射水法在壩肩砼防滲墻工程中的應(yīng)用

張光輝

（陜西省涇惠渠管理局 陜西 三原 713800）

1 工程概況

涇惠渠西郊水庫(kù)位于三原縣城以西約2km的清河干流上，可為涇惠渠灌區(qū)20.7萬(wàn)畝農(nóng)田補(bǔ)水，并擴(kuò)灌農(nóng)田3.24萬(wàn)畝。水庫(kù)正常蓄水位420.00m，總庫(kù)容3405.5萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1984萬(wàn)m3。大壩為均質(zhì)土壩壩頂高程428.0m，最大壩高42m。水庫(kù)于2003年9月開(kāi)始蓄水，2005年11月和2006年10月當(dāng)水庫(kù)水位分別蓄至419.54m和419.96m并運(yùn)行一個(gè)月后，壩后右岸399.34m高程排水管滲流明顯加大，水質(zhì)混濁并帶出泥沙。為防止?jié)B透破壞范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，保證水庫(kù)運(yùn)行安全，設(shè)計(jì)對(duì)西郊水庫(kù)右岸滲漏采用砼防滲處理方案進(jìn)行處理。

涇惠渠西郊水庫(kù)右岸滲漏處理工程，砼防滲墻設(shè)計(jì)：墻長(zhǎng) 178.45m（0+145～323.45），墻厚0.4m，墻頂高程426.5m，底高程390.0m，墻體嵌入壩體6m，且橫穿現(xiàn)有建筑物泄洪排沙洞和溢洪道。砼設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C 20，塑性砼物理力指標(biāo)：容重≥2.2t/m，抗壓強(qiáng)度R≥3.0MPa，彈性模量500MPa～800MPa（28天強(qiáng)度指標(biāo)）,滲透系數(shù)k≤1×10-7cm/s，該工程采用射水法造地下連續(xù)墻原理施工。

2 工程地質(zhì)條件

砼防滲墻設(shè)計(jì)高程390m～426.5m，墻深36.5m，穿過(guò)④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等多層土層，并深入⑩層土3.8m土層巖性分類(lèi)（詳見(jiàn)表1）。⑩層土為硬塑狀粉質(zhì)粘土，中低壓縮性，土質(zhì)均勻，土層穩(wěn)定，是相對(duì)隔水層和砼地下連續(xù)墻的墻底持力層。

3 射水法造墻原理、施工工藝及方法

3.1 射水法造墻原理

射水法造墻設(shè)備主要由造孔機(jī)、砼攪拌機(jī)和澆筑機(jī)組成的一體機(jī)，其工作原理是利用造孔機(jī)的成槽器（厚40cm，寬度2.95m）底部射漿噴嘴形成的高速泥漿流切割破壞土層結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)成槽器上下運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步破壞土層，并由成槽器下沿刀具切割修整孔壁，泥漿護(hù)壁，反循環(huán)出渣，形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔。槽孔成型后，采用導(dǎo)管法水下澆筑砼成墻。射水法工藝分為奇、偶數(shù)槽孔施工，先施工奇數(shù)槽孔，再施工偶數(shù)槽孔，偶數(shù)槽砼澆筑前采用成槽器側(cè)向噴嘴和兩側(cè)的鋼絲刷沖刷奇數(shù)砼墻段側(cè)壁，澆筑砼建成砼地下連續(xù)墻。

3.2 射水法造墻施工工藝

（1）孔位放樣

軌道鋪設(shè)好后，按每段長(zhǎng)2.95m將179.95m防滲墻劃分為61段，進(jìn)行孔位中心放樣?？拙嘤娩摮哒闪浚?、偶數(shù)槽孔中心間距均為2.95m，孔位中心放樣誤差應(yīng)≤5mm?？孜恢行姆艠雍?，用紅漆在前軌外側(cè)面上作出標(biāo)記，然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差，其偏差值應(yīng)≤3 cm。

（2）成槽施工

成槽的關(guān)鍵技術(shù)要素有三個(gè)——破土、固壁、出碴。

①破土。鉆機(jī)就位后，調(diào)整校正機(jī)架和成槽器鉆桿的垂直度。利用射流泵及成槽器中的射漿噴嘴形成高速泥漿液流泥切割地層結(jié)構(gòu)，泵壓與泵量分別為0.5MPa和400L/min～500L/min，卷?yè)P(yáng)機(jī)帶動(dòng)成槽器及整套鉆桿系統(tǒng)做上下往復(fù)沖擊運(yùn)動(dòng)，成槽器頻率為30～50次/min，加速鑿碎地層。

②固壁。施工過(guò)程中的孔壁穩(wěn)定是成孔的關(guān)鍵。泥漿固壁利用槽孔內(nèi)泥漿水位高于地下水位、泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內(nèi)對(duì)孔壁的壓力達(dá)到固壁作用，同時(shí)泥漿水向外滲流過(guò)程中在孔壁上形成泥漿網(wǎng)膜，增大松散地層的粘聚性，起到護(hù)壁作用。

③出碴。原地層顆粒與泥漿混合渣漿由砂石泵抽出。槽孔施工至設(shè)計(jì)孔深后，停止下放成槽器，將成槽器提離槽孔底部50cm左右，繼續(xù)噴射凈化后的泥漿。當(dāng)返循環(huán)泵返漿或槽孔內(nèi)泥漿比重≤1.2g/cm3，含砂量≤10%時(shí)，停止清孔換漿，進(jìn)行下道工序。

（3）砼澆筑

①混凝土拌合。備足砂、碎石、膨潤(rùn)土、水泥等材料，以保證混凝土澆筑的連續(xù)性。拌制的混凝土應(yīng)具有良好和易性，純攪拌時(shí)間不少于1.5min。對(duì)入倉(cāng)時(shí)的混凝土應(yīng)達(dá)到以下要求：孔口坍落度18cm～22cm，擴(kuò)散度35cm～40cm，初凝時(shí)間不小于6h，終凝時(shí)間不大于24h。

表1 地下砼防滲墻土層分類(lèi)表

②混凝土澆筑。采用“泥漿下直升導(dǎo)管法”澆筑水下砼。

③槽孔的連接。奇、偶數(shù)墻段連接采用平接技術(shù)——也就是在同一軸線端側(cè)面實(shí)現(xiàn)平面對(duì)接。射水法造墻一般劃分成雙序槽孔，采用跳槽法施工，即先施工奇數(shù)槽孔，在奇數(shù)槽孔澆注砼初凝后，為保證墻體有序連接及接縫質(zhì)量，要求24h～72h之內(nèi)必須安排設(shè)備返回施工偶數(shù)槽孔。施工偶槽孔時(shí)由成槽器的側(cè)向噴嘴不斷沖洗奇數(shù)槽砼墻板的側(cè)面，形成兩側(cè)沖洗干凈的砼面槽孔，澆注砼后奇、偶數(shù)槽孔連接成一道完整墻體。

4 射水法造墻質(zhì)量控制措施

4.1 孔斜控制

要保證射水法成墻的垂直度，對(duì)造孔機(jī)械設(shè)備的就位精度與水平調(diào)整必須嚴(yán)格復(fù)核控制。鐵軌鋪設(shè)應(yīng)平整穩(wěn)固，前軌外側(cè)面距防滲墻軸線0.9m，孔位軌面縱向坡度＜2‰，橫向高差＜1cm。軌道鋪設(shè)好后，進(jìn)行孔位中心放樣，孔距用鋼尺丈量，奇數(shù)、偶數(shù)槽孔中心間距均為2.95m，孔位中心放樣誤差應(yīng)≤5mm。孔位中心放樣后，用紅漆在前軌外側(cè)面上作出標(biāo)記，然后丈量出各孔中心與防滲墻軸線的偏差，其偏差值應(yīng)≤3 cm。造槽過(guò)程中必須經(jīng)常性檢查機(jī)架垂直度。

4.2 墻段連接和接縫質(zhì)量控制

由于該工程墻厚為40cm，所以相鄰墻縫的連接質(zhì)量和墻體垂直度存在密切關(guān)系，對(duì)此必須加以重點(diǎn)控制。主要技術(shù)措施是控制相鄰槽孔軸線的偏差、垂直度和接頭沖洗質(zhì)量。軸線偏差主要為控制導(dǎo)墻修筑間距50cm，另外，嚴(yán)格控制鋪設(shè)軌道。垂直度則是在施工過(guò)程中加以監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)整。接頭刷洗質(zhì)量在偶數(shù)槽孔造孔時(shí)進(jìn)行控制，具體方法為待奇數(shù)序槽段澆注的砼初凝后，施工偶數(shù)序槽孔時(shí)開(kāi)啟成型器兩側(cè)的扇形噴嘴，安裝好兩側(cè)的鋼絲刷洗刷兩側(cè)奇數(shù)槽段的砼面。側(cè)向噴嘴距砼面2cm～3cm，噴射流體壓力為 0.5MPa～1.0MPa，反復(fù)上下運(yùn)動(dòng)，每分鐘20～30次，運(yùn)動(dòng)幅度50cm左右，形成兩側(cè)沖洗干凈的砼面槽孔，澆注砼后奇數(shù)、偶數(shù)序槽段連接形成墻體。

5 質(zhì)量檢驗(yàn)

陜西省水利工程質(zhì)量檢測(cè)站對(duì)射水成墻的墻段采用了兩種方法檢測(cè)，一是采用開(kāi)挖探槽進(jìn)行觀測(cè)和地質(zhì)調(diào)查分析，二是采用超聲波檢測(cè)墻體質(zhì)量。質(zhì)量檢測(cè)報(bào)告顯示：塑性砼強(qiáng)度平均值Rn=4.57MPa，Rmin=3.7MPa≥0.85R標(biāo)=3MPa，Sn=0.366MPa，Cv=0.073＜0.14符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；防滲墻塑性砼滲透系數(shù)平均值K=0.631×10-7；彈性模量平均值E0=724MPa滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

涇惠渠西郊水庫(kù)右岸滲漏處理工程，砼防滲墻采用射水法成槽，槽寬0.4m，深達(dá)38m，成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，水下澆筑砼防滲墻長(zhǎng)179.95m，深36.5m，墻面平整，墻體均勻、連續(xù)，墻體的接縫緊密，整體防滲性能好。2009年6月，防滲墻工程完工后，墻后滲流水頭降低近1m。2009年6月及10月庫(kù)水位已兩次蓄至418m高程以上。根據(jù)壩肩滲流監(jiān)測(cè)資料分析，壩后排水溝滲流量變小且穩(wěn)定，清澈無(wú)泥沙，砼防滲墻防滲效果十分明顯，消除了右壩肩存在的滲漏通道，為水庫(kù)的正常運(yùn)行和擴(kuò)大利用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。陜西水利