射水法在坝肩砼防渗墙工程中的应用

张光辉

（陕西省泾惠渠管理局 陕西 三原 713800）

1 工程概况

泾惠渠西郊水库位于三原县城以西约2km的清河干流上，可为泾惠渠灌区20.7万亩农田补水，并扩灌农田3.24万亩。水库正常蓄水位420.00m，总库容3405.5万m3，调节库容1984万m3。大坝为均质土坝坝顶高程428.0m，最大坝高42m。水库于2003年9月开始蓄水，2005年11月和2006年10月当水库水位分别蓄至419.54m和419.96m并运行一个月后，坝后右岸399.34m高程排水管渗流明显加大，水质混浊并带出泥沙。为防止渗透破坏范围进一步扩大，保证水库运行安全，设计对西郊水库右岸渗漏采用砼防渗处理方案进行处理。

泾惠渠西郊水库右岸渗漏处理工程，砼防渗墙设计：墙长 178.45m（0+145～323.45），墙厚0.4m，墙顶高程426.5m，底高程390.0m，墙体嵌入坝体6m，且横穿现有建筑物泄洪排沙洞和溢洪道。砼设计标号C 20，塑性砼物理力指标：容重≥2.2t/m，抗压强度R≥3.0MPa，弹性模量500MPa～800MPa（28天强度指标）,渗透系数k≤1×10-7cm/s，该工程采用射水法造地下连续墙原理施工。

2 工程地质条件

砼防渗墙设计高程390m～426.5m，墙深36.5m，穿过④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨等多层土层，并深入⑩层土3.8m土层岩性分类（详见表1）。⑩层土为硬塑状粉质粘土，中低压缩性，土质均匀，土层稳定，是相对隔水层和砼地下连续墙的墙底持力层。

3 射水法造墙原理、施工工艺及方法

3.1 射水法造墙原理

射水法造墙设备主要由造孔机、砼搅拌机和浇筑机组成的一体机，其工作原理是利用造孔机的成槽器（厚40cm，宽度2.95m）底部射浆喷嘴形成的高速泥浆流切割破坏土层结构，同时利用卷扬机带动成槽器上下运动进一步破坏土层，并由成槽器下沿刀具切割修整孔壁，泥浆护壁，反循环出渣，形成具有一定规格尺寸的槽孔。槽孔成型后，采用导管法水下浇筑砼成墙。射水法工艺分为奇、偶数槽孔施工，先施工奇数槽孔，再施工偶数槽孔，偶数槽砼浇筑前采用成槽器侧向喷嘴和两侧的钢丝刷冲刷奇数砼墙段侧壁，浇筑砼建成砼地下连续墙。

3.2 射水法造墙施工工艺

（1）孔位放样

轨道铺设好后，按每段长2.95m将179.95m防渗墙划分为61段，进行孔位中心放样。孔距用钢尺丈量，奇、偶数槽孔中心间距均为2.95m，孔位中心放样误差应≤5mm。孔位中心放样后，用红漆在前轨外侧面上作出标记，然后丈量出各孔中心与防渗墙轴线的偏差，其偏差值应≤3 cm。

（2）成槽施工

成槽的关键技术要素有三个——破土、固壁、出碴。

①破土。钻机就位后，调整校正机架和成槽器钻杆的垂直度。利用射流泵及成槽器中的射浆喷嘴形成高速泥浆液流泥切割地层结构，泵压与泵量分别为0.5MPa和400L/min～500L/min，卷扬机带动成槽器及整套钻杆系统做上下往复冲击运动，成槽器频率为30～50次/min，加速凿碎地层。

②固壁。施工过程中的孔壁稳定是成孔的关键。泥浆固壁利用槽孔内泥浆水位高于地下水位、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。

③出碴。原地层颗粒与泥浆混合渣浆由砂石泵抽出。槽孔施工至设计孔深后，停止下放成槽器，将成槽器提离槽孔底部50cm左右，继续喷射净化后的泥浆。当返循环泵返浆或槽孔内泥浆比重≤1.2g/cm3，含砂量≤10%时，停止清孔换浆，进行下道工序。

（3）砼浇筑

①混凝土拌合。备足砂、碎石、膨润土、水泥等材料，以保证混凝土浇筑的连续性。拌制的混凝土应具有良好和易性，纯搅拌时间不少于1.5min。对入仓时的混凝土应达到以下要求：孔口坍落度18cm～22cm，扩散度35cm～40cm，初凝时间不小于6h，终凝时间不大于24h。

表1 地下砼防渗墙土层分类表

②混凝土浇筑。采用“泥浆下直升导管法”浇筑水下砼。

③槽孔的连接。奇、偶数墙段连接采用平接技术——也就是在同一轴线端侧面实现平面对接。射水法造墙一般划分成双序槽孔，采用跳槽法施工，即先施工奇数槽孔，在奇数槽孔浇注砼初凝后，为保证墙体有序连接及接缝质量，要求24h～72h之内必须安排设备返回施工偶数槽孔。施工偶槽孔时由成槽器的侧向喷嘴不断冲洗奇数槽砼墙板的侧面，形成两侧冲洗干净的砼面槽孔，浇注砼后奇、偶数槽孔连接成一道完整墙体。

4 射水法造墙质量控制措施

4.1 孔斜控制

要保证射水法成墙的垂直度，对造孔机械设备的就位精度与水平调整必须严格复核控制。铁轨铺设应平整稳固，前轨外侧面距防渗墙轴线0.9m，孔位轨面纵向坡度＜2‰，横向高差＜1cm。轨道铺设好后，进行孔位中心放样，孔距用钢尺丈量，奇数、偶数槽孔中心间距均为2.95m，孔位中心放样误差应≤5mm。孔位中心放样后，用红漆在前轨外侧面上作出标记，然后丈量出各孔中心与防渗墙轴线的偏差，其偏差值应≤3 cm。造槽过程中必须经常性检查机架垂直度。

4.2 墙段连接和接缝质量控制

由于该工程墙厚为40cm，所以相邻墙缝的连接质量和墙体垂直度存在密切关系，对此必须加以重点控制。主要技术措施是控制相邻槽孔轴线的偏差、垂直度和接头冲洗质量。轴线偏差主要为控制导墙修筑间距50cm，另外，严格控制铺设轨道。垂直度则是在施工过程中加以监测、控制和调整。接头刷洗质量在偶数槽孔造孔时进行控制，具体方法为待奇数序槽段浇注的砼初凝后，施工偶数序槽孔时开启成型器两侧的扇形喷嘴，安装好两侧的钢丝刷洗刷两侧奇数槽段的砼面。侧向喷嘴距砼面2cm～3cm，喷射流体压力为 0.5MPa～1.0MPa，反复上下运动，每分钟20～30次，运动幅度50cm左右，形成两侧冲洗干净的砼面槽孔，浇注砼后奇数、偶数序槽段连接形成墙体。

5 质量检验

陕西省水利工程质量检测站对射水成墙的墙段采用了两种方法检测，一是采用开挖探槽进行观测和地质调查分析，二是采用超声波检测墙体质量。质量检测报告显示：塑性砼强度平均值Rn=4.57MPa，Rmin=3.7MPa≥0.85R标=3MPa，Sn=0.366MPa，Cv=0.073＜0.14符合设计和规范要求；防渗墙塑性砼渗透系数平均值K=0.631×10-7；弹性模量平均值E0=724MPa满足设计要求。

6 结语

泾惠渠西郊水库右岸渗漏处理工程，砼防渗墙采用射水法成槽，槽宽0.4m，深达38m，成型的槽孔孔壁稳定，水下浇筑砼防渗墙长179.95m，深36.5m，墙面平整，墙体均匀、连续，墙体的接缝紧密，整体防渗性能好。2009年6月，防渗墙工程完工后，墙后渗流水头降低近1m。2009年6月及10月库水位已两次蓄至418m高程以上。根据坝肩渗流监测资料分析，坝后排水沟渗流量变小且稳定，清澈无泥沙，砼防渗墙防渗效果十分明显，消除了右坝肩存在的渗漏通道，为水库的正常运行和扩大利用奠定了坚实的基础。陕西水利