拌制混凝土,利用澆筑機(jī)電動(dòng)葫蘆下人導(dǎo)管、固定在澆筑平臺(tái)上,再吊運(yùn)混凝土澆筑成墻,施工方法基本同常規(guī)直升導(dǎo)管法水下混凝土澆筑。對(duì)混凝土原材料質(zhì)量、拌合和澆筑工序質(zhì)量都要嚴(yán)格控制，務(wù)必按施工要求嚴(yán)格操作，對(duì)澆筑過(guò)程中的任何異?，F(xiàn)象都要密切注視，果斷采取措施，防止發(fā)生質(zhì)量事故。
3施工探索與改
(1) 施工布置及勞動(dòng)定員規(guī)劃施工總布置時(shí),首先要考慮射水造墻機(jī)作業(yè)面與場(chǎng)內(nèi)運(yùn)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(biāo),設(shè)計(jì)防滲墻軸線位于外堤腳灘地,因場(chǎng)地較寬,在臨河測(cè)布置了專門的場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆?在緊靠防滲墻軸線的一側(cè)布置射水造墻機(jī)作業(yè)面,在作業(yè)面與場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆烽g布置泥漿池、排渣池及原材料堆場(chǎng)。又如荊南長(zhǎng)江堤三標(biāo),設(shè)計(jì)防滲墻軸線位于堤頂,通過(guò)合理化建議將原設(shè)計(jì)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(jī)作業(yè)面布置在堤頂墻軸線外側(cè),堤頂內(nèi)側(cè)作為場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆?在作業(yè)面后方及堤坡布置原材料堆場(chǎng),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(tái),對(duì)大堤安全有利.既簡(jiǎn)化了施工布置,又因勢(shì)利導(dǎo)對(duì)棄渣加利用.。勞動(dòng)定員:根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn),每班射水造槽定員8人,混凝土澆筑定員12人,合計(jì)20人,每臺(tái)機(jī)定員45人(每日二班制,計(jì)入技術(shù)管理人員).
(2)試驗(yàn)段施工在大面積鋪開施工前,一般應(yīng)選擇在代表性的地段先進(jìn)行試驗(yàn)段施工.通過(guò)試驗(yàn)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(zhǎng)度、鋼絲刷尺寸是否合適:(2) .混凝土施工配合比,墻體力學(xué)性能能否滿足設(shè)計(jì)要求:
(3) 接頭刷洗及墻體接縫質(zhì)量得到驗(yàn)證:
(4).對(duì)地質(zhì)情況有更準(zhǔn)確掌握:
(5)進(jìn)度,質(zhì)量,工藝,組織措施是否適當(dāng)配套:
(6) 質(zhì)量,工期,安全能否得到保證等.
4墻體接縫外理
1 鋼絲刷刷洗,射流沖洗射水法剛興起時(shí)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(duì)接成連續(xù)墻.在同馬大堤二標(biāo)防滲墻施工中,我們采取了在成型器肩部(高1.2m)對(duì)稱安裝一副鋼絲刷,加強(qiáng)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(zhǎng)江干堤三標(biāo)防滲墻施工中,針對(duì)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(jìn)一步加強(qiáng)接縫刷洗,滿足了質(zhì)量要求.但是,對(duì)接縫面的處理工作仍有待加強(qiáng),因?yàn)槟壳皩?duì)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(zhǔn)確控制二期槽造槽時(shí)的施工預(yù)留縫寬值針對(duì)不同地層地質(zhì)特點(diǎn),根據(jù)試驗(yàn)段的試驗(yàn)成果確定出適宜的施工預(yù)留縫寬值.該值對(duì)于粘性土地層一般為2..0～5.0cm,對(duì)于砂性土地層一般為4.0～8.0cm.即若成型長(zhǎng)度為2.00m,則對(duì)粘性土地層,一期槽長(zhǎng)2.00m,二期槽長(zhǎng)2.04～2.10m:對(duì)砂性土地層,一期槽長(zhǎng)2.00m,,二期槽長(zhǎng)對(duì)2.08～2.16m,二期槽施工時(shí)兩側(cè)的施工預(yù)留縫寬值應(yīng)相等.一般該值宜小不宜大,但過(guò)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(diǎn),因此射水法造墻可以較好地?cái)M合設(shè)計(jì)的曲線形防滲墻.但對(duì)于曲率較大的防滲墻段,射水法一,二期墻體搭接時(shí)應(yīng)按墻中心線處二期槽施工預(yù)留縫寬值為零的原則劃分槽段長(zhǎng)度,即在二期槽造槽過(guò)程中需切去一期墻凹側(cè)的墻體.總之,必須通過(guò)合理劃分槽段長(zhǎng)度,準(zhǔn)確定位造槽機(jī),嚴(yán)格控制造槽偏斜,加強(qiáng)二期槽施工中鋼絲刷的機(jī)械刷洗作用,并結(jié)合射流沖流,才能保證一,二期墻良好對(duì)接.
(4)造槽偏斜控制對(duì)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(guān)健,對(duì)同馬大堤二標(biāo)的砂卵石復(fù)雜地層,造槽偏斜控制是施工中的主要難題之一.通過(guò)施工總結(jié),必須從如下方面進(jìn)行控制:首先在平整夯實(shí)作業(yè)面地坪后鋪軌找平,再調(diào)校造槽機(jī)平臺(tái)水平后,檢查成型器導(dǎo)向門架鉛垂精度,檢查天輪,門架及臺(tái)口導(dǎo)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?yè)P(yáng)要穩(wěn),準(zhǔn),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(guò)程中正反循環(huán)流量保持穩(wěn)定并同時(shí)工作,使其施加給成型器的力基本對(duì)稱,控制造槽進(jìn)尺均勻,保持槽底不產(chǎn)生過(guò)多沉渣,在造槽過(guò)程中加強(qiáng)槽形修整等:第三,定時(shí)檢測(cè)泥漿指標(biāo),保持良好的固壁性能,并注意槽口保護(hù),防止塌槽破環(huán)槽形:第四,隨時(shí)注意觀察偏斜情況,從反循環(huán)排渣,造槽進(jìn)尺速度方面掌握地層特性,防止發(fā)生擴(kuò)徑,縮徑,偏斜及其他異常情況,每次加鉆管時(shí)都應(yīng)測(cè)記偏斜值:第五,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)偏斜(偏斜率>3時(shí),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(jī)臺(tái)口人為反向別鋼絲繩修孔,或提出成型器焊臨時(shí)扶正器修孔等方法.
(5)針對(duì)特殊地層的造槽改進(jìn)1 遇夾卵漂石或木樁,塊石的復(fù)雜地層在同馬大堤二標(biāo)的潭子湖堤段遇到了最厚達(dá)9.1m的卵漂石地層,超徑石(d>10cm)含量達(dá)30%～50%,最大粒徑超過(guò)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(yán)重,成型器,鉆管,埋線膠管,砂石泵損環(huán)嚴(yán)重,反循環(huán)管路被頻繁堵塞等現(xiàn)象.
6.主要采取措施:
一是通過(guò)在成型器底刃部加焊彈簧鋼板,高強(qiáng)螺紋鋼齒,硬質(zhì)合金鋼齒,加長(zhǎng)成型器等措施加重,增強(qiáng)成型器,以增加其沖擊破碎超徑石能力,提高導(dǎo)向性能:
二是加大固壁泥漿比重,粘度,通過(guò)平衡槽壁側(cè)壓力固壁,并適當(dāng)減小射流壓力(二期槽造槽過(guò)程中加鋼絲刷的機(jī)械刷冼作用予以彌補(bǔ)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?gòu)濐^數(shù)量,降低機(jī)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(dāng),正反循環(huán)配合一致,隨時(shí)觀察,勤于檢查設(shè)備性狀和造槽異常情況,及時(shí)排除故障,保證各部正常運(yùn)轉(zhuǎn).經(jīng)對(duì)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(fēng)化基巖 混凝土防滲墻深度,一般要求伸入相對(duì)不透水層中一定深度.相對(duì)不透水地層,一般較致密,堅(jiān)韌,如同馬大堤二標(biāo)為泥質(zhì)砂巖,砂泥質(zhì)礫巖,荊南長(zhǎng)江干堤三標(biāo)為老粘土,在造槽過(guò)程中這種地層常表現(xiàn)出較強(qiáng)的”柔性, 彈性”,造槽進(jìn)尺速度極為緩慢.采取在成型器底刃上焊接長(zhǎng)鋼齒,必要時(shí)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(yán)重及預(yù)防堤身壁裂在松軟砂層造槽時(shí)單靠射流和成型器自重就可獲得較快進(jìn)尺,但提起成型器后槽孔又多半被塌沒(méi).采取措施除了提高泥漿比重,粘度,穩(wěn)定性外,還應(yīng)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(jī)臺(tái)振動(dòng)力,及時(shí)往槽內(nèi)補(bǔ)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(zhǎng)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(dǎo)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(guò)程中的混凝土壓差與導(dǎo)管埋深.一般開澆時(shí)準(zhǔn)備好足夠的混凝土量,用球體或柱體隔離,使混凝土出導(dǎo)管后一舉將導(dǎo)管底口埋深不小于0.3～0.5m:澆筑過(guò)程中控制導(dǎo)管埋深為2～4m。