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1、11 1射水法造墙技术在泾惠局西郊水库工程中的应用射水法造墙技术在泾惠局西郊水库工程中的应用摘要:射水法造墙技术在河道堤防防渗处理工程中已得到广泛应用，但在水库防渗处理应用方面研究文献较少。以西郊水库为例，介绍了射水法的造墙原理、施工工艺和技术要点,以及在水库防渗处理工程中的成功经验。应用实践表面，射水法造墙技术在水库防渗处理工程中，具有施工质量高，防渗效果好，施工速度快，工程造价低，施工机械布置灵活等优点。对类似工程防渗处理、建造防渗墙具有借鉴作用。关键词：射水法；造墙技术；施工工艺；应用实例1 工程概况西郊水库位于三原县城以西约 2km 的清河干流上。该水库坝顶高程为 428m，正常蓄水位
2、 420m，总库容 3405.5104m3，调节库容 1984104m3。大坝为均质土坝，最大坝高 42m。溢横道是西郊水库的主要泄水建筑物，开敞式泄水，布设在右岸，总长798.32m，设计泄水流量 407m3/s，校核流量 929m3/s。导流排沙泄洪洞位于河床右岸，处于大坝与溢洪道之间，分别由进口引渠、放水塔、地下洞室（洞身为直径 2.6m 圆形钢筋混凝土断面）及明渠组成,出口与溢洪道海漫衔接,总长 513.56m,在水库正常蓄水位达到 420m 时,最大泄水流量 31m3/s。2 工程地质条件水库枢纽区河流由西向东呈近东西向，河谷呈 U 形，宽约 170200m，谷坡约4060，河床高程
3、 394.0396.0m，清峪河一级阶地面高出河床 23m，右岸阶地面宽 4060m，左岸阶地面宽 1030m，左岸阶地面宽有坡崩积物覆盖。大坝为土质坝基，坝址区广泛分布的主要土层由河道基底层和河床覆盖层两部分组成，上部覆盖层为清峪河漫滩及一级阶地堆积粉土和粉质壤土、鸡窝状分布的砂卵石夹层等，厚度约 13m 左右，具有地下水位高、压缩性高等特点，河道基底层由粉质粘土、局部夹粉质壤土构成，粉质粘土层属中等压缩，微弱透水性，可作坝基防渗隔水层。坝肩斜坡地层情况至上而下分为三部分：上部（高程 428m420m）为黄土状壤土；中部（高程 420m406m）为轻粉质壤土，夹粉细砂层或粉质壤土、粉质粘土；
4、下层（高程 406m 以下）为粉质壤土和粉质粘土夹细砂透镜体。右坝肩斜坡稳定性较好，左坝肩斜坡表面坡积、滑落、错落体较多，两岸坡缘 30m60m 范围内落水洞和裂隙发育，落水洞直径 1.0m15.0m 不等，一般深度 2.0m7.0m。22 23 建造防渗墙的必要性和重要性泾惠渠西郊水库总投资为 1.3108元。2003 年 9 月水库蓄水以来，取得了较好的经济效益、社会效益、生态效益。就经济效益而言，每年能有效保证 2104hm2的农田灌溉，年增加经济收入 300104元。水库于 2003 年 9 月开始蓄水，2005 年 11 月及2006 年 10 月，水库水位分别蓄至 419.54m
5、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，对大坝安全造成严重威胁。如不及时采取工程措施，将对国家财产和人民生命安全造成威胁。经陕西省水利电力勘测设计研究院现场勘测,反复论证,确定对西郊水库右岸渗漏采用塑性混凝土防渗墙设计方案。2008 年 12 月初，该项目通过公开招标，由陕西省泾河工程局中标，2009年 1 月-2009 年 6 月,采用射水法造墙技术,对西郊水库右岸渗漏做塑性混凝土防渗处理。4 塑性混凝土防渗墙设计（1） 防渗墙设计总长 179.95m，(0+145-0+323.45)防渗墙造孔深度为 38m，设计墙高 36.
6、5m。设计参数:孔位允许偏差不大于 3；孔斜率不大于 3/300；墙厚:40。大坝防渗墙位置见图 1。图1溢洪道新建砼防渗墙坝0+145.0坝0+203.0坝0+243.0坝0+323.45坝轴线大坝大坝防渗墙位置示意图33 3（2）塑性混凝土物理力学指标:密度2.2T/m3,抗压强度3.0MPa，弹性模量 500-800MPa，(28d 指标)抗渗标号 W6。（3）塑性混凝土配合比。通过现场采样，由西安理工大学建筑材料实验室试验，得出以下结论。见表 1 所示。表 1 塑性混凝土配合比材料名称品种规格水泥砂石掺合料外加剂水水胶比强度等级渗透系数K/（cms-1）用量 /（ m-3）200885
7、8851200.8280C3K1107/s重量比14.434.43 0.6 0.0041.40.885 射水法造塑性混凝土防渗墙5.1 工作原理是由射水造墙机的水泵及成槽器中的射水喷嘴喷射出的高速泥浆水流,切割破坏由砂、土与卵石构成的地层，通过砂卵泵将水土混合回流，泥沙抽吸出槽孔。与此同时，利用卷扬机带动成槽器上下往复运动，进一步破坏地层，并由成槽器下沿刀具切割休整孔壁，从而形成有一定规格尺寸的槽孔。在成槽器上下运动过程中，槽孔内将形成循环的高速水流，由于高速水流的存在，地层中的细颗粒将被高速水流带走，导致槽孔周边孔壁坍塌。因此，造孔过程中需对高速循环水中加入适当的粘土或膨润土，这些粘土或膨润
8、土的颗粒将随高速循环水流粘附在槽孔表面，阻止槽孔周边的细颗粒被带走，这就是泥浆固壁的作用。鉴于槽孔内的土、砂、卵石等是通过反循环泵抽排，因此，施工时产生一些废浆，一般情况下，先将废浆排入沉淀池，经沉淀后，泥浆可循环使用 15 。5.2 造墙工艺放样对中-配制泥浆-造孔成槽固壁-清孔-混凝土浇筑。施工中分二序进行，先施工序孔。待序孔混凝土初凝后，再施工序槽孔。造墙工艺概括起来就是破土、固壁、出渣以及单双序孔的混凝土浇筑和连接成墙。5.3 机械设备射水法的机械设备主要由射水造孔机（即成槽机），混凝土搅拌机及混凝土浇筑44 4机组成。5.3.1 造孔机主要有额头，机架，起倒架油缸，升降小车，正反循环
9、主动钻杆，5t 卷扬机，正反循环组，成槽器，电动机，油箱，配电柜，配重块，机座，移动装置组成。其中，正反循环泵组主要由砂石泵、灰渣泵、压力表、正反循环管道、闸阀、底阀、0.5t 小卷扬机、电动机、配电柜、机座、移动装置等组成。灰渣泵为正循环射水，砂石泵为反循环抽吸排渣。成槽器为成槽钻进工具，内有正反循环管道及喷嘴，循环管道在成槽器外作壳包裹作用下射流，8 个喷嘴并列分布于成槽器的底端垂直向下作射流破土用。5.3.2 混凝土浇筑机主要由混凝土浇筑架，移动装置，输料导管组成，导管之间由法兰连接。5.3.3 混凝土搅拌机主要由搅拌罐、进料斗、出料斗、机座、配电柜等组成。为自落式移动搅拌机，与造孔机、
10、混凝土浇筑机行走在同一轨道上。表 2 是本工程使用射水造墙机的主要技术参数。表 2 CSF-30 型射水造墙机主要设备性能和技术参数项 目 设备性能4PH60 灰渣泵流量/（m3h-1）180-2886BS 砂石泵流量/（m3h-1）180成型器重量/t1.1-1.7冲击行程/m1.5冲击频次/min10-30Jkz 主卷扬机提升力/t5Jk0.5 卷扬机提升力/t 05350 混凝土拌和及浇筑能力/（m3h-1）8-12平均成墙功效/（m3/d-1台）100-120整机功率/kw1656 工程质量控制6.1 施工原材料质量控制施工原材料是保证施工的关键,对进场原材料要严格按照设计、规范要求把
11、关。55 5（1）水泥。水泥是混凝土的袢和料。水泥生产厂家要具备国家质检部门认证的合格证，对进场的每一批，生产厂家要出具试验报告，施工单位经过监理人员见证，共同取样送质检部门试验检查，以杜绝不合格水泥进场。（2）砂石骨料。应按设计要求严格筛选符合级配要求的砂石骨料。（3）固壁材料。综合考虑设计、规范，施工成本与现场实际条件，选用合适的制浆材料。6.2 混凝土浇筑成墙质量控制混凝土浇筑是射水法建造防渗墙的关键程序,不仅关系到对造孔质量的检验,也关系到最终成墙的质量是否满足设计要求。槽孔准备条件,清孔换浆 1h,槽孔应达到如下标准方可浇筑混凝土：(1)孔底淤积厚度不大于 10；(2)泥浆重度不大于
12、 1.15g/3；(3)泥浆黏度不大于 32s-50s；(4)泥浆含砂量不大于 6%。6.3 墙段连接控制本工程设计防渗墙厚为 40cm，所以相邻墙缝的连接质量墙体垂直度有着密切的关系，对此必须加以控制。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。接头刷洗质量在二序槽孔造孔时应严格控制。方法是：待一序槽段浇筑的混凝土初凝后，施工二序槽时，开启成型器两侧的扇形喷嘴，安装两侧钢丝刷，反复刷洗一序槽段两侧的混凝土面，刷洗质量应符合规范要求。二期槽孔换浆结束前,应清除接头槽壁上的泥屑,合格条件是:刷子钻头基本不带泥屑,孔底淤积不再增加.6.4 槽段坍塌事故处理在地层松散、孔隙率大、护壁
13、泥浆指标不够及成槽工艺方法不合理等情况下施工，易发生槽段坍塌。发生槽段坍塌后，可采用加大护壁泥浆比重、粘度或向孔内直接投放粘土，增加槽孔泥浆面的高度等；坍孔严重时采用粘土或低标号混凝土回填，待坍孔地段稳定后再重新成槽。6.5 施工质量根据开挖检测及西安理工大学水利水电学院建筑材料实验室的混凝土抗压强度检验报告，结果证明： 射水法造防渗墙的施工质量达到了设计要求。66 67 防渗效果泾惠渠西郊水库右坝肩渗流水头在防渗处理工程前后变化明显。一是根据观测井资料分析，防渗处理后墙前井水位明显升高，墙后水位下降。2006-11-15，库水位419.47m 高程时，P8-1(墙前观测井)水头为 411.8
14、8m,实施防渗处理工程措施后，2009-06-08，库水位 419m,P8-1水头达到 414.184m;在库水位基本相同的条件下，墙前井水位升高了 2.3m。P8-2位于防渗墙下游，在 2006 年和 2009 年库水位基本相同的条件下，该点水头下降了 1.93m。二是通过坝下游三角量水堰观测数值比较，水库蓄水高程达到419m,实施防渗处理工程前，渗流量为 1.4L/s,防渗处理后，渗流量为 0.35L/s,渗流量减少 75%,特别是水质浑浊现象完全消失。8 结语射水法造防渗墙施工技术在泾惠渠西郊水库右岸渗漏处理工程中应用结果表明：该新技术具有施工质量优良，防渗效果好，施工速度快，施工造价低
15、，施工机械布置灵活等优点，适宜在病险库、堤防工程透水地基的防渗处理中应用。参考文献：（请将参考文献按在文中出现的顺序从小大，依次全部用方括号标注在文中）1 任敏峰，徐旺敏、吴卫国、射水造墙技术在堤防除险加固工程中的应用J；水利与建筑工程学报(原防渗技术)2001，7 (3)：23-24.2黄志朋、余强、黄建军、陈彦生，中国堤防工程施工纵书射水法M；中国水利水电出版社M2006 年 2 月发行3 陈小春，射水法造超簿混凝土防渗墙在北江大堤的应用；J；广东水利水电，2004，缺第 1 期第 52 页4 薛建军，杨胜良、射水法建造塑性混凝土防渗墙；J；葛洲坝集团科技，2002，第 3 期第 5 页5 射水法超薄混凝土防渗墙施工浅议；J；河南水利第六期第 52 页77 7作者简介葛蒙（1981-）,男（汉族）,陕西三原人。学士，助理工程师，主要从事水利水电工程测量、施工、工程设计等工作。
