射水法造墙二代机在泉州晋江下游防洪堤C5标混凝土防渗墙施工中的应用

　　摘要：本文系统介绍了泉州晋江下游防洪堤C5标基础处理中混凝土防渗墙采用射水法造墙二代机施工的工艺流程、施工方法、施工劳动力组合及施工质量保证措施。
　　关键词：射水法造墙二代机，混凝土防渗墙，施工
　　一、 工程概况
　　泉州市晋江下游防洪岸线整治一期工程试验段位于泉州市江滨公园内，其中C5标段工程主要由金山水闸工程及防洪堤工程两部分组成。防洪堤工程长726.79m，桩号为3+243.20～3+986.79m。防洪堤工程包括：基础处理工程（沉管灌注砼桩，射水法砼防渗墙），土方开挖及回填，堤身砼，装修工程，金山水闸包括引港工程和闸室工程。其中，本工程射水法混凝土防渗墙采用射水法造墙二代机进行施工。
　　二、工程施工
　　㈠施工前的准备工作
　　1、 首先了解工程的地质情况，了解设计的要求；
　　泉州市晋江下游防洪岸线整治一期工程地质主要为粘性土、砂性土、软土构成；主要成因为河流冲积及海积土构成，地下水位较高。新堤基础采用射水法砼防渗墙防渗。防渗墙厚0.22m，墙深10.5-12m，墙身砼强度等级为C10，渗透系数K≤1×10-7cm/s，工程量1960m2。
　　2、 在场地三通一平的前提下，做好施工组织设计工作，及备品备料工作，按设计要求做好配合比试验工作。设计及施工参数见下表：
　　
　　设计及施工参数对照表
　　　3、 设备进场前根据设计的防渗墙中心线进行放样，前铁轨距防渗墙轴线0.9m（允许误差±0.35cm），由此定出铁轨的轴线。
　　4、 根据定位放线铺设枕木、铁轨：枕木应铺设平稳，基本水平，枕木间距一般0.8~1.0m，二条铁轨的连接头下一定要铺设枕木。铺好枕木后先铺设前铁轨，前铁轨与防渗墙轴线距离0.9m,用道钉将铁轨固定在枕木上。再与前铁轨相距2.0m距离铺上后铁轨,允许误差±0.01m,轨面要在同一水平面上。铺好铁轨后,在铁轨一头安装接地线,此段铁轨既铺设完成。
　　5、 在轨道上测量放样：根据分序和孔距确定孔位，并用红漆标出对应的孔号，孔距允许误差＜0.5cm。
　　6、 水路系统的开挖：防渗墙施工前应开挖回水沟，回水沟宽1m,深1m,沟内有一定坡度,沟长以20~25m为一段,留有薄坎。回水沟距堤肩2.5~3.0m左右,要保证造孔机的吸水管底阀在回水沟中间。在防渗墙轴线上挖前沟,宽0.4m,深0.3m,在适当的位置挖过水道,使前沟的水能流到回水沟,而不至于漫流。两沟挖好后要从水源抽水至后沟,水源要充足，保证在运行中回水沟中水位保持淹过底阀。水路系统布置见下图：
　　
　　7、 设备安装调试:射水法造墙二代机由砼拌合机、砼浇筑机、二代造孔机三台设备组成，三台设备需要12m长的铁轨停放。二代造孔机安装完成后要接通各电机电源,调试各电机运转方向，各机械手开、闭正常,行走方向正确后再进行整个设备的试水。
　　8、 备料：施工前要贮备好符合设计要求的砂、石料、水泥，料场上要备有磅称，随时检查上料的配合比是否符合设计要求。
　　㈡施工
　　混凝土防渗墙采用双序法施工，即先造孔1#、3#、5#……，建成单序号砼槽板，经过2~3天，在其初凝后再造孔2#、4#、6#……，单序号砼槽板的工艺流程见单序号砼槽板工艺流程图，双序号砼槽板的工艺流程见双序号砼槽板工艺流程图：
　　
　　
　　造墙施工由造孔和水下砼浇筑两部分组成。射水法造墙施工的关键是造孔。造孔的关键技术要素有四个：破土、固壁（保持孔壁稳定）、出碴和清孔。
　　1、 破土：
　　校对成形器，对准孔位中心，用千斤顶调整造孔垂直方向，用水平尺调整机座，保持水平，应使槽孔偏斜度满足规范要求，以保证墙体的连续性和垂直度。检查完毕后，顺进展方向连接好排水设施，开机造孔。设备所配水泵的压力不小于0.4Mpa。
　　2、 固壁：
　　施工过程中的孔壁稳定是成孔的关键。首先是孔壁保护，破土后的絮流靠成型器箱形外壳导流，减小水流对孔壁的破坏，保护孔壁。水流流速对孔壁稳定有影响，流速应控制在小于0.2m/s。
　　泥浆固壁利用槽孔内泥浆水位高于地下水位及泥浆水比重大于地下水比重形成槽孔内对孔壁的压力达到固壁作用，同时泥浆水向外渗流过程中在孔壁上形成泥浆网膜，增大松散地层的粘聚性，起到护壁作用。因此针对各种地层条件，在造孔过程中确定泥浆的性质和质量是至关重要的（根据地层条件用自成泥浆法固壁或提前制备优质泥浆固壁）。本工程造孔泥浆比重为1.1~1.4g/cm3；
　　3、 出碴：
　　射水法造墙机组出碴是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速泥浆水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面，溢出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥浆水循环利用，用于泥浆固壁。
　　4、 清孔换浆：
　　造孔结束后，对造孔质量进行检测验收，在测得实际孔深及其它指标达到设计要求后，可进行清孔换浆。清孔换浆1h后，必须达到以下清孔标准：
　　孔底淤积厚度不大于10cm；
　　孔内泥浆的比重不大于1.3g/cm3，粘度不大于30s，含沙量不大于10%；
　　清孔换浆合格后才能进行混凝土浇筑施工。
　　5、 砼浇筑
　　① 清孔换浆合格后,对槽孔进行检测验收，在测得实际孔深及其它指标达到设计要求,经监理工程师签字后进行水下砼浇筑。
　　② 机具就位:当造孔机造好一个孔移到下一个孔位时,砼浇筑机的机手就可以电动行走浇筑机到已造好孔的孔位。浇筑机的就位要求不严格，一般掌握下料管能基本在孔中间即可。
　　③ 接砼导管:根据实际孔深往孔中接砼导管,最下面一节是3米导管,其余是2米导管,计算往下接的导管到距孔底0.2米即可。不可插入孔底,也不可距孔底0.5米以上,最上面可用一米长的导管调节,也可用上下料斗位置调节。到位后导管上端和下料斗连接。
　　④ 冲先洗砼流道:每天的第一盘砼浇筑前在料桶内装半桶清水,按浇筑砼一样冲洗砼流道。
　　⑤ 进行砼浇筑:槽孔砼用砼浇筑机以淹没直升导管法浇筑，砼按流态砼设计,现场试验确定砼配合比，砼浇筑要连续进行。导管的连接和密封必须可靠，浇筑前先在导管内放入隔离球。下料时逐渐慢慢提升导管，导管埋入砼的深度宜为2～3m，砼面上升速度不小于2m/h，砼面处高差控制在0.5m以内。
　　⑥ 拆砼导管:每下二盘砼测量一次孔中砼面,计算砼导管埋在砼中的深度,当埋深超过3~5米时拆除一条导管(2米)。周而复始,直至孔中砼面达到设计砼墙顶高程。
　　⑦ 移机到下一孔位:当浇筑结束时准确测量砼顶高程。砼墙顶达到设计高程后才可直接提起砼导管到地面，移动到已造好的下一个孔位，重复进行砼浇筑施工操作。
　　单孔施工完毕并具有一定强度后，施工双序孔。
　　6、 单、双号槽孔的连接
　　连续防渗墙重在“连续”二字，造孔过程中是由单个槽孔经水下砼浇筑形成2m宽的砼单槽板，由多块砼单槽板连接形成砼连续防渗墙，因此接缝的连接质量是该技术的主要关键点，也就是连续墙整体防渗效果的关键。射水法造墙技术采用的是平接技术—就是在同一轴线端侧面实现平面对接，射水法是在整体放样后先施工1、3、5号单序孔，在单序孔的砼槽板初凝后(24～72小时)按预先设定的尺寸，准确的位置建造双序号槽孔。即在建造Ⅱ序槽孔时，利用成型器侧向喷嘴射流，将已浇筑好的Ⅰ序槽板端壁泥皮冲刷清除干净，然后浇筑Ⅱ序槽孔砼使之与Ⅰ序槽板形成连续的砼墙体，同时成型器的侧向喷嘴的射流冲刷可以使得Ⅱ序槽孔砼对已浇Ⅰ序槽板端部形成裹头，从而建成一道密闭完整的砼地下连续墙。具体见下图：
　　
　　
　　
　　（三）、施工人员配置
　　施工人员配置见下表：
　　　（四）、施工质量控制
　　混凝土防渗墙施工中必须保证满足下列要求：
　　1、 混凝土防渗墙渗透系数K≤1×10-7cm/s；
　　2、 混凝土防渗墙抗压强度≥C10；
　　3、 墙体垂直偏差小于1/300且＜3cm；
　　4、 混凝土塌落度为18～22cm；
　　5、 造孔泥浆比重为1.1～1.4g/cm3；
　　6、 混凝土扩散度34～38cm；
　　7、 混凝土浇筑时，混凝土面上升速度≥2m/h；
　　8、 槽孔中心偏差≤±3.5cm；
　　9、 墙体搭接宽度≥15cm，接头应清洗干净；
　　10、 孔深不得小于设计孔深；
　　11、 混凝土墙体最终高度不得低于设计高程；
　　12、 混凝土浇筑过程中，导管埋入深度不低于0.5米,最好保持在2～3米。
　　13、 拌合砼用的水泥、沙、石和水均符合国家有关规定。
　　为了保证混凝土防渗墙工程施工质量，在施工中采取了如下保证措施：
　　1、 严格依据设计条件，根据测量基准点进行防渗墙的中心线及高程控制；
　　2、 造孔机在定位和施工过程中控制孔位和垂直度，保证墙壁体连续完整；
　　3、 造孔过程中注意泥浆比重和水泵出口的检测记录，确保造孔不坍塌；
　　4、 成槽后必须对槽孔进行验收，确保成槽质量；
　　5、 对砼原材料进行复检验收，保证原材料质量。严格按配合比要求拌制砼。砼连续浇筑，避免砼中进水、进气，浇筑过程中注意检测并记录砼坍落度、扩散度和砼面高度、砼导管埋入深度，及时取样。
　　6、 严格按分序孔的要求进行施工，双序孔施工时认真处理单序孔两侧泥浆，确保防渗墙接缝紧密。
　　7、 对成墙质量用钻孔取芯或开挖一侧土方的方法检测，检测墙体的均匀性、可能存在的缺陷和墙段接缝等。
　　五、小结
　　泉州晋江下游防洪堤C5标基础处理中，混凝土防渗墙在施工过程中每台班造墙面积平均达到120m2，工效较高。混凝土防渗墙施工结束后通过开挖检查，Ⅰ序槽孔与Ⅱ序槽孔密闭完整，各单槽板连接形成了混凝土连续防渗墙。本工程施工充分体现了射水法造墙二代机造墙工效高、成本低，效益显著及开挖墙体接缝处理能确保接缝质量，整体防渗性能好的技术特点。
　　
　　附：
　　本文参考文献为：
　　1、中华人民共和国水利部水颁发的《水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范》（SL174-96）；