前言射水法造墻機是一種在砂質軟土地基建造地下砼連續防滲墻的機具,它主要由在同一軌道上電動行走的造孔機、混凝土澆筑機、混凝土拌和機組成。射水法造墻機的技術原理是,利用水泵及成型器中射水裝置形成高速射流的沖擊力破壞土層結構,水土混合物回流泥沙溢出地面,同時利用卷揚機操縱成型器不斷上下沖動,進一步破壞土層并切割修整孔壁,造成有規格的槽孔,且用一定濃度的泥漿固壁,隨后采用常規的水下砼直管澆筑法,建成砼或鋼筋砼單槽板,利用成型器側向特殊裝置將單槽板連成地下砼或鋼筋砼連續防滲墻。
射水法造墻機由福建省水科所研制,射水法造墻已在包括黃河、長江在內的國內諸多大中城市堤防上應用,已造墻200多萬m2,受到國內同行的認可與贊譽。現結合其在九龍江下游防洪堤三期工程的實際應用,進行幾個方面的探討。
1、工程簡介
該工程位于九龍江西溪和北溪的下游,是以保護漳州市區防洪安全的基礎設施。共分為七個堤段,其中屬于西溪流域的有五個堤段,分別為:康山土堤段長5.038km;漳州石堤段長2.175km;下洲土堤段長3.0km;步文土堤段長6.4km;漳州南岸土堤段長1.33km.屬于北溪流域的有二個堤段,分別為:內林土堤段長3.42km;吳浦土堤段長0.22km.
漳州市區防洪堤始建于1959年,1962年基本建成,1964年至1965年間進行了續建配套,1973年至1974年及1982年進行了加高培厚,1985年進行了石堤堤基的防滲處理,1996年堤防工程除險加固后,具有一定的抗洪能力,但個別堤段標準偏低,存在堤身堤基滲漏及河障阻水嚴重等問題。為提高防洪能力,發揮整體效益,確保漳州市人民的生命財產安全,促進國民經濟持續穩定發展,興建本工程是必要的。工程按照新的設防標準進行加固擴建,建設內容是對堤身加高培厚(包括新做防浪墻和原有防浪墻加高加厚),堤身堤基防滲處理,防汛道路修建和堤身建筑物的加固改造。現工程建成后,保護市區防洪堤的設防標準由原50年一遇提高到百年一遇,漳州南岸堤段的設防標準由20年一遇提高至50年一遇,形成以保護漳州市區防洪安全為主要目標的完整防洪體系。
本次射水法造墻主要集中在步文土堤段和內林土堤段,步文土堤段長6.40km,設計堤頂寬為5.0m,堤頂高程為9.47~10.70m,迎、背水坡比均為1:2.0.除1996年堤防工程除險加固時已采用射水法打防滲墻的堤段(樁號1+415.7~1+404);尚未打防滲墻的堤段(樁號1+404~6+297),采用射水法建造地下懸掛式砼防滲墻,設計深度8~12.0m,總面積近4.0萬平方米。工程設計墻體厚度0.22米,墻體砼強度10Mpa,墻體防滲系數為K=10-6cm/s,墻體垂直度小于1/300.
2、工程地質概況
該段地質經勘察揭示地層均為第四紀沖洪積層及人工填土所覆蓋,堤基地層自上而下依次主要為:雜填土、粘土(淤泥層)、中砂層、卵礫石和花崗巖全風化土。
第一層:雜填土,分布于表層,厚1~2米,含磚瓦碎塊垃圾等,極不均勻、松散、具有小孔洞。
第二層:粘土、淤泥層,分布于雜填土下部,灰黃色灰色,厚4~7米左右,較穩定,表層粘土與下伏淤泥呈過渡關系,天然含水量50%~60%,高于液限,呈流塑和軟塑狀態,比重2.61,干重度1.52~1.55X10KN/m3,孔隙比為1.4~2.0,內聚力14.0Kpa,內摩擦角1°43′。
第三層:中、粗砂層,厚度大,5~9米左右,以中、粗砂粒為主,含部分細砂,底部含少量礫石,該砂層夾有層厚0.5~4米不等的粘土和淤泥,以薄夾層(1~10㎝)多見,延伸不遠,砂層比重2.63~2.67,干重度1.7~1.8X10KN/m3,孔隙比為0.81~0.88稍密-松散。不均勻系數一般為5~6,少量大于12,位于高程-10~0.0米。
第四層:卵石層,分布廣,厚度4~9米,粒徑2~7㎝,磨圓度好,成分較雜,分選性差,含有礫石、砂。
第五層:殘積層,花崗巖(花崗閃長巖)全風化土,粉質土,含少量砂粒和粘粒,濕重度1.83X10KN/m3,內聚力15Kpa,內摩擦角22°。
由工程地質資料表明,堤基地質條件復雜,透水層深厚,為解決堤身堤基滲漏問題,非常適合采用射水法造墻機建筑地下懸掛式垂直防滲墻。