噴錨網技術在路基邊坡中的應用

孫力虹

(張家口城投路橋工程有限公司)

1 概 述

噴錨網支護是靠錨桿、鋼筋網和混凝土層共同工作來提高邊坡巖土的結構強度和抗變形剛度,減小巖(土)體側向變形,增強邊坡的整體穩定性。主要適用于巖性較差、強度較低、易于風化的巖石邊坡;或雖為堅硬巖層,但風化嚴重、節理發育、易受自然營力影響、導致大面積碎落,以及局部小型崩塌、落石的巖質邊坡;或巖質邊坡因爆破施工,造成大量超爆、破壞范圍深入邊坡內部,路塹邊坡巖石破碎松散、極易發生落石、崩塌的邊坡防護。張家口市城市快速路路段K 5+850～K6+355,因深切路塹,造成左邊坡高達 20m,右邊坡高 18m的高陡路塹石質邊坡。由于施工隊伍采用大爆破作業,使得左、右邊坡破碎松散,犬牙交錯,時有落石現象發生,嚴重影響后續工序的施工和將來的營運安全。為了使松散巖石邊坡不出現落石、崩塌現象,確保行車安全,經技術經濟比較,決定采用噴錨網支護方案進行防護。

2 設計方案及材料要求

張家口市城市快速路邊坡系采用大型爆破施工形成的,巖層多為塊狀的層間結合較好的中厚層或厚層石灰巖體結構。由于前期爆破施工未采用將開挖區和保留區分開來的預裂爆破方式,使得巖層受一定的爆破影響,局部有層面張開裂縫,邊坡破碎松散、犬牙交錯,時有落石現象發生;根據路塹邊坡現狀,將需要加固防護的邊坡分噴錨掛網防護和素噴混凝土防護兩種類型;對邊坡較高、坡面松散破碎嚴重,且破碎巖層較厚的地方采用噴錨網防護;而對那些邊坡較低,只有少量裂縫,破碎不嚴重的地方則采用素噴混凝土防護,如路線前進方向的右側邊坡因邊坡較低,破碎不嚴重,大部分采用了速噴混凝土保護 。

2.1 構造設計方案

(1)噴射混凝土厚度采用 10 cm,噴射混凝土標號為C20細石混凝土。

(2)錨桿采用 Φ22鋼筋;錨固深度視邊坡巖層的破碎程度及破碎層的厚度而定,一般取 1.5m。為防止錨桿滑出,錨桿必須置于較好的巖層面以下一定深度;錨桿孔的深度應大于錨固深度 20 cm,并用 1∶3～1∶4的水泥砂漿固結;錨桿間距采用 2.0m×2.0m,梅花型布置。

(3)鋼筋網的孔眼尺寸采用 20 cm×20 cm的方孔,鋼筋采用 Φ6。

2.2 材料選擇要求

(1)水泥:應優先選用 425#普通硅酸鹽水泥;也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥,水泥標號不得低于325#,性能符合現行水泥標準。

(2)砂:應采用堅硬耐久的中粗砂,細度模數宜大于2.5,含水率值控制在 5%～7%。

(3)骨料:應采用堅硬耐久的碎石或卵石,粒徑不宜大于 15mm;當采用堿性速凝劑時,不得使用含有活性二氧化硅的石材。

(4)外加劑:應選用符合質量要求的速凝劑,摻速凝劑后的噴射混凝土性能必須滿足設計要求。

(5)水:混合水中不應含有影響水泥正常凝結與硬化的有害物質,不得使用污水以及pH值小于 4的酸性水。

2.3 混合料的配合比設計

(1)水泥與砂石之重量比為 1∶2∶2 ～ 1∶2∶3;

(2)砂率宜為 45%～55%;

(3)水灰比宜為 0.4～0.45;

(4)速凝劑摻量應通過試驗確定。

3 施工方法及技術措施

噴錨網支護的施工程序是搭設腳手,整修邊坡,制作安裝設施排水孔,第一次噴射混凝土,錨桿鉆孔、注漿,掛網,第二次噴射混凝土,養生,拆除腳手架。

3.1 搭設腳手架

腳手架搭設前必須先對現有邊坡的穩定情況進行觀察,確定安全后再搭設腳手架。鋼管支架立柱應置于堅硬穩定的巖石上,不得置于浮渣上;立柱間距 1.5m。架子寬度 1.2～1.5m;橫桿高度 1.8m,以滿足施工操作;搭設管扣要牢固和穩定;鋼架與壁面之間必須楔緊,相鄰鋼架之間應連接牢靠,以確保施工安全。

3.2 坡面整修

由于現有的巖石邊坡破碎松散且不平整,故必須將松散的浮石和巖渣清除干凈。處理好光滑巖面;拆除障礙物;用石塊補砌空洞;用高壓水沖洗受噴面;對邊坡局部不穩定處進行清刷或支補加固;對較大的裂縫進行灌漿或勾縫處理;在邊坡松散空洞處和坡腳處設置一定數量的泄水孔,預留的長度根據現場確定布設。

3.3 噴射混凝土作業

(1)噴射作業前必須對機械設備,風、水管路和電線等進行全面檢查及試運轉。

(2)噴射混凝土之前,用清水將坡面沖刷干凈,濕潤巖層表面,以確保粘結良好;采用氣腿式鑿巖機鉆孔,孔徑50mm;根據現場的情況確定錨桿深度一般為 1.0～1.5m,鉆孔要垂直邊坡面。錨桿采用 22mm鋼筋,間排距20 cm,梅花型布置。

(3)如遇巖石過于堅硬須采取加水的方式鉆孔,鉆孔時必須隨機鉆速度鉆進,不能強加壓力沖鉆,以免影響邊坡巖石的穩定。

(4)采用壓力泵將 1∶1的水泥砂漿注入錨孔。如遇空洞不能加壓太大,要保持 0.1MPa的工作壓力。注漿時注漿管應插至孔底 5～10 cm處,隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。注漿要保證砂漿飽滿,不得有里空外滿的現象。

(5)注完漿后,立即插入錨桿,若孔口無砂漿溢出,應及時補注砂漿。

3.4 掛網

(1)先將 Φ6鋼筋調直,按邊坡形狀尺寸取料加工,按網孔 20 cm×20 cm的規格編織好鋼筋網,分布要均勻,綁扎要牢固。

(2)編好鋼筋網后,與錨桿交接處必須進行焊接,以保證噴射混凝土時鋼筋不晃動。

(3)鋼筋網必須緊貼混凝土表面,以保證鋼筋網保護層厚度。

3.5 養生

(1)當最后一次噴射的混凝土終凝 2 h后,立即噴水養護,每天至少噴水四次。養護時間一般不得少于 7 d。

(2)在終凝后第一次噴水養生時,壓力不宜過大,以防止沖壞噴射混凝土防護層表面。

(3)氣溫低于 5℃時,不得噴水養護。

(4)在養生過程中如果發現剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現象,應分析原因、采取措施進行修補,以防后患。

4 現場質量管理與檢測

4.1 現場質量管理措施

(1)嚴把鋼筋、水泥、砂石、速凝劑等原材料質量關,并嚴格按配合比施工。

(2)嚴格操作規程:根據生產需要,專門制訂出錨桿施工操作規程、噴射混凝土操作規程以及化驗制度、機具測試維修制度、新工藝和新技術的推廣制度等,使每一位施工人員都熟悉并掌握操作規程和技術要求。要求工人嚴格按操作規程施工,加強對其責任心的教育。

(3)加強對操作人員的培訓。尤其是噴射手、攪拌人員、噴射機操作人員,一定要選擇責任心強、技術熟練的工人擔任,以保證噴射混凝土的質量。

(4)合理選擇施工設備、機具和施工方案。施工前選好設備、機具,良好的機具是保證質量的基礎。在選擇施工方案時,要深入調查,進行測試研究,采用工程類比法,優化選擇適合本工程的支護方式和施工方法。

4.2 現場質量檢測

(1)強度檢測。噴射混凝土必須做抗壓強度試驗,試塊在工程施工中抽樣制取,在噴射作業面附近,將模具敞開一側朝下,以 80°(與水平面的夾角)左右置于墻腳:先在模具外的邊墻上噴射,待操作正常后,將噴頭移至模具位置,由下而上,逐層向模具內噴滿混凝土。將噴滿混凝土的模具移至安全地方,用三角抹刀刮平混凝土表面。在標準養護條件下養護 7 d后,將混凝土加工成邊長為 100mm的立方體試塊。繼續在標準條件下養護至 28 d齡期后,進行抗壓強度試驗。本工程共計試件 30組,經測試,結果如下:

平均值 f＂cc=22.45MPa;

標準差sn=1.25MPa;

最小值 f＂ccmin=20.5＞0.85 ×20=17MPa。

根據《錨桿噴射混凝土支護技術規范》(GBJ86-85),本工程質量合格條件為 f＂cc-kcSn＞0.85 fcc。

即 22.45-1.6×1.25=20.5＞0.85×20=17.0MPa,滿足要求。

(2)厚度檢測。

用鑿孔法檢測。根據《錨桿噴射混凝土支護技術規范》,“每個斷面上,全部檢查孔處的噴層厚度,60%以上不應小于設計厚度;最小值不應小于設計厚度的一半;同時,檢查孔處厚度的平均值,不應小于設計厚度值。”本工程共檢測 40點,結果如下:

平均值X=10.8 cm＞10 cm;

最小值 Xmin=6.2 cm＞0.5×10=5 cm,符合要求。

(3)錨桿間排距檢測。

錨桿間排距是錨桿施工質量的一項主要考核指標,是錨桿能否發揮支護作用的保證條件之一。本工程中,在錨桿被噴射混凝土覆蓋前,主要采用在工作面用尺直接量測的方式進行檢測,共檢查 15點,其中 13點合格,符合《錨噴支護工程質量檢測規程》(MT/5015一 96)的規定要求。

(4)外觀感檢測。

觀感檢測一般采用人工觀測的方法,包括目測法和實測法兩種。工程完工后,該工程坡面平順、線型流暢,無漏噴、離鼓、裂縫、鋼筋網外露現象,地表及坡面排水處理得當,無漏水現象,符合規范要求。

5 結束語

(1)噴錨網支護可提高高陡邊坡巖土的結構強度和抗變形剛度,增強邊坡的整體穩定性。

(2)應根據邊坡巖土體現狀,合理選擇噴射混凝土的支護措施、結構設計方案。

(3)合理選擇施工程序、工藝和技術措施是保證噴錨網支護工程質量的關鍵。

(4)制訂行之有效的現場質量管理措施非常必要。對噴錨網支護要對噴射混凝土強度厚度、錨桿間排距、抗拔力、外觀感等方面進行檢測,嚴把質量關。