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射水地下成墙施工工法 YJGF06-92 江苏省水利勘测设计研究院勘测总队 江苏省水利勘测设计研究院 基础工程队 水闸、船闸、堤坝及抽水站等工程建筑物，经常遇到的是地基渗漏问题，特别是砂性土地基及施工质量较差的堤坝渗漏问题更为突出，如处理不当，往往造成渗流破坏，危及建筑物的安全或正常运行。 为了寻找一种可靠而经济的地基处理和加固方法，经反复调研和探索，于1990年引进了采用射水法成槽，用水下浇筑技术建造地下混凝土连续墙的技术和设备简称为“射水地下成墙技术”，并经现场试验和改进，已发展成为一种有效的防渗止漏和挡土护坡加固方法。1990年在骆马湖南堤险工段、1991年在常熟电厂出水口施工围堰、1992年在南京中日友好会馆基坑支护等防渗加固工程中采用本法，取得了明显的技术经济效果。 一、特点 “射水地下成墙技术”主要技术性能 建墙深度30m内选作； 墙体厚度0.20.5m之间选用； 墙体垂直度1/300左右； 墙体接缝质量接缝平直，连接牢固； 墙体使用材料可选用各级强度等级和抗渗标号的素混凝土或钢筋混凝土，也可选用其它防渗材料。 主要特点 1原理简明、施工方便本法是应用大流量高压水射流冲切地层建造槽孔，然后在槽孔中采用水下浇筑混凝土的方法，将按设计配制好的混凝土按序浇筑成连续墙体，因此不须开挖设模。 2墙体规则，质量可靠本法建造的地下混凝土连续墙厚度和深度可由设计确定，所成墙体厚度均匀、墙面平整、接缝良好、无蜂窝麻面，混凝土强度和抗渗性能稳定，且能阻隔蚁巢兽穴。可谓“一墙建成，一劳永逸”。 3省工省料，经济合理本法建造的槽孔孔壁稳定、平整，孔型规则，并采用直线连接。因此，混凝土用量较少，材料无冒废现象，也无须开挖立模或打坝排水，运行期无须专门维修，故用工用料都较经济，为目前地下连续墙施工中最经济合理的施工方法之一。 二、适用范围 一适用地层 本法适用粘性土、砂性土和人工填土包括含少量直径小于20mm的砂礓或卵、砾石的土层。 二适用工程 1土堤、土坝及其地基的防渗加固或止漏； 2水闸、地涵及抽水站等挡水建筑物地基的防渗截渗； 3船闸、套闸地基防渗截渗或闸室挡土护坡； 4基坑的截渗和挡土护坡； 5河渠防渗止漏及其挡土护坡。 三、工艺原理 本法施工工艺主要由成槽工艺和浇筑工艺两部分组成。 成槽工艺是应用一种设有高压射水机构和刀刃的成形器图1建造槽孔。工作时，送入大流量高压冲洗液，通过喷射器形成强大射流，破碎土层，冲成槽孔，再由成形器下口刀刃修整孔壁，使其平整规则。自上而下造孔，直至预定深度，则可形成一个规则的矩形槽孔。此亦称造孔过程。 浇筑工艺是在已建槽孔中进行混凝土浇筑。把一组混凝土灌注导管下至预定深度如浇筑钢筋混凝土，则选放置钢筋笼，将按设计配制好的流态混凝土通过导管加压灌注到槽底，使管内水体排清，将槽底沉淀残土冲起，使混凝土直接浇筑在槽底上。其后连续灌注混凝土，并保持导管下口掩埋在混凝土面下2m左右，自下而上浇筑直至预定高度图2，待其凝固后，即成一块形体规则的混凝土墙体或钢筋混凝土墙体。此即为水下混凝土浇筑过程。 图1 成形器示意图 图2 槽孔及水下混凝土浇筑示意图 本法采用间隔浇筑的方法，即选浇筑单号墙体，待其初凝后，再浇筑双号墙体。墙之间采用直线对接式或直线啮接式“直线对接式”是应用端面为平面的成形器造孔，“直线啮接式”是应用带有凸啮或啮槽的成形器造孔，并由成形器中侧向清洗装置对连接面进行处理，保证连接面清洁和结合牢固图3。 四、工艺流程 “射水地下成墙技术”工艺流程概括为“三环十二步”。 图3 墙体浇筑顺序及连接形式示意图 “十二步”是指每项工序中各有四个操作子工序，共计十二个子工序。 一准备工序 1清场备料清理施工场地，备集黄砂、石子和水泥等建筑用材。 2铺轨通水辅设钢轨，接通水路和挖通排水沟。 3安装调试安装设备、接通电源、进行试车。 4放样接高按设计要求测定施工轴线，确定槽孔中心，埋设槽孔护筒，接测槽口高程。 二成槽工序 1移机定位将造孔机移至施工位置，进行对中、调平。 2送水建槽按规定供水供浆，进行冲孔建槽。 3清槽验槽冲洗孔中残土，检验槽孔深度和宽度。 4移机交孔开机移位，把已成槽孔移交给下道工序。 三浇筑工序 1定位下管把浇筑机移至已建槽孔中心，下混凝土导管至槽孔底，接通进料漏斗如为钢筋混凝土，先放置钢筋笼。 2拌和送料在上机下导管的同时，给混凝土拌和机上料，并一边拌和，一边运送至待浇筑槽孔处。 3浇筑监测把拌和合格的混凝土提送至进料漏斗，通过导管灌注槽孔内，并随时对混凝土拌和质量、坍落度及槽孔内混凝土面高程进行监测，控制混凝土浇筑质量。 4清场移机整理槽孔内混凝土面和孔口地面，提起导管，排除前方障碍，开机移机。 各工序流程如图4。 五、材料性能 本法建成的地下连续墙为素混凝土墙体或钢筋混凝土墙体。混凝土的强度、抗渗标号和渗透系数可按设计要求配制。目前墙体质量可达到如下技术性能 1墙体力学性素混凝土强度可在10MPa25MPa之间选用；钢筋混凝土强度可在15MPa30MPa之间选用。 图4 工艺流程示意图 2墙体抗渗性混凝土抗渗标号在S2S6之间选用。渗透系数K小于A10-7A10-10cm/s。 六、机具设备 “射水地下成墙技术”主要设备 1.造孔机 主要功能是建造槽孔，其中应配有 1泥浆泵流量200m3，压力300N； 2成形器外形尺寸视需要设定，其系列规格如表1。 3卷扬机5t级手把式电动卷扬机； 4机械手电动操纵钳形导向机械自制； 5起重塔塔式钢架结构，高12m自制； 6行走装置电动自行走机构自制。 2.浇筑机 主要功能是放置钢筋笼和混凝土浇筑。其中应配有 1卷扬机3t级电动卷扬机； 2卸料机自动升降卸料装置自制； 3起重塔塔式钢架结构，高8m12m自制； 表1 成形器系列外形尺寸 4行走装置电动自行走机构自制。 3.拌和机 主要功能是混凝土拌和及输送。其中应配有 1拌和机容量为0.35m3，12台； 2行走装置电动自行走机构自制。 上述三部分在同一轨道上作业。 七、劳动组合 本法每台班生产人员35人，人员组合及岗位工作如表2。 八、质量要求 1.基本技术质量执行标准 1水利水电工程混凝土防渗墙施工技术规范SDJ8279； 2地基与基础工程施工及验收规范DBJ20283 第五章。 表2 台班人员组合一览表 2.主要技术关键及要求 1槽孔壁的保护根据不同地层和土质情况配制合适的泥浆进行护壁，保证槽壁稳定和平整； 2墙体接缝质量的控制，应采用下列措施 1定位精度以导轨为放样基准，钢尺量距，槽孔中心距量测精度控制在1cm内； 2调平精度以底座调平千斤顶调正机座，水准器或垂球测定机架垂直度，其精度控制在1/300之内； 3连接面处理在建造双号槽孔时，检查侧向清洗喷嘴和清洗钢刷性能，在符合要求时施工，以保证结合面清洁和连接牢固。 九、安全措施 1.用电安全措施 1发电机和电源由持有上岗证的专职电工操作和管理，严格按章作业； 2电源线和电器定期检查和随机检查，一经发现情况，及时排除和处理； 3随机电缆和配电柜由专人负责，经常检查，定期维修保养； 4用电规则和制度正确而合理地按用电法规和用电制度执行。 2.移机安全措施 1各机移动，由各机组负责人统一指挥，检查前行方向，确定无人和无障碍时，才能发号启动； 2各机移动途中，严禁非驾驶操作人员登机和逗留机上，严禁非岗位培训人员驾驶移机。 3经常检查止动机构，使其保持良好工作状态。 3.高空作业安全措施 1凡高空作业人员均应配带安全帽、系安全带； 2高空作业期间，凡可能被触摸到的高压电器和电缆均应断电； 3高空作业期间，严禁戏闹、严禁架下站人。 4.施工操作安全措施 1施工期间，所有人员均应带安全帽和防护手套； 2施工期间，严禁闲人进入场内，严禁操作人员离岗离位或串岗串位； 3对场内电器和电缆应设专人监察； 4每台班应有安全员，进行安全作业监督和管理。 十、效益分析 本法在建造地下连续墙诸方案中，一次性投资及用工用料等方面均较省，经工程实例测算，比同类地下连续墙工程投资可节省20以上，且有较好的技术效果。 十一、工程实例 现以江苏骆马湖南堤防渗加固工程性试验实际施工情况和效果为例 骆马湖南堤位于宿迁市西侧，北有骆马湖，南有中运河，为“二水隔一堤”的挡水土建工程。其中在1130011600段，由于堤身质量较差，堤基下伏粉质砂壤土、轻粉质壤土等，故堤后常常发生渗水现象，属于防洪险工段。1990年10月江苏省水利厅批准采用“射水地下成墙技术”对该段进行应急工程性试验，并得到淮委和省、市、县各级的支持，拟建300m长地下混凝土防渗连续墙。设计墙顶平均高程为25m，墙底平均高程为15.4m，墙厚有效厚度不小于0.22m，墙体混凝土强度10.0MPa，渗透系数K≤A10-7cm/s。 该工程经过三个月的施工，完成地下混凝土连续墙304m，并经挖坑观察、取样试验和测压管检验，各项性能如下 1墙体混凝土强度配制试块强度＞15.0MPa；墙身钻孔取样试块强度＞20.0MPa，折算为标准试样、28天龄期的强度为13MPa。 2墙体混凝土抗渗性能配制试块抗渗标号S2S3；墙身钻孔取样试块渗透系数K为A10-9cm/s。 3墙体形状和浇筑质量墙身厚度均匀，平均0.24m，墙面平整规则，无蜂窝麻面。 4整体防渗效果实测地下水观测资料表明，墙后地下水位明显下降，出逸坡降减少近10倍图5。 上述各项指标表明，该工程技术性能达到和超过设计要求，在经济上比其它同类防渗墙节省投资20以上。 图5 防渗效果实测资料 执笔 瓮焕学
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