射水法建造地下连续墙施工工法

【关键词】工艺原理；施工操作要点；安全措施

　　射水法建造地下连续墙技术由福建省水电厅水利科学研究所于1982年开始研究，经过多年的研制和生产性试验，在80年代中期生产出一代机、二代机、目前研制生产出三代机。研制生产的专利设备——射水法造墙机组（二代机组、三代机组）进行砼地下连续墙的施工在我国江河湖泊的堤防防渗工程中得到了广泛的应用。

　　一、工法特点

　　射水法建造地下连续墙不仅适用于砂壤土、粘土，而且适用于粒径小于100mm的砂砾石地层。与传统的冲击成槽、液压抓斗成槽相比较，具有造墙厚度薄（最薄22cm），造墙工效高，工程成本低，经济效益显著。但射水法造墙最大厚度仅为45cm，深度在30m以内。地层预特殊埋石或孤石等障碍物只好放弃该槽段，再寻求其他补救措施。

　　二、适应范围

　　射水法建造地下连续墙不仅适用于砂壤土、粘土，而且适用于粒径小于100mm的砂砾石地层。

　　适用工程：江河堤防，土坝及其地基防渗或止漏。水闸、泵站、地涵、船闸、套闸，以及大型基坑等建筑物地基的防渗截渗。

　　三、工艺原理

　　射水造墙施工工艺分为成槽工艺和砼浇筑工艺两部分组成。

　　成槽工艺：该机组由在同一轨道上电动行走的造孔机、砼浇筑机、砼拌和机（三代机配备反循环砂砾泵抽碴）组成，设备总功率约150～180KW。其工作原理是利用水泵及成型器中的射水喷嘴形成高速水流来切割破坏土层结构，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循环）或者用砂砾泵抽吸出槽孔（反循环），同时利用卷扬机带动成型器上下往返运动进一步破坏土层并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定规格尺寸的槽孔；槽孔由一定浓度的泥浆固壁。溢出或抽吸出的与泥浆混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池，土、砂、卵石沉淀，泥浆水循环使用。槽孔成型后提起成型器，造孔机电动行走到隔一槽孔位置继续造孔。

　　砼浇筑工艺：砼浇筑机就位，采用导管法水下砼浇筑建成砼单槽板或钢筋砼单槽板，并在施工中采用平接技术建成地下砼连续墙。

　　四、施工操作要点

　　射水法造墙的主要技术要点

　　射水法造墙技术上由造孔技术和水下砼浇筑技术两部分组成，而导管法水下砼浇筑是成熟的一种施工工艺，因此，射水法造墙技术主要研究对象就是造孔。造孔的关键技术要素有三个——破土、固壁（保持孔壁稳定）和出碴；三个要素相互关联，相互制约。

　　①破土。射水法，其名称就是源自泥浆水射流破土（以三代机为例），三代机是由单排并列8个垂直向下的喷嘴作为射流破土结构。它的破土能力、破土范围取决于射流水压力、喷嘴几何形状以及对槽孔底部距离，可根据土体强度确定水压力。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，一般流速应控制在小于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）。

　　③出碴。第三代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（正循环）或用砂砾泵抽吸出孔槽（反循环），溢出或抽吸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。

　　④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，单槽板本身结构不管是砼，塑性砼或其他材料均能达到某一抗渗指标，接缝的质量才是关键，这也是其它任何一种连续墙施工工艺所共同存在的技术问题。射水法造墙技术采用的是平接技术——也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（一般>24h）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，如此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。其中，建造II序孔时成型器两侧水平布置的各3个扇形喷嘴打开后，喷嘴与相邻被冲刷的砼面距离只有8cm，靠得很近，射水压力能达到0.3Mpa，造孔的工作方式是20～30次/min反复上、下冲切运动中逐渐进深，运动幅度在50cm左右，可以在造孔过程中反复冲洗端面，从而有效保证了接头处的冲刷质量。

　　⑤轴线对位的控制。轴线对位采用在钢轨上定位、放样、对中、机台找平等，保证机械设备就位的精确度。

　　⑥槽孔垂直度控制。造孔机成型器配重达1.1t，成孔过程中采用钢丝绳悬挂成型器自由落体向下运动，配合成型器接口的左、右两条φ146钢管与四层机械手组成的刚性导向机构，从而能有效控制台槽孔的垂直度。设计的垂直度指标是1/300。

　　五、安全措施

　　1、用电安全措施

　　电源线、电缆的架设、配电柜及电机设备的接线，由持有电工操作证的专业电工操作，严格按照用电规章操作；定期检查和随机检查，对发现故障要及时排除和处理。

　　2、移机安全措施

　　各机移位，由各机组负责人统一指挥，检查前行方向，确定无人或障碍时，才能发出启动指令。各机移动途中，严禁非驾驶人员登机和逗留在机上，严禁非岗位培训人员驾驶移机。经常检查各机止动装置，使其保持良好工作状态。

　　3、高空作业安全

　　凡高空作业人员均应配带安全帽，系安全带。高空作业期间，凡被可能触摸到的高压电器和电缆均应断电。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

　　施工期间，严禁非作业人员进入场内，严禁操作人员离岗或串岗。每班配备有安全员，进行安全作业监督和管理。