射水法造墙机是一种在砂质软土地基建造地下砼连续防渗墙的机具,它主要由在同一轨道上电动行走的造孔机、混凝土浇筑机、混凝土拌和机组成。
射水法造墙机的技术原理是,利用水泵及成型器中射水装置形成高速射流的冲击力破坏土层结构,水土混合物回流泥沙溢出地面,同时利用卷扬机操纵成型器不断上下冲动,进一步破坏土层并切割修整孔壁,造成有规格的槽孔,且用一定浓度的泥浆固壁,随后采用常规的水下砼直管浇筑法,建成砼或钢筋砼单槽板,利用成型器侧向特殊装置将单槽板连成地下砼或钢筋砼连续防渗墙。
射水法造墙机由福建省水科所研制,射水法造墙已在包括黄河、长江在内的国内诸多大中城市堤防上应用,已造墙200多万m2,受到国内同行的认可与赞誉。现结合其在九龙江下游防洪堤三期工程的实际应用,进行几个方面的探讨。
1、工程简介
该工程位于九龙江西溪和北溪的下游,是以保护漳州市区防洪安全的基础设施。共分为七个堤段,其中属于西溪流域的有五个堤段,分别为:康山土堤段长5.038km;漳州石堤段长2.175km;下洲土堤段长3.0km;步文土堤段长6.4km;漳州南岸土堤段长1.33km.属于北溪流域的有二个堤段,分别为:内林土堤段长3.42km;吴浦土堤段长0.22km.
漳州市区防洪堤始建于1959年,1962年基本建成,1964年至1965年间进行了续建配套,1973年至1974年及1982年进行了加高培厚,1985年进行了石堤堤基的防渗处理,1996年堤防工程除险加固后,具有一定的抗洪能力,但个别堤段标准偏低,存在堤身堤基渗漏及河障阻水严重等问题。为提高防洪能力,发挥整体效益,确保漳州市人民的生命财产安全,促进国民经济持续稳定发展,兴建本工程是必要的。工程按照新的设防标准进行加固扩建,建设内容是对堤身加高培厚(包括新做防浪墙和原有防浪墙加高加厚),堤身堤基防渗处理,防汛道路修建和堤身建筑物的加固改造。现工程建成后,保护市区防洪堤的设防标准由原50年一遇提高到百年一遇,漳州南岸堤段的设防标准由20年一遇提高至50年一遇,形成以保护漳州市区防洪安全为主要目标的完整防洪体系。
本次射水法造墙主要集中在步文土堤段和内林土堤段,步文土堤段长6.40km,设计堤顶宽为5.0m,堤顶高程为9.47~10.70m,迎、背水坡比均为1:2.0.除1996年堤防工程除险加固时已采用射水法打防渗墙的堤段(桩号1+415.7~1+404);尚未打防渗墙的堤段(桩号1+404~6+297),采用射水法建造地下悬挂式砼防渗墙,设计深度8~12.0m,总面积近4.0万平方米。工程设计墙体厚度0.22米,墙体砼强度10Mpa,墙体防渗系数为K=10-6cm/s,墙体垂直度小于1/300.
2、工程地质概况
该段地质经勘察揭示地层均为第四纪冲洪积层及人工填土所覆盖,堤基地层自上而下依次主要为:杂填土、粘土(淤泥层)、中砂层、卵砾石和花岗岩全风化土。
第一层:杂填土,分布于表层,厚1~2米,含砖瓦碎块垃圾等,极不均匀、松散、具有小孔洞。
第二层:粘土、淤泥层,分布于杂填土下部,灰黄色灰色,厚4~7米左右,较稳定,表层粘土与下伏淤泥呈过渡关系,天然含水量50%~60%,高于液限,呈流塑和软塑状态,比重2.61,干重度1.52~1.55X10KN/m3,孔隙比为1.4~2.0,内聚力14.0Kpa,内摩擦角1°43′。
第三层:中、粗砂层,厚度大,5~9米左右,以中、粗砂粒为主,含部分细砂,底部含少量砾石,该砂层夹有层厚0.5~4米不等的粘土和淤泥,以薄夹层(1~10㎝)多见,延伸不远,砂层比重2.63~2.67,干重度1.7~1.8X10KN/m3,孔隙比为0.81~0.88稍密-松散。不均匀系数一般为5~6,少量大于12,位于高程-10~0.0米。
第四层:卵石层,分布广,厚度4~9米,粒径2~7㎝,磨圆度好,成分较杂,分选性差,含有砾石、砂。
第五层:残积层,花岗岩(花岗闪长岩)全风化土,粉质土,含少量砂粒和粘粒,湿重度1.83X10KN/m3,内聚力15Kpa,内摩擦角22°。
由工程地质资料表明,堤基地质条件复杂,透水层深厚,为解决堤身堤基渗漏问题,非常适合采用射水法造墙机建筑地下悬挂式垂直防渗墙。