淺析錨噴技術(shù)在巖質(zhì)邊坡支護工程中的應用

鄒瓊燕 王安富 周珍

湖南省地質(zhì)工程勘察院，湖南 株洲 412003

淺析錨噴技術(shù)在巖質(zhì)邊坡支護工程中的應用

鄒瓊燕 王安富 周珍

湖南省地質(zhì)工程勘察院，湖南 株洲 412003

錨噴支護是邊坡支護工程中的應用非常廣泛的一種支護方式：錨桿可加強巖體的整體穩(wěn)定性，提高滑面上的法向壓力，是一種積極的加固方法；而網(wǎng)噴護面可固結(jié)破碎巖體的表面，使其免受雨水、陽光、冰凍等作用而遭受破壞。本文以經(jīng)世皇城五號樓東側(cè)邊坡為例，詳盡的講述了錨噴支護體系的適用條件、設(shè)計、及施工注意事項。

邊坡防護；錨噴；現(xiàn)場施工

概述

錨噴支護是靠錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土層的共同工作來提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強度和抗變形剛度，減小巖（土）體側(cè)向變形，增強邊坡的整體穩(wěn)定性的一種支護方式。錨桿可加強巖土體的整體穩(wěn)定性，提高滑面上的法向壓力，是一種積極的加固方法；而網(wǎng)噴護面可固結(jié)破碎巖體的表面，使其免受雨水、陽光、風吹、冰凍等作用而遭受破壞，也可防止邊坡表面松散巖石坍塌和滾落。該支護體系主要適用于完整性較差、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(jié)理發(fā)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(zhì)邊坡。本文以株洲市經(jīng)世皇城住宅小區(qū)五號樓東側(cè)邊坡為例，較為詳盡的分析了錨噴支護體系在巖質(zhì)邊坡工程中的應用。

1 邊坡穩(wěn)定性分析評價

1.1 邊坡概況

株洲市經(jīng)世皇城住宅小區(qū)位于株洲市蘆淞區(qū)建設(shè)南路延伸段，原始地形為一山丘，場地地貌屬低緩丘陵地貌。因場地開挖平整，在該工程五號樓東側(cè)形成一個長約30m，坡高15m～18m的巖質(zhì)邊坡。坡向約250°，坡度為65°～75°，巖層產(chǎn)狀為270°∠20°，為順向邊坡。

1.2 邊坡穩(wěn)定性評價

該邊坡系大型爆破施工形成的，巖層多為塊狀的層間結(jié)合較好的厚層或中厚層狀礫巖局部夾薄層狀泥質(zhì)粉砂巖。邊坡巖體完整，野外踏勘揭露坡面多處存在風化裂隙、裂縫，結(jié)構(gòu)面結(jié)合一般，張開度多在3mm以內(nèi)，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，無外傾軟弱結(jié)構(gòu)面。但由于前期爆破施工未采用將開挖區(qū)和保留區(qū)分開來的預裂爆破方式，使得巖層受一定的爆破影響，局部巖體破碎，偶有落石現(xiàn)象發(fā)生。

依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2002）分類，場地邊坡巖體類型為Ⅱ類巖體。邊坡巖石風化程度為中等風化，邊坡坡率為1：0.25～1：0.47，能滿足規(guī)范要求允許坡率，場地巖石邊坡坡體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。但根據(jù)野外踏勘揭露，外露巖質(zhì)坡面多處發(fā)現(xiàn)風化裂隙、裂縫，結(jié)構(gòu)面張開度多在3mm以內(nèi)，鈣泥質(zhì)膠結(jié)，局部地方有風化巖塊崩落現(xiàn)象。該邊坡若不經(jīng)處理，長期暴露于大氣中，受自然因素（水、陽光、冰凍、風力）的反復干濕、凍融、沖刷和剝蝕作用，將使坡體受到嚴重破壞，造成巖體的剝落、崩塌；且該邊坡巖層傾向為順坡向亦對坡體穩(wěn)定不利；同時，對巖體穩(wěn)定性不利的結(jié)構(gòu)面及其組合具有一定的不確定性，難以作出準確的預測。上述種種均為對坡體穩(wěn)定性不利的因素。

1.3 邊坡穩(wěn)定性發(fā)展趨勢

由于該邊坡存在上述諸多不利因素，如不采取相應排水、護面措施，使坡體巖石長期暴露于大氣中，受自然因素（水、陽光、冰凍、風力）的反復干濕、凍融、沖刷和剝蝕作用，特別是在雨季時，雨水沿地裂縫下滲，將使坡體受到嚴重破壞，造成巖體的剝落、崩塌。同時，高切削的巖石邊坡頂部極易產(chǎn)生拉伸裂隙，若不加強對邊坡頂部的支護，將導致邊坡頂部垮塌，從而造成整個邊坡的破壞。

另一方面，在建筑施工中，場地開挖平整造成了巖土體應力的重分布，產(chǎn)生卸荷裂隙，不但破壞了坡體的完整性，也為地表水的下滲提供了通道，同時，也增加了附加荷載，這些，均對坡體的穩(wěn)定不利。

2 設(shè)計方案及材料要求

在高切削的巖質(zhì)邊坡上，在拉應力作用下，很容易在邊坡頂部出現(xiàn)拉伸裂隙，其深度約為邊坡高度的0.2～0.3倍，同時在邊坡底部存在著壓應力與剪切應力。因巖石本身具有較高的抗壓與抗剪切強度，所以巖石邊坡的破壞，都是從頂部垮塌開始的。因此，對于整體結(jié)構(gòu)邊坡的支護，應注意加強頂部的支護結(jié)構(gòu)。故對本巖質(zhì)邊坡采用如下支護方式支護：在邊坡頂部約0.2h～0.3h高度處布置一排結(jié)構(gòu)錨桿，其余部分為防止巖石風化剝落，采用錨噴支護，在巖體表面進行掛網(wǎng)噴細石砼護面。布置一定數(shù)量排水孔，并在坡頂設(shè)置截水溝，在坡底設(shè)置排水溝。

2.1 設(shè)計方案

2.1.1 結(jié)構(gòu)錨桿橫向間距按2.5m布置，錨桿長度不小于6m，且應進入完整中風化礫巖3m以上，拉筋采用2Φ28三級鋼；錨固體直徑130mm，采用M30水泥砂漿灌注。錨桿傾角15°。

2.1.2 系統(tǒng)錨桿按間距2.0m×2.0m呈菱形布置，拉筋采用Φ22三級鋼；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2m，且應進入完整中風化礫巖1m以上；錨固體直徑110mm，采用M30水泥砂漿灌注。錨桿傾角15°。

2.1.3 坡面噴射100mm厚細石砼層，掛雙向單層φ6@200鋼筋網(wǎng)，細石砼強度等級C20，分兩次噴射。

2.1.4 坡面按間距2.0m×2.0m布置泄水孔;泄水孔直徑100mm,孔深1米，仰角5°，內(nèi)插Φ90軟式透水管。在坡頂外圍設(shè)置截水溝，在坡底設(shè)置排水溝。

2.2 材料選擇要求

2.2.1 鋼筋：錨桿拉筋均采用HRB400級鋼，其余采用普通光圓鋼筋。

2.2.2 水泥：應優(yōu)先選用42.5普通硅酸鹽水泥；也可選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，水泥標號不得低于32.5，性能符合現(xiàn)行水泥標準。

2.2.3 砂：應采用堅硬耐久的中粗砂，細度模數(shù)宜大于2.5，含水率直控制在5%～7%。

2.2.4 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。

2.2.5 外加劑：面板混凝土應選用符合質(zhì)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(shè)計要求。注漿水泥漿水泥中應加入適量的膨脹劑，增加錨桿的抗拔力。

2.2.6 水：混合水中不應含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水以及pH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO 計算超過水重1%的水。

3 施工方法及技術(shù)措施

錨噴支護的施工程序是：搭設(shè)腳手架一整修邊坡一制作安裝設(shè)置排水孔一第一次噴射混凝土一錨桿鉆孔、注漿一鋼筋網(wǎng)制作：掛網(wǎng)一第二次噴射混凝土一養(yǎng)生一拆除腳手架。現(xiàn)把各工序的施工方法及技術(shù)措施簡述如下：

3.1 搭設(shè)腳手架

腳手架搭設(shè)前必須先對現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定情況進行觀察，確定安全后再搭設(shè)腳手架。鋼管支架立柱應置于堅硬穩(wěn)定的巖石上，不得置于浮渣上；立柱間距1.5m。架子寬度1.2m～1.5m；橫桿高度1.8m，以滿足施工操作；搭設(shè)管扣要牢固和穩(wěn)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(xiàn)有的巖石邊坡局部破碎且不平整，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(wěn)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。

3.3 錨桿施工及噴射混凝土作業(yè)

3.3.1 噴射作業(yè)前必須對機械設(shè)備，風、水管路和電線等進行全面檢查及試運轉(zhuǎn)。

3.3.2 噴射混凝土之前，用清水將坡面沖刷干凈，濕潤巖層表面，以確保一層后才進行定位；采用錨桿鉆機鉆孔，孔徑130mm或110mm；根據(jù)現(xiàn)場的情況確定錨桿深度，結(jié)構(gòu)錨桿不小于6.0m，系統(tǒng)錨桿不小于2.0m。鉆孔傾角15度，依設(shè)計呈菱形布置。在錨桿之間施工泄水孔，孔徑100mm，內(nèi)插Φ90軟式透水管，仰角5°，孔深1.0m，依設(shè)計呈菱形布置。

3.3.3 邊坡巖石為堅硬巖，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(wěn)定。

3.3.4 采用壓力泵將M30水泥漿注入錨孔。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5cm～10cm處，隨水泥漿的注入緩慢勻速拔出。注漿要保證水泥漿飽滿，不得有里空外滿的現(xiàn)象。

3.3.5 注完漿后，立即插入錨桿，若孔口無水泥漿溢出，應及時補注漿。

3.4 掛網(wǎng)

3.4.1 先將圓盤鋼筋（直徑Φ6）調(diào)直，按邊坡形狀尺寸取料加工，按網(wǎng)孔200×200mm的規(guī)格編織好鋼筋網(wǎng)，分布要均勻，綁扎要牢固。

3.4.2 編好鋼筋網(wǎng)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。

3.4.3 鋼筋網(wǎng)必須緊貼混凝土表面，以保證鋼筋網(wǎng)保護層厚度。

3.5 養(yǎng)生

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

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

3.5.3 氣溫低于5℃時，不得噴水養(yǎng)護。

3.5.4 在養(yǎng)生過程中如果發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現(xiàn)象，應分析原因、采取措施進行修補，以防后患。

4 結(jié)論

4.1 錨噴支護能顯著提高高陡邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強度和抗變形剛度，增強邊坡的整體穩(wěn)走性。

4.2 應根據(jù)邊坡巖土體現(xiàn)狀，合理選擇噴射混凝土的支護措施、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

4.3 合理選擇施工程序、工藝和技術(shù)措施是保證噴錨網(wǎng)支護工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

4.4 制訂行之有效的現(xiàn)場質(zhì)量管理措施非常必要。對錨噴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(zhì)量關(guān)。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.027

鄒瓊燕，1981年1月，男，漢族，湖南岳陽，本科，工程師，巖土工程勘察與設(shè)計。