路堑边坡喷锚网防护的应用

路堑边坡喷锚网防护的应用1概述喷锚网支护是喷射细石混凝土、锚杆、钢筋网组合支护简称，靠锚杆、钢筋网和混凝土层共同工作来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减小岩（土）体侧向变形，增强边坡的整体稳定性。其技术在20世纪60年代开始出现，已经有40多年的施工历史，主要应用于矿山井巷、隧道洞室或深基坑等地下工程，随着铁路、公路的快速发展，喷锚网支护技术在路堑边坡防护中得到了广泛的应用。如京沈高速公路、南昆铁路及施工完的粤海铁路，都采用了喷锚网技术来处理路堑石质边坡。通过实践证明，该项技术先进，施工机具简单、易操作，经济合理，安全适用，能够确保施工质量。2适用地质范围喷锚网支护主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的软质岩石边坡；或虽为坚硬岩层，但风化严重、节理发育、易受自然营力影响、导致大面积碎落，以及局部小型崩塌、落石的岩质边坡；或岩质边坡因爆破施工，造成大量超爆、破坏范围深入边坡内部，路堑边坡岩石破碎松散、极易发生落石和崩塌的边坡防护。如粤海铁路通道西环线Ⅴ标位于海南岛中西部地区，属于低山丘陵区，地层主要为砂岩和泥质岩相互交错，层面倾角10-15°，近似为水平岩层，岩体软硬不均，节理发育，风化较为严重。再由于施工采用大爆破作业，使得左、右边坡破碎松散，犬牙交错，时有落石现象发生，严重影响后续工序的施工和将来的运营安全。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，甲方、监理、设计及施工四方会议纪要根据路堑边坡现状，将需要加固防护的边坡分喷锚挂网防护和素喷混凝土防护两种浅表层防护处理类型。对边坡较高、坡面松散破碎严重，且破碎岩层较厚的地方采用喷锚网防护；而对那些边坡较低，只有少量裂缝，破碎不严重的地方则采用素喷混凝土防护；并决定根据边坡的高度和坡度，同时根据边坡的破坏程度选择不同长度的锚杆，同时加强边坡排水。3喷锚网设计方案（1）喷射混凝土厚度采用12cm，混凝土标号为C20细石混凝土，配合比为1：1.98:2.28，水灰比为0.44；水泥砂浆配合比为1：1，水灰比为0.4。（2）锚杆选用全粘结系统锚杆，采用￠22螺纹钢筋，单根长一般取1.1-2.1m，其中入岩1-2m，外露0.1m，用于绑扎钢筋。锚杆孔的深度应大于锚固深度20cm，并用水泥砂浆固结；锚杆间距采用2X2m，梅花型布置。（3）钢筋网的孔眼尺寸采用20X20cm的方孔，钢筋采用￠6mm。（4）排水孔孔径为60mm，单孔深150mm，间距为200mm，排距为500mm，梅花型布置，其最底层距下方平台120mm，便于施工即可。造孔方位是水平位置上仰10°，目的是为了有效的排除混凝土喷护层内侧积水而不致影响已喷混凝土的永久稳定性。路基中心线路基中心线喷锚网护坡锚杆浆砌片石10m8m排水孔喷锚网支护示意图￠5￠5cm20cm100-200cm1:1水泥砂浆￠22锚杆￠6钢筋网片喷C20混凝土厚12cm锚杆、网条、混凝土大样图锚杆、网条、混凝土大样图伸缩缝3cm网条、锚杆、伸缩缝大样图￠6圆钢间距20cm￠6圆钢间距20cm无锚杆节点焊接无锚杆节点焊接有锚杆节点焊接有锚杆节点焊接4原材料及混合料的要求（1）水泥应优先选用425＃普通硅酸盐水泥。也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，水泥标号不得低于325＃。性能符合现行水泥标准，对每批水泥要作检验。（2）细骨料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）粗骨料应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15mm；当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。粗骨料级配表序号通过各种筛孔的的累计质量量百分比0.6mm1.2mm2.5mm5mm10mm15mm117-2223-3135-4350-6073-82100213-3118-4126-5440-7060-90100（4）可使用符合质量要求的速凝、早强、减水等外加剂，掺后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。使用速凝剂时，水泥的初凝时间不得大于5min，终凝时间不得大于10min。室内还应进行速凝剂与水泥、水、砂石料的相溶性实验，符合规定或无不相溶反应时，方能配制使用。（5）拌和用水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的酸性水和含硫酸盐量按硫酸根离子计算超过水重1％的水。（6）水泥与砂石重量比为1：4—1：5；砂率宜为45～55％；水灰比宜为0.4～0.45；速凝剂掺量应通过试验确定，占水泥用量的3—5%。允许误差水泥外加剂为2%，砂石为+5%。（7）C20混凝土的抗拉强度为1.5MPa，混凝土与岩石的粘结强度0.5-1.0MPa，抗渗强度不低于0.8MPa，密度不低于2200kg/m3，弹性模量为2.1×105MPa。（8）喷射有干喷和湿喷两种，本段施工采用干喷法，拌制料规定：采用含水量小于4%的干砂拌制时，速凝剂可在拌料时掺入，拌好的混合料在20min内使用完；采用含水量在4%-10%的砂拌制时，在速凝剂放入后立即进行喷射；不掺速凝剂的混合料，停放时间不超过2h；骨料的含水量要进行抽测，并作好记录，扣除骨料含水量的全部用水量可从喷头或输料管中加入。4施工机具及准备工作(1)优先选用强制式搅拌机，通风条件良好时可采用自落式搅拌机。(2)喷射机密封性能良好，输料连续均匀，生产能力3-5m3/h。(3)输料管要承受0.8MPa以上的内压力，并具有良好耐磨性能。(4)水泵、水箱或其他供水系统，要具有0.2MPa的承压能力。(5)选用的空压机要满足喷射机工作风压，和耗风量的要求，压风进入喷射机前，必须进行油水分离。(6)选用钻孔效率高的机械，如DHA660进口液压钻机或国产2台KQL-100B钻机（铺设小轨道，提高钻机工作效率，随时保持注浆管口在浆液中）。施工机械配置表序号机械名称型号功率单位数量1内然空压机VY-12177-612m3/miin台22混凝土搅拌机JDY-350015KW台23砂浆拌和机4J-3203.0KW台14砂浆喷浆泵PJ-151.1KW台15混凝土喷射机HPJ-1台26抽水机4DA85.5KW台17钢筋调直机C74-143.0KW台18钢筋切断机CQ-405.5KW台19交流电焊机BX500-2220KW台110对焊机UM-100100KW台111钻机DHA660台112发电机21015KW台113混凝土振动器ZN-701.1KW台114挖掘机PC400台115推土机T180辆116装载机ZL-50辆117自卸汽车15t/5t辆2/418变压器JL-200//100200KVA15施工方法及技术要求组织施工要结合工期与配套机具，尽量避开雨季，跨雨季必须有防护措施，如有条件要遵循每层开挖后及时封闭，及时加固的原则，尽量减少开挖扰动。喷锚网支护的施工程序是：搭设脚手架一清理整修边坡一制作安装设施排水孔一第一次喷射混凝土一锚杆钻孔、注浆一钢筋网制作挂网—第二次喷射混凝土一养生一拆除脚手架。现把各工序的施工方法及技术要求简述如下：（1）搭设脚手架：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1．2～1．5m；横杆高度1．8m，以满足施工操作；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。必要时备安全绳及安全网。（2）清理坡面整修：由于现有的岩石边坡破碎松散且不平整，故必须将松散的浮石和岩渣等杂物清除干净。处理好光滑岩面；拆除障碍物；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。（3）、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。喷射混凝土之前，用清水将坡面冲刷干净，湿润岩层表面，以确保喷射混凝土与岩层之间的良好粘结。埋设控制喷射混凝土厚度的标志，以确保混凝土喷射的厚度。喷射作业应分段分片依次进行。喷射顺序自上而下；按地形条件和风向从左至右，或从右至左依次进行。喷锚网混凝土施工，必须先喷射第一层混凝土后才施工锚杆及挂设钢筋网。第一层混凝土的厚度为4～5cm。喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6～1.0m的距离。第二层喷射混凝木应在第一层混凝土终凝后进行。若终凝1h后再进行喷射时，应先用水清洗喷层表面。第二次喷射时必须保证厚度和表面的光感。混凝土喷层终凝2h后浇水养护，以保证混凝土质量。喷射时，应控制好水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象。喷射机设置在地面平整的地方。（4）锚杆钻孔及注浆：锚杆钻孔在混凝土喷射第一层后才进行定位；采用岩机钻孔，孔径50mm；根据现场的情况确定锚杆深度一般为1.1～2.1m。钻孔要垂直边坡面，孔深大于设计深度20cm，杆体插入孔内的长度大于设计长度95%。如遇岩石过于坚硬须采取加水的方式钻孔，钻孔时必须随机钻速度钻进，不能强加压力冲钻，以免影响边坡岩石的稳定。采用压力泵将1：1的水泥砂浆注入锚孔，3d内不得悬挂重物。如遇空洞不能加压太大，要保持0.1MPa的工作压力。注浆时注浆管应插至距孔底5～10cm处，随砂浆的注入缓慢匀速拔出。注浆要保证砂浆饱满，不得有里空外满的现象。注完浆后，立即插入锚杆，若孔口无砂浆溢出，应及时补注砂浆。（5）挂网：先将圆盘钢筋调直，按边坡形状尺寸取料加工，按网孔20X20cm的规格编织好钢筋网，分布要均匀，绑扎要牢固。编好钢筋网后，与锚杆交接处必须进行焊接，以保证喷射混凝土时钢筋不晃动。钢筋网必须紧贴第一层混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。（6）养生：当最后一次喷射的混凝土终凝2h后，立即喷水养护，每天至少喷水四次，养护时间一般不得少于14d。在终凝后第一次喷水养生时，压力不宜过大，以防止冲坏喷射混凝土防护层表面。气温低于＋5℃时，不得喷水养护。在养生过程中如果发现剥落、外鼓、裂纹、局部潮湿、色泽不均等不良现象，应分析原因、采取措施进行修补，以防后患。6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；严格操作规程：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。要求工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，采用工程类比法，优化选择适合本工程的支护方式和施工方法。（2）现场质量检测：施工质量检测控制表序号项目允许偏差检验数量检验方法范围频率1喷锚厚度-10%设计厚厚度抽查20m每10m1个断断面3m一个点尺量2锚杆抗拔力平均值大于设计计值最小值大于0..9设计值抽查1%不小于3根试验3锚杆深度±100mm抽查10%尺量4锚杆间距±100mm抽查10%尺量5锚杆长度±100mm抽查10%尺量①强度检测。喷射混凝土必须做抗压强度试验，试块在工程施工中抽样制取，在喷射作业面附近，将模具敞开一侧朝下，以80（与水平面的夹角）左右置于墙脚：先在模具外的边墙上喷射，待操作正常后，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100mm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。本工程共计试件30组，经测试，结果如下：平均值f"cc＝22.45MPa标准差Sn＝1.25MPa最小值f"ccmin。＝20．5＞0．85x20＝17MPa根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86一85），本工程质量合格条件为f"cc-kcSn＞0．85fcc即：22.45-1.6x1.25＝20.o＞0.85X20＝17．0MPa，满足要求。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，全部检查孔处的喷层厚度，60％以上不应小于设计厚度；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。”本工程共检测40点，结果如下：平均值Ｘ＝12.8cm＞12cm最小值Ｘmin＝8cm＞0.5X12＝6cm，符合要求。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。在本工程中，我们在锚杆被喷射混凝土覆盖前，主要采用在工作面用尺直接量恻的方式进行检测，共检查15点，其中13点合格，符合《锚喷支护工程质量检测规程》（MT／5015-96）的规定要求。④外观感检测观感检测一般采