射水地下成牆施工工法

《射水地下成牆施工工法》是江蘇省工程勘測研究院有限責任公司、江蘇鴻基岩土工程有限公司、江蘇邗建集團有限公司完成的建築類施工工法；該工法的作者是李輝、強成倉、李興兵、王新生、裴生虎；該工法的適用範圍是一般人工堆、填地層；堅硬以下的黏性土地層；各類砂性土地層：一般砂性土地層、礫砂地層以及含直徑小於100米的砂礓或卵、礫石的土層，強風化以下的殘、坡積地層。

《射水地下成牆施工工法》主要的工法特點是最大造牆深度：40.0米以內選用。牆體厚度：0.2~0.8米之間選用。牆體垂直度：1/400左右。

2008年1月31日，《射水地下成牆施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家一級工法。

基本介紹

• 中文名：射水地下成牆施工工法
• 工法編號：YJGF06-92
• 主要榮譽：國家一級工法（2005-2006年度）
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要完成人：李輝、強成倉、李興兵、王新生、裴生虎
• 完成單位：江蘇省工程勘測研究院有限責任公司、江蘇鴻基岩土工程有限公司、江蘇邗建集團有限公司

形成原因

射水法建造地下連續牆是施工單位於1990年引進的施工技術，它是採用射水法原理成槽、導管法水下澆築技術建造地下混凝土連續牆的一種施工技術（簡稱為“射水地下成牆技術”）。經現場試驗和工程實際套用，由施工單位主持編著的“射水地下成牆施工工法”，已於1992年度被評為國家級工法，編號為（《YlGTc06r1992》為拓展該技術的適用領域，適應各種複雜地質條件，提高在深度大於20.0米條件下的施工工效，經過多年的施工實踐，在原“射水地下成牆技術”的基礎上，對配套機械、設備結構及工藝工序進行了研究和改進，主要改進的技術有：設備結構由井架結構，改為門式結構，提高了設備的整體剛度和穩定性；在射水成槽的基礎上，增加了反循環泵，同步吸取孔內大顆粒沉渣，提高成槽進度，保證孔內泥漿質量；改進了用卡箍式定位接頭替代絲扣式或法蘭式連線接頭，減少接管輔助工作時間，提高了施工工效。由於設備及工藝改進，使得《射水地下成牆施工工法》在加大施工深度、適應地層能力、縮短施工工期、提高機械操作安全度、降低工程造價等方面均有突破和提高。

工法特點

《射水地下成牆施工工法》的工法特點是：

1.最大造牆深度在40.0米以內選用；牆體厚度在0.2~0.8米之間選用。牆體垂直度為1/400左右。

2.牆體接縫質量：接縫平順，連線緊密、牢固；根據牆體功能，可選用不同的連線形式。用於薄型防滲牆時，採用平面對接的連線形式；用於受力結構牆時，採用齒嵌連線的連線形式。

3.牆體使用材料：可選用各級強度等級和抗滲標號的混凝土或塑性混凝土，也可選用其他防滲材料。

4.主要技術性能：

（1）原理簡明、施工方便。

（2）牆體規則，質量可靠，所成牆體厚度均勻、牆面平整、接縫良好、無蜂窩麻面，混凝土強度和抗滲性能穩定。

（3）成牆深度大，牆體厚度薄，適用地層廣。

（4）經濟合理，省工省料。

操作原理

適用範圍

《射水地下成牆施工工法》

一、適用地層

1.一般人工堆，填地層；堅硬以下的黏性土地層。

2.各類砂性土地層：一般砂性土地層、礫砂地層以及含直徑小於100毫米的砂礓或卵、礫石的土層。

3.強風化以下的殘、坡積地層。

二、適用工程領域

1水利工程土堤、土壩及圍堰等地基的防滲加固或止漏。

2.水利工程中的水閘、地涵及抽水站等擋水建築物地基的防滲截滲。

3.港口、交通工程中的船閘、船塢碼頭地基防滲截滲或閘室擋土護坡。

4.工民建系統、能源系統的建築物、構築物的基坑截滲和擋土護坡等。

工藝原理

《射水地下成牆施工工法》的工藝原理敘述如下：

該工法施工工藝主要由成槽工藝和澆築工藝兩部分組成。

1.成槽工藝：成槽工藝是套用一種設有高壓射水機構和刀刃的成型器建造槽孔。工作時，送入大流量高壓沖洗泥漿液，通過噴射器形成強大射流，破碎土層，沖成槽孔，再由成形器下口刀刃修整孔壁，使其平整規則。自上而下造孔，直至預定深度，則可形成一個規則的矩形槽孔。此亦稱造孔過程。針對含砂礓或卵、礫石的土層，成槽過程中，採用泵吸反循環清渣（見圖1）。

圖1 成槽器

2.該工法採用間隔成槽的施工工序，即先建造單號牆體，可連續建造多個單號牆體，待其混凝土初凝後，再按序插建雙號牆體。

3.單雙號牆體之間的連線形式（見圖2），可根據牆體的功能進行選擇：

（1）當牆體以防滲功能為主時，採用直線對接形式，即採用側面為平面形的成形器成槽施工。

（2）當牆體有結構功能要求時，採用直線齧嵌連線式，即採用側面為凹凸形的成形器成槽施工。

（3）上述兩種形式的成形器，側向均設定了清洗裝置，成槽過程中對單號單元牆體側面進行洗刷處理，保證了牆體連線面的清潔和可靠連線。

圖2 牆體澆築順序及連線形式示意圖

（a）直線對接式；（b）直線齧接式

4.澆築工藝澆築工藝是在已建槽孔中進行防滲體材料澆築。把一組或兩組灌注導管下至預定深度（如澆築鋼筋混凝土牆體，則先放置鋼筋籠），將按設計配製好的防滲體材料，通過導管澆築至槽孔底部，由下而上連續灌注牆體材料至設計牆頂高程，澆築過程中保持導管下口掩埋在混凝土面下2米左右待其凝固後，即成一塊形狀規則的防滲體材料牆體（或鋼筋混凝土牆體）。此即為水下防滲體材料澆築過程（牆體澆築過程見圖3）。

圖3 牆體澆築圖

工藝流程

《射水地下成牆施工工法》的施工工藝流程：該工法施工工藝流程概括為“三環十二步”。“十二步”是指每項工序中各有四個操作子工序，總計十二個子工序（見圖4）。

圖4 射水地下成牆施工工藝流程

澆築工序

1.定位下管：把澆築機移至已建槽孔中心，下混凝土導管至槽孔底，接通進料漏斗（如為鋼筋混凝土，先放置鋼筋籠）。

2.拌合送料：在上機下導管的同時，給拌合機上料，並一邊拌合，一邊運送至待澆築槽孔處。

3.澆築監測：把拌合合格的防滲體材料提送至進料漏斗，通過導管灌注槽孔內，並隨時對防。

操作要點

《射水地下成牆施工工法》的操作要點如下：

一、準備工序

1.清場備料：清理施工場地，備集黃砂、石子和水泥等建築用材，修建泥漿池。

2.鋪軌通水：鋪設鋼軌，接通漿路與水路和挖通排漿溝。

3.安裝調試：安裝設備、接通電源、進行試車。

4.放樣接高：按設計要求測定施工軸線，確定槽孔中心，接測槽口高程。

二、成槽工序

1.移機定位：將造孔機移至施工位置，進行對中、調平。

2.送漿建槽：按規定供水供漿，進行沖孔建槽。

3.清槽驗槽：對單一軟土層，用正循環沖洗孔中殘土；對含砂礓或卵、礫石的土層，用反循環吸渣。再檢驗槽孔深度和寬度。

4.移機交孔：開機移位，把已成槽孔移交給下道工序，滲體材料和質量、坍落度及槽孔內防滲體材料面高程進行監測，控制防滲體材料澆築質量。

5.清場移機：整理槽孔內防滲體材料面和孔口地面，提起導管，排除前方障礙，開機移機。

材料設備

《射水地下成牆施工工法》所用的材料及設備明細如下：

材料性能該工法建成的地下連續牆為混凝土牆體或塑性混凝土牆體。混凝土的強度、抗滲標號和滲透係數可按設計要求配製。

一、混凝土牆體質量可達到如下技術性能：

1.牆體力學性：素混凝土強度可在10~25兆帕之間選用；鋼筋混凝土強度可在20~35兆帕之間選用。

2.牆體抗滲性：混凝土抗滲標號在是S2S6之間選用。滲透係數K小於安培×10-7~安培×10-10厘米/秒。

二、塑性混凝土牆體質量可達到如下技術性能：

1.抗壓強度：R28≥2.0兆帕。

2.彈性模量：≤1000兆帕。

3.滲透係數：K≤i×10-7厘米/秒（1≤i≤10）。

4.允許滲透比降：J≥20。

三、機具設備“射水地下成牆技術”主要設備如下：

1.造孔機主要功能是建造槽孔，其中應配有：

（1）灰渣泵：流量≥200立方米，壓力≥300牛頓。

2.成型器：外形尺寸視需要設定。

3.卷揚機：3~5噸級手把式電動卷揚機。

4.起重塔：塔式鋼架結構，高12米（自製）。

四、澆築機主要功能是放置鋼筋籠和混凝土澆築。其中應配有：

1.卷揚機：3噸級電動卷揚機。

2.卸料機：自動升降卸料裝置（自製）。

3.起重塔：塔式鋼架結構，高8~12米（自製）。

4.行走裝置；電動自行走機構（自製）。

拌合機主要功能是混凝土拌合及輸送。其中應配有。

1.拌合機：容量為0.35~1.0立方米，1~2台。

2.行走裝置：電動自行走機構（自製）上述三部分在同一軌道上作業。

質量控制

《射水地下成牆施工工法》的質量控制要求如下：

一、技術質量執行標準

1.《水利水電工程混凝土防滲牆施工技術規範SL 17496。

2.《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB 502022002。

3.其他相關行業的規範、規程。

2.關鍵部位、關鍵工序的質量控制。

二、槽孔中心線與垂直度

1.孔距的定位尺寸要準確，各單孔中心線位置在設計防滲牆中心線上、下遊方向的誤差不大於2厘米，軸線方向誤差不大於3厘米。

2.槽孔應平整垂直，防止偏斜，孔斜率不得大於0.3%，一、二期槽孔的搭接在任一深度的偏差值應能保證有效牆厚要求。

3.槽孔深度：牆底高程應達到設計圖紙要求。

4.造槽過程中要保證射流有足夠壓力，宜控制在0.35~0.40兆帕之間，並注意根據地層情況控制成形器的進尺過程。

三、終孔及清孔

1.槽孔終孔後應進行槽孔孔位、孔深、長度寬度及孔斜全面檢查驗收，驗收合格後方可進行清孔換漿。清孔換漿置換量不少於槽孔總體積量的1/3或下部5米的體積量。對含砂或卵、礫石的土層，置換和清基必須採用槽底抽吸、槽頂補漿方法，沉澱物厚度不大於100毫米。

2.清孔換漿結束1小時後，應達到清孔要求：當使用一般黏土時，孔內泥漿比重<1.25克/厘米3，黏度<30秒，含砂量<10%；當使用膨潤土泥漿時，泥漿比重<1.10克/厘米3，黏度<35秒，含砂量<3%，在30分鐘內失水量<40毫升。

3.二期槽孔清孔換漿結束前，套用成形器側向的噴嘴及刷子清洗防滲體孔壁上的泥皮，以刷子上基該不帶泥屑為合格標準。

安全措施

採用《射水地下成牆施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

一、用電安全措施

1.發電機和電源：由持有上崗證的專職電工操作和管理，嚴格按章作業。

2.電源線和電器：定期檢查和隨機檢查，發現情況，及時排除和處理。

3.隨機電纜和配電櫃：由專人負責，經常檢查，定期維修保養。

4.用電規則和制度：正確而合理地按用電法規和用電制度執行。

二、移機安全措施

1.各機移動，由各機組負責人統一指揮，檢查前行方向，確定無人和無障礙時，才能發號啟動。

2.各機移動途中，嚴禁非駕駛操作人員登機和逗留機上，嚴禁非崗位培訓人員駕駛移機。

3.經常檢查止動機構，使其保持良好工作狀態。

三、高空作業安全措施

1.梵谷空作業人員均應配戴安全帽，系安全帶。

2.高空作業期間，凡可能被觸摸到的高壓電器和電纜均應斷電。

3.高空作業期間，嚴禁戲鬧，嚴禁架下站人。

四、施工操作安全措施

1.施工期間，所有人員均應戴安全帽和防護手套。

2.施工期間，嚴禁閒人進入場內，嚴禁操作人員離崗離位或串崗串位。

3.對場內電器和電纜應設專人監察。

4.每台班應有安全員，進行安全作業監督和管理。

環保措施

《射水地下成牆施工工法》的環保措施如下：

1.根據場地實際情況合理地進行布置，設施設備按現場布置圖規定設定存放，施工機具、器材等集中存放，堆放整齊。砂石分類堆放成方，水泥做到分清標號，堆放整齊，目能成數。有制度、有規定，專人管理，限額發放，分類插標掛牌，記載齊全而正確，牌物賬相符，庫容整潔。

2.在實際施工中應採取相應的措施避免產生噪聲、振動、泥漿飛濺、流出及地基變形等現象，以降低對周邊環境的影響。

3.場地廢漿、廢料等的處理，應按設計要求，按監理工程師指定地點處理，防止水土流失，儘量減少對周圍綠化的影響和破壞。施工廢水、生活污水不得污染水源、耕地、農田、灌溉渠道，採用滲井或其他措施處理，工地垃圾及時運到指定地點。清洗集料，機具或含有油污的操作用水，採用過濾的方法或沉澱池處理，使生態環境受損降到最低程式。

效益分析

《射水地下成牆施工工法》的效益分析是：

1.對射水法設備的改進，使設備的整體性能得到提高，設備的適用範圍得到進一步擴大。

2.在直線條件下施工時，採取反循環吸渣措施，改善了護壁泥漿性能，降低了孔底沉渣物的厚度，使單元牆體連線質量得到更可靠保證。

3.該工藝增加了反循環裝置後，與原射水法相比，成槽速度有顯著提高，在同類地層條件下成槽工效可提高20%~30%。

4.根據設計要求，對牆體配合比材料進行最佳化選擇，選用細石（瓜子片）替代碎石主材，既降低了施工成該，又降低了牆體的彈性模量。

5.該工法在建造地下連續牆諸方案中，一次性投資及用工用料等方面均較省，經工程實例測算，比同類地下連續牆工程投資可節省20%以上，且有較好的技術效果。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《射水地下成牆施工工法》的套用實例如下：

一、江西省贛撫大堤加固配套工程洲堤段2號單位工程（3標）

江西省贛撫大堤加固配套工程位於江西省中部，包括贛江下游東岸大堤和撫河下游西岸大堤及其附屬建築物等，是贛江下游以東撫河下游以西廣大平原區域和城鎮的安全螢幕障。稂3標段射水造牆工程位於豐城市泉港鎮以西，贛撫大堤洲堤段，設計加固堤段號為2+700~3+400、3+800~4+536，加固堤長1436米該工程區堤防堤身填土主要由黏土、壤土、砂壤土、中細砂組成，結構疏鬆；堤基地層為黏土、淤泥質黏土、壤土、砂壤土、砂、礫砂、礫卵石，泥質粉砂岩設計要求混凝土防滲牆牆頂高程為設計洪水加0.5米超高，牆底嵌入基岩相對不透水層0.5米，混凝土防滲牆深度約為21.0米；牆厚（有效厚度）不小於0.22米，牆體混凝土抗壓強度≥10.0兆帕，滲透係數K≤1×10-6厘米/秒，牆體允許滲透坡降：J>50於2003年5月14日組織三台套機械開工，至2003年9月23日順利完工。該次實際施工完成射水造牆1439.24米，完成防滲牆面積3077.24平方米防滲牆檢測結果如下：

1.糧3標段射水造牆工程每個單元在施工現場預留一組抗壓試樣，共留取74組，混凝土強度在24.0~26.0兆帕，均滿足設計要求。在每個分部中各留取抗滲試樣一組，共5組，室內試驗結果表明，滲透係數K≤1×10-8厘米/秒，滿足設計要求。

2.現場開挖檢驗：按每200米左右挖一處，共挖了8處，開挖深度3.0米。從暴露出的牆體看到：防滲牆牆體上部稍有擴孔、鼓凸現象，牆體整體規則、連續、無斷層、無蜂窩、麻面等現象；單元牆體間連線緊密，無夾泥、夾砂；牆體厚度滿足設計要求。

3.單位工程質量評定為優良。

二、洪澤湖大堤堤基堤身防滲處理工程

洪澤湖大堤堤基堤身防滲處理工程位於江蘇省洪澤縣境內，是2003年淮河流域災後重建重點工程之一，主要針對汛期顯現的較為嚴重的隱患地段進行防滲加固處理。洪澤湖大堤堤基地層條件複雜，地下障礙較多，地下3~9米範圍內較為普遍存在高黏粒含量且堅硬的③1層老黏土。樁號44+200~4+800段600延長米的堤基段結合江蘇省三河閘管理處、江蘇鴻基岩土工程有限公司與水利部簽訂的重點科技推廣項目《反循環射水法防滲牆技術在洪澤湖大堤防滲加固中的推廣套用》的研究，採用反循環射水成牆技術建造地下連續牆。設計地下防滲牆牆體深度14.3米，牆厚（有效厚度）不小於0.20米，牆體混凝土強度>3.0兆帕，滲透係數K≤A×10-6厘米/秒該工程於2004年4月至2004年10月經過5個月的施工，完成防滲牆面積8576.7平方米，經現場留取防滲體試樣檢驗，從開挖的探坑裸露出來的牆體及注水試驗結果來看、該次地下防滲牆施工質量如下：

1.防滲體強度：留樣試塊28d、齡期強度>8.0兆帕，防滲體抗滲性能；留樣試塊28d、齡期滲透係數K為A×10-6厘米/秒。

2.軸線定位準確，偏差值在允許範圍內，滿足設計求。

3.原狀土部分牆體形狀較規則，牆體厚度0.21米，牆面較平整。

4.防滲牆接縫連線良好，無開叉現象。在開挖的探坑中注水後，牆體無滲透，洇潮現象。

5.單位工程質量評定為優良。

三、江蘇熔盛重工集團有限公司船塢地連牆工程

江蘇熔盛重工集團有限公司船塢土建工程位於江蘇省如皋市長清沙鎮東南端，工程規模為30萬噸級。船塢塢室平面尺寸為102米×464米，塢底高程7.0米。擬建場區主要由粉土、粉砂組成。船塢防滲主要採用地連牆圍封截滲，共2道，由45厘米厚圍封地連牆和22厘米厚圍封地連牆構成。設計要求22厘米厚地下連續牆總長1111.5米，施工高程為-1.0~-21.0米，深度為20.00米，牆體混凝土強度等級為C25，採用射水法成槽施工工藝，相鄰牆體端部採用平面對接。該工程於2006年5月至2006年10月經過6個月的施工，完成22厘米厚素混凝土地連牆牆體方量5486.6立方米，經現場留取混凝土試樣檢驗，結合開挖的探坑裸露出來的牆體來看，該次22厘米厚素混凝土施工質量如下：

1.混凝土強度：留樣試塊抗壓強度滿足設計要求。

2.軸線定位準確，牆體厚度0.23米，偏差值在允許範圍內，滿足設計求。

3.牆體形狀較規則，牆面較平整。

4.江蘇金陵船舶有限責任公司擴建項目船塢工程地下連續牆工程該船塢位於江蘇省儀征市十二圩鎮江蘇金陵船舶有限責任公司，建設規模為建一7萬噸乾船塢。船塢平面尺寸為長280米×寬50米×深13.5米船塢地連牆共有兩種規格，450毫米厚鋼筋混凝土地下連續牆和220毫米厚素混凝土地下連續牆，分別採用液壓抓鬥成槽地連牆和射水法成槽施工工藝。設計要求22厘米厚地下連續牆總長710米，深度為29.00米，牆體混凝土強度等級為C25，採用射水法成槽施工工藝，相鄰牆體端部採用平面對接。該工程於2006年12月至2007年3月經過4個月的施工，完成22厘米厚素混凝土地連牆牆體方量4500立方米，經現場留取混凝土試樣檢驗，結合開挖的探坑裸露出來的牆體來看，該次22厘米厚素混凝土施工質量如下：

（1）混凝土強度：留樣試塊抗壓強度滿足設計要求。

（2）軸線定位準確，牆體厚度0.23米，偏差值在允許範圍內，滿足設計求。

（3）牆體形狀較規則，牆面較平整。

榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《射水地下成牆施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。