浅谈喷锚技术在普通公路高陡边坡防护中的应用

ｌ８０　应用方法论　２科０技１１糍８年第期　霸乱　浅谈喷锚技术在普通公路高陡边坡防护中的应用　王华生　（龙岩市公路局长汀分局，福建龙岩３６６３００）　摘要喷锚网支护可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边坡的整体稳定性。根据国道３ｌ９线中复至南山路段路堑边坡采用　喷锚网支护的工程实践，介绍了设计方案、材料要求、施工方法、技术措施，以及现场质量检测、安全管理和特例施工浅析。　关键词喷锚网支护；设计；施工检测；特例浅析　中图分类号ｌ，２　文献标识码Ａ　文章编号１６７３—９６７１一（２ｏｉ　１）ｏ４２—０１８０—０１　ｌ　道３１９线中复至南山（３１３Ｋ＋４３０～３１３Ｋ＋５３０）路段，因深切路堑，　造成左边坡高达７６ｍ的高陡路堑石质边坡。而且由于上世纪９ｏ年代“先　行工程”采用大爆破作业，使得左边坡破碎松散，犬牙交错，时有落石　现象发生，严重影响营运安全。为了使松散岩石边坡不出现落石、崩塌　现象，确保行车安全，经技术经济比较，决定采用喷锚网支护方案进行　防护。　力冲钻，以免影响边坡岩石的稳定。待孔深达到设计深度后插入锚杆，　采用压力泵将ｌ：０．４５的水泥纯浆注入锚孔。如遇空洞不能加压太大，要　保持０．１　ＭＰａ的工作压力。注浆时注浆管应插至距孔底５～ｌＯｃｍ处，随砂　浆的注入缓慢匀速拔出。注浆要保证注浆饱满，不得有里空外满的现　象。注完浆，若孔内纯浆干缩后，应及时补浆。　３现场质量管理与检测　１）现场质量管理措施。严把钢筋、水泥、砂石、速凝剂等原材料　质量关，并严格按配合比施工。我们根据生产需要，专门制订出锚杆施　工操作规程、喷射混凝土操作规程以及化验制度、机具测试维修制度、　新工艺和新技术的推广制度等，使每一位施工人员都熟悉并掌握操作　规程和技术要求。要求１二人严格按操作规程施工，加强对其责任心的教　育。加强对操作人员的培训。尤其是喷射手、搅拌人员、喷射机操作人　员，一定要选择责任心强、技术熟练的工人担任，以保证喷射混凝土的　质量。合理选择施工设备、机具和施工方案。施工前选好设备、机具，　良好的机具是保证质量的基础。在选择施工方案时，要深入调查，进行　测试研究，采用：翻呈类比法，优化选择适合本工程的支护方式和施工方　法。　１设计方案及材料要求　闽道３ｌ９中复至南山路段高路堑边坡，系采用大型爆破施Ｔ形成　的，岩层中下部为块状的层间结合较好的中厚层或厚层岩体结构，岩层　上部５～８米范围为粘土覆盖层。由于爆破施１：未采用将开挖区和保留区　分开来的预裂爆破方式，使得岩层受一定的爆破影响，局部有层面张开　裂缝，边坡破碎松散、犬牙交错、孤石悬挂，时有落右现象发生。　１）构造设计方案。①喷射混凝土厚度采用１０　ｃｍ，喷射混凝土标号　为ｃ２０，Ｊ、石子混凝土。②锚杆采用０１８钢筋；锚固深度视边坡岩层的破碎　程度及破碎层的厚度而定，为防止锚杆滑出，锚杆必须置于较好的岩层　面以下一定深度，根据３路段路堑边坡的破碎程度，确定采用长（５米）　短（３米）结合的方法，以达到加固防护的目的；锚杆孔的深度应大于　锚固深度２０ｅｍ，并用Ｍ３０的水泥砂浆固结；锚杆间距采用２．ＯｍＸ２．Ｏｍ，采　用一层３米一层５五米问断式布设，纵横平行布置。③铁丝网的孑Ｌ眼尺寸　采用４．ＯｅｍＸ４．Ｏｅｍ的方孔，钢丝直径２ＭＭ。　２）材料选择要求。①水泥应优先选用４２５＃普通硅酸盐水泥；水泥　标号不得低于３２５　，性能符合现行水泥标准。②砂应采用坚硬耐久的　中粗砂，细度模数宜大于２－５，含水率直控制在５％～７％。③骨料应采用　坚硬耐久的碎石，粒径不宜大于１５　ｍｌｌｌ；当采用碱性速凝剂时，不得使　用含有活性二氧化硅的石材。④外加剂应选用符合质量要求的速凝剂，　掺速凝剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。⑤水水中不应含有影　响水泥正常凝结与硬化的有害物质，不得使用污水以及ｐＨ值小于４的酸　性水。　３）混合料的配合比设计。①水泥与砂石之重量比为ｌ：１．６６：１．６０；　②砂率宜为４５％～５５％；③水灰比宜为０．４～０．４５；④速凝剂掺量应通过　试验确定。　２）现场质量检测。①强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试　验，试块在Ｔ程施１二中抽样制取，在喷射作业面附近，将喷头移至模具　位置，由下而上，逐层向模具内喷满混凝土。将喷满混凝土的模具移至　安全地方，用三角抹刀刮平混凝土表面。在标准养护条件下养护７ｄ后，　将混凝土加工成边长为１００　ｍｍ的立方体试块。继续在标准条件下养护　至２８ｄ龄期后，进行抗压强度试验。②厚度检测。用凿孔法检测。根据　《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，　“每个断面上，全部检查孑Ｌ处的　喷层厚度，６ｏ％以　不应小于设计厚度；最小值不应小于设计厚度的一　半；同时，检查孔处厚度的平均值，不应小于设计厚度值。”③锚杆间　排距检测。锚杆间排距是锚杆施工质量的一项主要考核指标，是锚杆能　否发挥支护作用的保证条件之一。④外观感检测。观感检测一般采用人　观测的方法，包括目测法和实测法两种。工程完工后，该工程坡面平　顺、线型流畅，无漏喷、离鼓、裂缝、钢筋网外露现象，地表及坡面排　水处理得当，无漏水现象，符合规范要求。　２施工方法及技术措施　喷锚网支护的施工程序是：搭设脚手一整修边坡一锚杆钻孔、注浆　挂网一喷射　昆凝土一养生一拆除脚手架。脚手架搭设前必须先对现　有边坡的稳定情况进行观察，确定安全后再搭设脚手架。钢管支架立柱　应置于坚硬稳定的岩石上，不得置于浮渣上；立柱间距１．５ｍ。架子宽度　１．２～１．５　ｍ；横杆高度１．８ｍ，以满足施１二操作；搭设管扣要牢固和稳定；　钢架与壁面之间必须楔紧，相邻钢架之间应连接牢靠，以确保施工安　全。由于岩体上部粘性砂土风化掉落于下部石缝，现有的岩石边坡长着　杂草、松树，且年月长久，现有的岩石边坡破碎松散且不平整，故必须　将杂草、松树拔除，松散的浮石和岩渣清除干净，用石块补砌空洞；用　高压水冲洗受喷面；对边坡局部不稳定处进行清刷或支补加固；对较大　的裂缝进行灌浆或勾缝处理；在边坡松散空洞处和坡脚处设置一定数量　的泄水孔，预留的长度根据现场确定布设。　喷射混凝土作业：喷射作业前必须对机械设备，风、水管路和电线　等进行全面检查及试运转。根据设计图要求将孔位用红漆点喷放样定　位，采用气腿式凿岩机钻孔，孔径５０ｍｍ；根据现场的情况确定锚杆深度　般为３．０米或５．０米，钻孔要垂直边坡面（如图２所示）。如遇岩石过于　坚硬须采取加水的方式钻孔，钻孑Ｌ时必须随机钻速度钻进，不能强加压　一４安全管理　为加强工程施工安全管理，做到“安全第一，预防为主”，确保施　工安全生产，派专人负责施工安全管理。加强对工地的安全检查、督　导，发现隐患及时整改，施工人员队严格遵守各项公路工程安全技术操　作规程和遵守安全生产管理条例的各项规定，按不同施工项目具体要求　设置有关安全标志和配备有关安全防护用品。针对营运中的道路施工现　卖情况，要求乙方施工期间，施工路段两端设立安全警示标志，区间作　业点前后设立加密警示标志，堆方材料不得超出路肩部份；为防止高空　施工碎渣掉落于路面影响行车、行人安全畅通，施工路段必须设立安全　挡板或防护网。　５特例施工方法浅析　１）３１３Ｋ＋４３０　３１３Ｋ＋５３０路段路堑边坡距路面４５米的半坡处有一块　半露悬挂孤石，如果采用爆破给予清理，极易影响行车、行人安全，如　果不进行处理的话，碰到外力作用（地震）影响，整个孤石极易滚落下　来，综合考虑现有行车安全和施工安全，也考虑不留后患，决定采取在　孤石中心钻孔，孔深大于孤石破裂面以下２．０，然后锚杆、注浆，再用　（下转第１１５页）　一科技与生透　２０１１年第８期　应用方法论　１　１５　１０～３０％，工时缩短５０～３０％。国内数据表明，土钉支护比灌注桩等支护　效，土钉被拔出。　节约造价１／３～２／３。　除此之外，土钉与面层的破坏也是支护体系发生破坏的原因之一。　土钉支护也有其缺点和局限性。　６土钉支护突变浅析　１）需有允许设置土钉支护的地下空间。倘若为永久性土钉，需长　土的抗剪强度很低，抗拉强度可忽略，基坑开挖时土体存在着在一　期占用这些地下空间，当基坑附近有地下管线或建筑物基础时，施　１　时　定边坡范围内保持土体直立的Ｉ临界高度。当超过这一临界深度或发生地　有产生相互干扰的可能。　而超载等其他因素将导致土体发生突发性整体破坏。＋ＡＴ与土体的共同　２）在松散砂土、软塑、流塑粘土及丰富地下水的情况下不能单独　作用，使原状土形成了强度和刚度大大提高的复合土体，改变了土坡的　使用，必须与其他支护方式组合。　’　变形与破坏形态，通过土钉在复合土体的箍束骨架作用、分担作用和应　４突变理论在土钉支护中的提出　力传递与扩散作用显著提高了土体整体稳定性。　在物质世界中普遍存在无连续和突变现象，如地震、滑坡等对Ｔ程　通过对土钉支护体系变形及受力特点的分析，支护体系中土体变形　建设的稳定性造成巨大影响。类似的突变对土钉支护结构同样产生破坏　张量的分析，土钉、土体的应变与受力分析，计算土钉支护体系稳定与　性影响。　否的临界条件，以此来确定体系中土体发生突变的临界位移。在此基础　以保护基坑安全施１二为目的，针对土钉支护，将突变理论数学模型　卜，利用极限平衡的方法提出土钉支护体系的安拿系数，为判定土钉支　『３］￣ｌ／ｋ该支护体系中，以土弹塑性力学和突变理论为分析工具，揭示基　护体系的安全提供了一定依据。　坑开挖过程中位移和稳定性之间的关系，以期为土钉支护体系的设计与　７工程实例分析：广州广场深基坑支护　施工提供必要的理论依据。　广州广场，占地面积２７００ｍ　，地上１２层，地下一层。基坑周围环境　５突变理论在土钉支护中的引入　复杂，相邻建筑物最近处不足１　ｍ。根据场地地质资料，基坑采用垂直　突变理论在边坡Ｔ程中的应用大部分局限于岩石突变分析，在土的　开挖，土钉支护。依据基坑支护设计、面层土压力及土层在土钉范闱内　应用上较少，具体到土钉支护方面的就更为稀少。　的分布，分析土钉工作范围内的土性及土钉，借助支护设计软件计算边　土钉支护体系的土体稳定破坏分为两个方面：体外破坏和体内破　坡潜在滑裂面位置及每一道土钉临界位移值和粘结摩擦临界位移量。分　坏。　析结果表明土钉支护体系的休内破坏属于土体失稳破坏。以此可见，运　１）体外破坏。支护发生刚体失稳（图１）。其破坏方式与重力式挡　用突变理论对土钉支护体系进行分析，并以结果来指导］　程设计是可行　土墙在主动土压力作用下失稳类同，可参照《建筑地基基础设计规范》　的　ＧＢＪ７—１９８９￣关规定计算。　２）体内破坏。体内破坏是土钉支护体系破坏的一般形式。分为土　参考文献　体破坏和土钉与土体之间粘结摩擦力破坏。　Ｉ１】何平，赵子都．突变理论及其应用【Ｍ】大连：大连理工大学出版社，１９８９　土体破坏表现为土体破坏面全部或部分穿过加固土体内部（图　［２１龚晓南，高有潮．深基坑Ｔ程设计施Ｊ：手册【Ｍ］．北京：中国建筑¨ｒ业　版　２）。如德国Ｉ￣ＪＳｔｏｃｋｅｒ和Ｇａｓｌｅｒ法只取可能发生的破坏面由两部分组成　社．】９９８．　（图２）（图３），土体上部分破坏发生在支护背面，受背后破坏土体楔　［３］陈肇元，崔京浩．土钉支护在基坑　｝１的应用【Ｍ】．北京：中同建筑Ｔ业出版　块的主动土压力作用，下部穿过部分土钉并与趾部相连。　社，２０００　土钉与土体之间依靠界面间的粘结摩擦力共同作用。双方在变形条　【４】刘华强．突变理论在土Ｔ中的应用南昌水专学报Ｉ　Ｊ］ｌ２００４，１２，２３（４）：１　１－１　３．　件下由于材料特性不同而产生的粘结摩擦力的失效标志着土钉支护体系　【５】杨旭，王国军．基于突变理论的基坑失稳研究【Ｊ】ｌ西部探矿工程，２００４，１：５４～５６　作用丧失，体系失去其原有的稳定性，土钉与土体之间粘结摩擦力的失　【６】房营光土质边坡失稳的突变性分析『Ｊ１．力学与实践，２００４，２６：２４—２７．　（上接第１８０页）　Ｔ人员安全。　Ｏｌ０钢筋在每个锚杆头部设纵横两条帮条，形成十字形框条将孤石进行包　６总结　护，帮条与锚头焊接牢固，帮条两端焊接在孤石周边岩层结构较好的锚　头上。最后在孤石锚头上做一个锚墩（如图ｌ所示）。　喷锚网支护可提高高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边　２）３１３Ｋ＋５００～３１３Ｋ＋５３０路段路堑边坡岩体的结构已发生了强烈的松　坡的整体稳走性。应根据边坡岩土体现状，合理选择喷射混凝土的支护　动变形破坏，并且边坡极陡，坡率近１：０，松动石块在钻孑Ｌ机的震动和　措施、结构设计方案。合理选择施Ｔ程序、Ｔ艺和技术措施是保证喷锚　杆件的触碰综合作用下极易松动掉落，并牵动周边石块松动，将会造成　网支护Ｔ程质量的关键。加强现场质量管理。对喷锚网支护要对喷射混　边坡大面积不稳定。为确保行车安全和施Ｔ安全，在施Ｔ过程中，脚手　凝土强度厚度、锚杆间排距、抗拔力、外观感等方面进行检测，严把质　架搭设好后，先将坡面喷射３－４ＣＭ的混凝土，在混凝土养护３天后，达到　量关。　定强度，使整个破碎石块在混凝土的粘结作用下形成一个整体，使之　参考文献　一成为稳定坡面，作为坡面的初期支护，然后再进行钻孔施＿１：，保证了施　【１】锚杆放射砼支护技术规范ＧＢ　５００８６—２００１　【２】建筑边坡工程技术规范ＧＢ　５０３３０—２００２．　立面图　横断面图　网１