1.1 工程概況

　　太浦河泵站位于江蘇省吳江市廟港鎮(zhèn)境內，西距東太湖邊約2.0Km，是太湖流域綜合治理、改善水環(huán)境的大型工程之一。泵站站址北側為太浦河節(jié)制閘。泵站該泵站規(guī)模為大（1）型，等別Ⅰ級，主體結構為I級建筑物。泵站建成后，將改善上海市在黃浦江取水口的水質，設計供水流量300m3/S，擬安裝6臺直徑為4.10m、斜150軸伸泵，單泵設計流量為50m3/S.泵站軸線距太浦閘軸線下游71.45m.

　　泵站主泵房上游依次設計為進水池、攔污柵閘、交通橋，泵站下游為出水池。為了實現(xiàn)泵站及進出水建筑物的施工，設計了上開口尺寸（長×寬）171.4m×165m，最大開挖深度17.5m（一般約14.5m）的大型基坑，基坑毗鄰太浦河和太浦閘，基坑距太浦河河岸較近，開挖邊線最近處只有22m.

　　為保證基坑開挖及結構物施工期間的邊坡穩(wěn)定，保護太浦河節(jié)制閘等已有建筑物的安全，并有效截斷太浦河河水對深基坑的側向滲流影響，在泵房主基坑和太浦河之間設計布置了一道砼地下連續(xù)墻進行防滲。

　　1.2 設計指標

　　太浦河泵站砼地下連續(xù)墻設計長度為240m，墻體厚度為0.24m；設計墻體深度為19.70m（EL6.00m～EL-13.70m），砼設計標號C20，水泥用量≮350kg/m3，整體滲透系數(shù)≯1×10-7cm/s.該工程采用射水法成墻技術。

　　1.3 工程地質條件

　　工程地質條件：根據(jù)江蘇省工程勘測設計院提供的《太浦河泵站工程地質水文地質勘察報告》中I-I/工程地質剖面圖所示，地連墻施工區(qū)內主要地層見表1：

　　表1 地下連續(xù)墻土層分類表

層號　土層分類　土層描述　標準貫入擊數(shù)　地基允許承載力（Kpa）?、?　重粉質壤土　灰黃、灰褐色粉質粘土，中粉質壤土、雜碎磚石等，為人工堆土或耕作土　4　　?、?　中粉質壤土　灰黃、灰色淤泥質中粉質壤土，含泥炭層，軟塑到流塑狀　4　85?、?　粉質粘土　灰色淤泥質粉質粘土夾少量粉土薄層，含有機質，軟塑到流塑狀　1　60?、?　粉質粘土　褐黃、灰黃、深灰色粉質粘土，含鐵錳質結核，硬塑狀　12　255?、?　粉質粘土　黃色重粉質壤土、粉質粘土，夾砂壤土薄層，局部互層　8　150　③3　重砂壤土　黃色、黃灰色重砂壤土，夾少量重粉質壤土、粉質粘土薄層，局部互層　13　120?、?　重砂壤土　青灰色輕砂壤土，含云母片　26　120　⑤　粉質粘土　灰色粉質粘土，夾砂壤土薄層，含碎貝殼，局部互層　4　105?、?　重粉質壤土　灰色重粉質砂壤土與粉質粘土互層　9　110　⑥　粉質粘土　棕黃、灰綠色粉質粘土，含鐵錳質結核，硬塑狀　21　300　

　　依據(jù)設計要求，砼地連墻需穿過①1、②2、②3、③1、③2、③3、④1、⑤等多層土層，并深入⑥層土深度⑥層土0.3～0.5m.⑥層土為硬塑狀粉質粘土，中低壓縮性，土質均勻，土層穩(wěn)定，是相對隔水層和地連墻的墻底持力層。

　　2.1 射水法造墻技術原理

　　射水法建造地下連續(xù)墻技術由福建省水電廳水利科學研究所于1982年開始研究，經(jīng)過多年的研制和生產性試驗，在80年代中期生產出一代機、二代機、目前研制生產出三代機。研制生產的專利設備——射水法造墻機組（二代機組、三代機組）進行砼地下連續(xù)墻的施工在我國江河湖泊的堤防工程中得到了廣泛的應用。

　　該機組由在同一軌道上電動行走的造孔機、砼澆筑機、砼拌和機（三代機配備反循環(huán)砂礫泵抽碴）組成，設備總功率約150～180KW.其工作原理是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速水流來切割破壞土層結構，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環(huán)）或者用砂礫泵抽吸出槽孔（反循環(huán)），同時利用卷揚機帶動成型器上下往返運動進一步破壞土層并由成型器下沿刀具切割修整孔壁形成具有一定規(guī)格尺寸的槽孔；槽孔由一定濃度的泥漿固壁。溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池，土、砂、卵石沉淀，泥漿水循環(huán)使用。槽孔成型后提起成型器，造孔機電動行走到隔一槽孔位置繼續(xù)造孔，砼澆筑機就位，采用導管法水下砼澆筑建成砼單槽板或鋼筋砼單槽板，并在施工中采用平接技術建成地下砼連續(xù)墻。墻體厚度按設計要求在220～450mm之間調節(jié)?！?.2 射水法造墻施工工藝流程

 

　　射水法造墻技術上由造孔技術和水下砼澆筑技術兩部分組成，而導管法水下砼澆筑是成熟的一種施工工藝，因此，射水法造墻技術主要研究對象就是造孔。造孔的關鍵技術要素有四個——破土、固壁（保持孔壁穩(wěn)定）、出碴和槽孔的連接；四個要素相互關聯(lián)，相互制約。

　　3.1 破土

　　射水法，其名稱就是源自泥漿水射流破土（以三代機為例），三代機是由單排并列8個垂直向下的噴嘴作為射流破土結構。它的破土能力、破土范圍取決于射流水壓力、噴嘴幾何形狀以及對槽孔底部距離，可根據(jù)土體強度確定水壓力。設備所配水泵的壓力不小于0.4Mpa.

　　3.2 固壁

　　施工過程中的孔壁穩(wěn)定是成孔的關鍵。首先是孔壁保護，破土后的絮流靠成型器箱形外殼導流，減小水流對孔壁的破壞，保護孔壁。水流流速對孔壁穩(wěn)定有影響，流速應控制在小于0.2m/s.

　　泥漿固壁利用槽孔內泥漿水位高于地下水位及泥漿水比重大于地下水比重形成槽孔內對孔壁的壓力達到固壁作用，同時泥漿水向外滲流過程中在孔壁上形成泥漿網(wǎng)膜，增大松散地層的粘聚性，起到護壁作用。因此針對各種地層條件，在造孔過程中確定泥漿的性質和質量是至關重要的（根據(jù)地層條件用自成泥漿法固壁或提前制備優(yōu)質泥漿固壁）。

　　3.3 出碴

　　第三代射水法造墻機組出碴是利用水泵及成型器中的射水噴嘴形成高速泥漿水流來切割破壞土層結構，水土混合回流，泥砂溢出地面（正循環(huán)）或用砂礫泵抽吸出孔槽（反循環(huán)），溢出或抽吸出的與泥漿混合一起的土、砂、卵石等流入沉淀池沉淀，泥漿水循環(huán)利用。

　　3.4 單、雙號槽孔的連接

　　連續(xù)防滲墻重在“連續(xù)”二字，造孔過程中是由單個槽孔經(jīng)水下砼澆筑形成2m寬的砼單槽板，由多塊砼單槽板連接形成砼連續(xù)防滲墻，因此接縫的連接質量是該技術的主要關鍵點，也就是連續(xù)墻整體防滲效果的關鍵，單槽板本身結構不管是砼，塑性砼或其他材料均能達到某一抗?jié)B指標，接縫的質量才是關鍵，這也是其它任何一種連續(xù)墻施工工藝所共同存在的技術問題。射水法造墻技術采用的是平接技術——也就是在同一軸線端側面實現(xiàn)平面對接，射水法是在整體放樣后先施工1、3、5號單序孔，在單序孔的砼槽板初凝后（一般>24h）預先設定的尺寸，準確的位置建造雙序號槽孔。即在建造Ⅱ序槽孔時，利用成型器側向噴嘴射流，將已澆筑好的Ⅰ序槽板端壁泥皮沖刷清除干凈，然后澆筑Ⅱ序槽孔砼使之與Ⅰ序槽板形成連續(xù)的砼墻體，如此同時成型器的側向噴嘴的射流沖刷可以使得Ⅱ序槽孔砼對已澆Ⅰ序槽板端部形成裹頭，從而建成一道密閉完整的砼地下連續(xù)墻。

　　4.1 施工工藝改進

　　根據(jù)射水法施工設備的技術特性，將地連墻（長240米）劃分為119個槽段，單槽長度在2.01m～2.04m之間調整。工程從2000年12月24日開始成槽施工試驗，到2001年3月12日施工結束。

　　先前機械設備采用第二代射水造墻機，由于土層的粘粒含量高，就是更換三代機機后依然需6～8h才穿過該層，出現(xiàn)了擴孔、塌孔等較多質量問題。在施工過程中，針對該地質條件，在成孔器的底部兩側加焊鐵抓，勾切土體；側向開孔口，使進入成孔器的土體及時從開孔中排出，利用反循環(huán)泵抽出；還采取了超前預鉆孔破壞地層、采用高壓柱塞泵設備（加工配套管路）射水先行破壞硬塑狀地層等多種方法進行了摸索試驗，得出了有益的工經(jīng)驗——改進施工機具，特別是對成型器進行的多次大膽改造，以及根據(jù)進尺快慢及時調整施工參數(shù)，最終取得了提高工效、降低成本并保證施工質量。同時，對在軟塑到流塑狀地層中如何保證擴孔率也摸索出了有效經(jīng)驗。

　　表2 設計及施工參數(shù)對照表

參數(shù)名稱　設計參數(shù)　實際施工參數(shù)　射水壓力　0.4Mpa　0.4Mpa　循環(huán)泥漿比重（g/cm3）　1.12～1.25　1.13～1.15　砼坍落度（cm）　18～22　18.5～20　砼擴散度（cm）　34～40　37～41　砼強度指標　C20　29Mpa（28d）　砼配合比　水泥：砂：碎石＝1:2.02:2.90，水灰比W/C=0.48, AF-2型復合減水劑摻量為0.7%　　　施工槽孔孔壁穩(wěn)定，槽段垂直度控制較好，孔斜率均小于0.4%；I、II期槽孔的接頭套接位置正確，有效墻厚一般大于24cm，且接頭端最小厚度達到了“大于22cm”的技術指標要求，墻段連接質量良好，形成了防滲整體，最終達到了設計要求的工程目的。

　　4.2 質量檢驗

　　對射水成墻的墻段，按工程師批復的檢測方案布置了超聲波檢測管（共布置6個槽段），平均每40m長度內布設一對聲測管，通過超聲波檢測曲線來分析墻體混凝土密實度等質量指標。對于成墻質量，還采用了開挖直觀檢查法來確定施工質量。

　　在射水法施工形成一部分墻體后，于2001年2月22日對093#～095# 3個槽段2道接縫、107#～110# 4個槽段3道接縫進行了開挖檢查，證明墻段接縫的施工質量良好，經(jīng)測量監(jiān)理對已開挖墻段的軸線位置、墻頂高程進行的校測，證明各項指標都滿足了設計要求。

　　對射水墻體，按檢測方案在6個槽段的砼中埋設有了超聲波檢測管，經(jīng)上海勘測設計院科研所進行了超聲波檢測，射水墻體之間搭接緊密，評價墻體混凝土密實度等質檢指標滿足設計要求。按工程師指定位置鉆取了水泥加固土芯樣，送指定試驗機構做強度指標檢驗，上述質量檢查結果均達到了設計要求。

　　在泵站基坑開挖的過程中，在地連墻的兩側設置兩組水位觀測管，以觀測地下防滲連續(xù)墻的防滲效果，在基坑開挖、軟基地基處理及建筑物施工階段，兩組的水位觀測管的水位差值5.0m附近變化，說明地下連續(xù)墻的防滲效果是相當好的，達到了截斷太浦河水與基坑地下水的目的。

 

　　1）要保證射水法成墻的垂直度和接縫質量，對造孔機械設備的就位精度與水平調整必須嚴格復核控制。

　　2）應根據(jù)不同的地質條件，調整合適的水泵壓力以保證噴嘴出口壓力符合設計要求。

　　3）射水法造墻采用泥漿固壁法，槽孔孔壁的穩(wěn)定是關鍵，因此，必須根據(jù)地層地質條件調整泥漿并嚴格保證槽孔內泥漿水位。

　　4）造槽過程中必須經(jīng)常性檢查機架垂直度。

　　5）應針對不同的地層條件，對造槽起主要控制作用的成型器等部件進行探索改進，不能拘泥于設備原配裝的結構型式，從主、客觀方面作出努力，以便提高成槽進度、提高工效。

　　6）射水造墻一般劃分成雙序槽孔，采用跳槽法施工——先施工I序槽孔，24～72小時之內必須安排設備返回施工II序槽孔，保證墻體有序連接及接縫質量。

　　7）射水法造墻采用的是泥漿固壁法，隨著漿液濃度變大，需逐漸棄漿，因此施工所產生的廢漿量較大（一般約為成槽實方量的5倍），在正式施工前必須安排好廢漿排放處理——場地條件允許時可引至施工區(qū)域之外排放；工程環(huán)境不允許污染且場地條件受限時，必須準備排污罐車及時予以運棄。

 

　　太浦河泵站砼地下連續(xù)墻采用射水法造墻，該墻有效截斷了太浦河水對泵站深基坑區(qū)域的側向滲流，保證了泵站工程的基礎處理、主體結構施工期未受太浦河側向滲流的影響，保證了施工期深基坑邊坡的穩(wěn)定；觀測資料也證明，太浦河節(jié)制閘在施工期內未出現(xiàn)異常沉降變形，保證了太浦閘的安全，從而充分驗證了地下連續(xù)墻的防滲效果。

 

　　射水法成墻，成型的槽孔孔壁穩(wěn)定，澆筑的砼（鋼筋砼）墻面平整，可按照設計要求構筑0.22～0.45m厚、深達30m，垂直偏差小于1/300的地下連續(xù)墻。墻體的接縫處理有獨到之處，能夠保證接縫的質量，整體防滲性能好。造墻的工效高，工程造價低，經(jīng)濟效益顯著。