摘要: 混凝土噴錨支護(hù)可提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度, 增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性和承載能力。本文根據(jù)寶珠寺水電站左右岸邊坡主要采用混凝土噴錨支護(hù)的工程實(shí)踐, 介紹了施工方案設(shè)計(jì)、材料要求、施工方法、技術(shù)措施, 以及現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理和檢測(cè)等問(wèn)題。
關(guān)鍵詞: 混凝土噴錨支護(hù); 設(shè)計(jì); 施工; 質(zhì)量檢測(cè); 寶珠寺水電站
中圖分類(lèi)號(hào): TV52; TV698.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B 文章編號(hào): 1671- 1092( 2007) 01- 0049- 03
1 概述
工程邊坡的穩(wěn)定是工程領(lǐng)域內(nèi)極為重要的課題。在庫(kù)岸邊坡、廠房、基坑、壩肩等工程開(kāi)挖修筑過(guò)程中經(jīng)常涉及到許多邊坡穩(wěn)定性的問(wèn)題。邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致的滑坡事故, 會(huì)造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人身傷亡。在工程的施工期和運(yùn)行期應(yīng)高度重視邊坡的穩(wěn)定, 必須采取綜合工程措施以確保邊坡安全。首要的措施是采用排水和控制爆破技術(shù), 最大限度地減少邊坡巖體惡化, 同時(shí)也可以考慮卸荷、壓重、噴錨支護(hù)、鋼筋樁、預(yù)應(yīng)力錨固、澆筑鋼筋混凝土抗滑結(jié)構(gòu)等邊坡加固措施, 并輔以安全監(jiān)測(cè)措施。
混凝土噴錨支護(hù)措施一般用于易風(fēng)化巖石邊坡表面的保護(hù), 在水電工程中被廣泛運(yùn)用?；炷羾婂^支護(hù)靠錨桿、鋼筋網(wǎng)和混凝土層的共同工作來(lái)提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度, 減小巖( 土) 體側(cè)向變形, 增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性和承載能力。主要適用于巖性較差、強(qiáng)度較低、易于風(fēng)化的巖石邊坡; 或雖為堅(jiān)硬巖層, 但風(fēng)化嚴(yán)重、節(jié)理發(fā)育、易受自然應(yīng)力影響、導(dǎo)致大面積碎落, 以及局部小型崩塌、落石的巖質(zhì)邊坡; 或巖質(zhì)邊坡因爆破施工,造成大量超爆、破壞范圍深入邊坡內(nèi)部, 邊坡巖石破碎松散、極易發(fā)生落石、崩塌的邊坡防護(hù)。混凝土噴錨支護(hù)可以不用模板或少用模板, 加快支護(hù)和襯砌施工速度。為了使松散巖石邊坡不出現(xiàn)落石、崩塌現(xiàn)象, 確保安全, 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較, 寶珠寺水電站兩岸的高陡邊坡就主要采用了混凝土噴錨支護(hù)方案進(jìn)行防護(hù)處理。
2 材料要求及施工方案設(shè)計(jì)
寶珠寺水電站兩岸的邊坡屬于巖性較差、極易風(fēng)化、強(qiáng)度較低的邊坡, 邊坡破碎松散, 落石現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。在進(jìn)行防護(hù)處理時(shí)根據(jù)邊坡現(xiàn)狀, 將需要加固防護(hù)的邊坡分為錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)和素噴混凝土防護(hù)兩種類(lèi)型; 對(duì)邊坡較高、坡面松散破碎嚴(yán)重, 且破碎巖層較厚的地方采用混凝土噴錨防護(hù); 而對(duì)那些邊坡較低, 只有少量裂縫, 破碎不嚴(yán)重的地方則采用素噴混凝土防護(hù)。
2.1 材料選擇要求
(1) 水泥: 應(yīng)優(yōu)先選用新鮮的強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5R 的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥; 也可選用不低于42.5R 礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥, 性能要符合現(xiàn)行水泥標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 砂: 應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的中粗砂, 細(xì)度模數(shù)宜為2.5～3.0, 含水率應(yīng)控制在5%～7%。
(3) 骨料: 應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的碎石或卵石, 粒徑不宜大于15 mm; 當(dāng)采用堿性速凝劑時(shí), 不得使用含有活性二氧化硅的石料, 以免發(fā)生堿骨料反應(yīng)而使噴混凝土開(kāi)裂破壞。
(4) 外加劑: 可選用速凝、早強(qiáng)、減水等性能的外加劑, 其質(zhì)量應(yīng)滿(mǎn)足DL/T5100- 1999《水工混凝土外加劑技術(shù)規(guī)程》有關(guān)規(guī)定, 摻外加劑后的噴射混凝土性能必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
(5) 水: 用水中不應(yīng)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SO4 計(jì)算超過(guò)水重1%的水。
(6) 鐵絲網(wǎng)、鋼筋、錨桿: 一般部位采用機(jī)編鍍鋅鐵絲網(wǎng), 網(wǎng)目為8 cm, 鐵絲網(wǎng)無(wú)銹。在規(guī)模較大的地質(zhì)缺陷部位采用直徑為6～8 mm 的鋼筋網(wǎng), 網(wǎng)目為10～20 cm。錨桿宜采!22～!32 的螺紋鋼筋, 掛網(wǎng)錨桿長(zhǎng)1.5 m。
2.2 構(gòu)造方案設(shè)計(jì)
噴射混凝土厚度采用10～20 cm, 噴射混凝土標(biāo)號(hào)為C20 細(xì)石混凝土。錨桿采用Φ20的鋼筋; 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1.5 m( 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(yīng)大于錨固深度20 cm, 并用1∶1～1∶2 的水泥砂漿固結(jié); 錨桿間距采用2.0 m×2.0m, 呈梅花型布置。
鋼筋網(wǎng)的孔眼尺寸采用20 cm×20 cm 的方孔,鋼筋采用Φ6。
2.3 噴射混凝土的施工配合比設(shè)計(jì)
噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足: 能得到所需的強(qiáng)度; 回彈量小; 粉塵量少; 粘附性好; 能獲得密實(shí)的混凝土; 不易發(fā)生管道堵塞。
施工常用的配合比為:
(1) 水泥與砂石重量比為1∶2∶2 ～1∶2∶3;
(2) 砂率宜為45%～60%;
(3) 水灰比宜為0.4～0.5;
(4) 速凝劑摻量應(yīng)通過(guò)最佳摻量試驗(yàn)確定。
3 施工方法及技術(shù)措施
混凝土噴錨支護(hù)的施工工序是: 搭設(shè)腳手架→整修邊坡→鉆孔注漿( 安裝錨桿) →鋼筋網(wǎng)制作、掛網(wǎng)→噴射混凝土→噴水養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)將各工序的施工方法及技術(shù)措施簡(jiǎn)述如下。
3.1 搭設(shè)腳手架
腳手架搭設(shè)前必須先對(duì)現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定情況進(jìn)行觀察, 確定安全后再搭設(shè)腳手架。鋼管支架立柱應(yīng)置于堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖石上, 不得置于浮渣上; 立柱間距1.5 m。架子寬度1.2～1.5 m; 橫桿高度1.8 m,以滿(mǎn)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(yīng)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(bǔ)砌空洞; 用高壓水沖洗受?chē)娒? 對(duì)邊坡局部不穩(wěn)定處進(jìn)行清刷或支補(bǔ)加固;對(duì)較大的裂縫進(jìn)行灌漿或勾縫處理; 在邊坡松散空洞處和坡腳處設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔, 預(yù)留的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定布設(shè)。
3.3 錨桿鉆孔、注漿、插桿
(1) 錨桿鉆孔采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔, 孔徑50mm; 錨桿深度一般為1.0～1.5 m, 鉆孔要垂直邊坡面。錨桿采用!22 mm 的鋼筋, 間排距2.0 m, 呈梅花型布置。
(2) 如果遇到巖石過(guò)于堅(jiān)硬須采取加水的方式鉆孔, 鉆孔時(shí)不能強(qiáng)加壓力沖鉆, 以免影響邊坡巖石的穩(wěn)定。
(3) 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0.1 MPa 的工作壓力。注漿時(shí)注漿管應(yīng)插至孔底10～20 cm 處, 隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。注漿要保證砂漿飽滿(mǎn), 不得有里空外滿(mǎn)的現(xiàn)象。
(4) 注完漿后, 立即插入錨桿, 若孔口無(wú)砂漿溢出, 應(yīng)及時(shí)補(bǔ)注砂漿。插入錨桿后, 不得碰撞。在砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后方能進(jìn)行掛網(wǎng)施工。
(5) 錨桿安裝采用人工安裝, 安裝前對(duì)錨桿體表面進(jìn)行檢查, 進(jìn)行去污和除銹處理。
3.4 掛網(wǎng)
(1) 先將圓盤(pán)鋼筋(!6) 調(diào)直, 按邊坡形狀尺寸取料加工, 按網(wǎng)孔20 cm×20cm 的規(guī)格編織好鋼筋網(wǎng), 分布要均勻, 綁扎要牢固。
(2) 編好鋼筋網(wǎng)后, 與錨桿交接處必須進(jìn)行焊接, 以保證噴射混凝土?xí)r鋼筋不晃動(dòng)。
(3) 鋼筋網(wǎng)與受?chē)娒娴拈g距不得小于兩倍最大骨料粒徑, 以保證鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度。
3.5 噴射混凝土施工
噴射作業(yè)前必須對(duì)機(jī)械設(shè)備, 風(fēng)、水管路和電線等進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)。
噴射混凝土之前, 用清水將坡面沖刷干凈, 濕潤(rùn)巖層表面。
當(dāng)噴射混凝土設(shè)計(jì)厚度大于一次噴射厚度時(shí),應(yīng)分層進(jìn)行噴射。兩次噴射的間隔時(shí)間, 在常溫時(shí),摻速凝劑的普通硅酸鹽水泥為15～30 min, 不摻速凝劑的普通硅酸鹽水泥為2～4 h。噴射的方向, 應(yīng)盡量與受?chē)娒娲怪? 以減少回彈量。噴頭與受?chē)娒婢嚯x宜在0.4～1.0 m 之間。
3.6 養(yǎng)護(hù)
當(dāng)最后一次噴射的混凝土終凝2 h 后, 立即噴水養(yǎng)護(hù), 每天至少?lài)娝拇巍ｐB(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不得少于7 d。
在終凝后第一次噴水養(yǎng)生時(shí), 壓力不宜過(guò)大,以防止沖壞噴射混凝土防護(hù)層表面。氣溫低于5℃時(shí), 不得噴水養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)生過(guò)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(yīng)分析原因、采取措施進(jìn)行修補(bǔ), 以防后患。
4 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理與檢測(cè)
4.1 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理措施
(1) 嚴(yán)把鋼筋、水泥、砂石、速凝劑等原材料質(zhì)量關(guān), 并嚴(yán)格按配合比施工。
(2) 嚴(yán)格操作規(guī)程: 根據(jù)生產(chǎn)需要, 專(zhuān)門(mén)制訂錨桿施工操作規(guī)程、噴射混凝土操作規(guī)程以及檢驗(yàn)制度、機(jī)具測(cè)試維修制度、新工藝和新技術(shù)的推廣制度等, 使每一位施工人員都熟悉并掌握操作規(guī)程和技術(shù)要求。要求工人嚴(yán)格按操作規(guī)程施工, 加強(qiáng)對(duì)其責(zé)任心的教育。
(3) 加強(qiáng)對(duì)操作人員的培訓(xùn)。尤其是噴射手、攪拌人員、噴射機(jī)操作人員, 一定要選擇責(zé)任心強(qiáng)、技術(shù)熟練的工人擔(dān)任, 以保證噴射混凝土的質(zhì)量。
(4) 合理選擇施工設(shè)備、機(jī)具和施工方案。施工前選好設(shè)備、機(jī)具, 良好的機(jī)具是保證質(zhì)量的基礎(chǔ)。在選擇施工方案時(shí), 要深入調(diào)查, 進(jìn)行測(cè)試研究, 采用工程類(lèi)比法, 優(yōu)化選擇適合的支護(hù)方式和施工方法。
4.2 現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢測(cè)
(1) 強(qiáng)度檢測(cè)
噴射混凝土必須做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn), 試塊在工程施工中抽樣制取, 在噴射作業(yè)面附近, 將模具敞開(kāi)一側(cè)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(nèi)噴滿(mǎn)混凝土。將噴滿(mǎn)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(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)7 d 后, 將混凝土加工成邊長(zhǎng)為100 mm 的立方體試塊。繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28 d 齡期后, 進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。噴射混凝土的強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足以下要求: 抗壓強(qiáng)度Rc≥15 MPa; 抗拉強(qiáng)度Rt=( 1 /10～1 /12)Rc; 抗剪強(qiáng)度τ=( 1 /7～1 /8)Rc。
(2) 厚度檢測(cè)
用鑿孔法檢測(cè)。根據(jù)《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》的要求: 每個(gè)斷面上, 全部檢查孔處的噴層厚度, 60%以上不應(yīng)小于設(shè)計(jì)厚度; 最小值不應(yīng)小于設(shè)計(jì)厚度的一半; 同時(shí), 檢查孔處厚度的平均值, 不應(yīng)小于設(shè)計(jì)厚度值。
(3) 錨桿間排距檢測(cè)
錨桿間排距是錨桿施工質(zhì)量的一項(xiàng)主要考核指標(biāo), 是錨桿能否發(fā)揮支護(hù)作用的保證條件之一。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(cè)的方式進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果應(yīng)符合MT/5015-96《錨噴支護(hù)工程質(zhì)量檢測(cè)規(guī)程》的規(guī)定要求。
(4) 錨桿質(zhì)量檢測(cè)
錨桿安插后, 采用拉拔試驗(yàn)檢測(cè)錨桿施工質(zhì)量,實(shí)測(cè)拉拔力應(yīng)大于設(shè)計(jì)拉拔力。錨桿砂漿達(dá)到齡期后, 按照有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求, 每300 根錨桿選一組( 三根) , 由設(shè)代、施工、監(jiān)理等單位共同隨機(jī)抽檢, 其拉拔力均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。采用物探儀器檢測(cè)法檢查砂漿密實(shí)度, 注漿密實(shí)度大于75%方為合格。
(5) 外觀感檢測(cè)
外觀感檢測(cè)一般采用人工觀測(cè)的方法, 包括目測(cè)法和實(shí)測(cè)法兩種。在噴射施工過(guò)程中, 要及時(shí)檢查噴混凝土表面是否有松動(dòng)、開(kāi)裂、下墜滑移等現(xiàn)象,如有應(yīng)及時(shí)清除重噴。工程完工后, 坡面平順、線型流暢, 無(wú)漏噴、離鼓、裂縫、鋼筋網(wǎng)外露現(xiàn)象, 地表及坡面排水處理得當(dāng), 無(wú)漏水現(xiàn)象, 應(yīng)符合規(guī)范要求。
(6) 密實(shí)度檢測(cè)
當(dāng)噴射混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后, 可用錘擊聽(tīng)聲法進(jìn)行檢查, 對(duì)空鼓、脫殼處應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。
(7) 配合比檢測(cè)
在噴射過(guò)程中, 要及時(shí)測(cè)回彈率和混凝土實(shí)際配合比, 根據(jù)量測(cè)結(jié)果對(duì)混凝土拌和配合比進(jìn)行調(diào)整。
5 結(jié)語(yǔ)
(1) 混凝土噴錨支護(hù)可提高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度, 增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性和承載能力。
(2) 應(yīng)根據(jù)邊坡巖土體現(xiàn)狀, 合理地選擇噴射混凝土的支護(hù)措施、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。
(3) 合理選擇施工程序、工藝和技術(shù)措施是保證混凝土噴錨支護(hù)工程質(zhì)量的關(guān)鍵。
(4) 制訂行之有效的現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理措施非常必要?；炷羾婂^支護(hù)要對(duì)噴射混凝土強(qiáng)度和厚度、錨桿間排距、抗拔力、外觀感、密實(shí)度和配合比等方面進(jìn)行檢測(cè), 嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)。
參考文獻(xiàn):
[1]水利水電工程施工手冊(cè)(混凝土工程) .中國(guó)電力出版社,2002.
