张鸿霖

(甘肃省武威公路管理局古浪公路管理段,甘肃武威 733100)

锚杆挂网喷射混凝土技术在十八里堡水库坡路基边坡崩塌处治工程中的应用

张鸿霖

(甘肃省武威公路管理局古浪公路管理段,甘肃武威 733100)

锚杆挂网喷射混凝土技术,是一种靠锚杆、钢筋网、喷射混凝土层来共同作用以提高边坡的整体稳定性的技术,主要适用于易风化的岩石边坡,或坚硬岩层,但风化严重,节理发育比较强,导致大面积碎落,极易发生落石、崩塌的一种边坡防护措施,也可用于一般地区及破碎软弱岩质边坡加固等。本文结合锚杆挂网喷射混凝土技术在十八里堡水库坡路基边坡崩塌处治工程中的应用,阐述了施工方法及要点,对锚杆挂网喷射混凝土施工进行了探讨,总结了施工质量控制要求和质量保证措施,最后对其施工进行了经济效果分析,为今后类似工程提供借鉴。

锚杆挂网 喷射混凝土 路基边坡 崩塌处治工程

1　工程概况

1.1病害情况

本次实施病害处治工程路段位于G312线界古路K2326+600-K2327+150处的路堑高边坡地段，路基边坡高度55-75米之间，坡面宽度约100米，呈扇形状。由于坡面长期暴露，受地表水径流和裂隙水共同作用使该边坡的稳定性受到破坏，其中位于K2326+726-883段和K2326+925—K2327+090两段每年都会发生高边坡岩体危石崩落，岩屑溜落、小规模泥石流等地质灾害，严重损坏了坡脚部分的护面墙，不仅对既有防护工程造成严重损害，更对过往行人和车辆安全构成严重威胁，此处存在较大安全隐患。每年段上都要筹措一定的资金、投入一定的机械设备进行水毁修复，针对上述情况，为提升该路段设施的抗灾和抗冲毁能力，2014年武威公路管理局根据上级安排，决定结合现场工程实际条件及工程地质条件，参考省内高边坡处治情况，从锚固效果和技术经济比较，决定在管理局内首次采用锚杆挂网喷射混凝土技术(以下简称锚喷技术)对该路段路基边坡崩塌进行防护处治，工程实施后取得了良好的工程效果。

1.2工程特点

本工程的施工难度主要体现在:(1)工程量大，锚喷山体最高高度达75m;防护形式多样，施工工序复杂，高空作业，危险系数大，安全防护难度大。(2)施工安全管理、工程质量控制、施工前后工序合理组织安排是本工程施工管理的关键。(3)路基边坡下即为国道312线，且沿线过往车辆和人流量非常的大，工程施工过程中安全管理和交通管制比较困难。

2　处治方案及材料要求

2.1治理方案

(1)对原山体表层松散部分清理及坡面危石清理。(2)采用8cm厚网喷混凝土层进行坡面处理。(3)修复原边坡平台顶被动防护网。(4)在坡顶范围内设置截排水沟，并修复坡顶平台排水沟，以加强防排水。

2.2材料选择要求

(1)C25锚喷混凝土:水泥与砂、石重量比为1:2:2～1:2:3;水灰比为0.4，砂率45%—55%，石子的最大粒径不得大于10mm，水泥采用425号普通硅酸盐水泥;混合料搅拌应采用强制式搅拌机，塌落度控制在8-12cm，砂子采用中粗砂，细度模数大于2.5，级配良好且必须通过筛选。可以使用速凝剂、减水剂等外加剂。(2)注浆材料为1:1的水泥砂浆，水泥采用425号普通硅酸盐水泥，水灰比0.45，砂采用含泥量不大于3%的中砂或细砂，砂浆坍落度应为注浆泵能压出为宜，可以加高效减水剂，掺量应通过试验来确定。(3)锚杆采用直径25mm钢筋，长度3.1米，弯头为0.1m，孔深3.05米，锚杆纵横间距均为2.5米。(4)钢筋网的孔眼尺寸采用150mm*150mm的方孔，钢筋采用直径6mm的LG500钢筋。

3　施工方法及技术要求

本处治工程的施工项目主要有:清坡工程、钻孔、锚杆注浆工程、挂网锚喷工程、山体截排水工程及修复被动防护网工程。施工时我们根据现场实际情况先从上到下由人工进行清坡，清除表层破碎岩体及危石清理，再进行钻机钻孔、锚杆注浆、挂网喷射混凝土施工。

(1)施工工艺: 锚喷混凝土的施工机具主要有空压机、发电机、轻型风钻、拌和机、灰浆泵、小型风镐、干拌混凝土喷射机、电焊机、高压水泵、同时配备全站仪、水平仪、钢尺、切割机、试模等测量和检测设备，在施工顺序上严格按照:清坡——测量放线及钻孔点涂漆—搭设脚手架及钻机作业平台——钻孔——清孔——下锚杆、注浆——挂网焊接——网喷混凝土施工——养生成型——附属工程——拆脚手架。

(2)表层清理及危石清理施工技术要求:1)原山体表层清理、危石清理先由人工紧系安全带对坡面大块危石等进行清理，从高处分条、分带向下逐层一次清理，分级高度不大于10米，并边清坡边防护，对于块体较大，人工无法撬动的孤石，严禁爆破清理，宜采用风镐进行逐步清理，再搭设脚手架后进行人工修坡。2)对坡面进行刷坡时，清除边坡表面的碎落石、不稳定和不规整的岩体，便于混凝土与坡面的粘结，对坡面适当整修，便于挂网;同时对易滑坡、坍塌地段、加强观测并及时作好防护措施。

(3)搭设脚手架:喷射混凝土是高空作业，所以要求脚手架搭设必须窂固稳定，必须备有安全绳及安全防护网，搭设前先对现有边坡的稳定情况进行检查，确保安全后再搭设脚手架。钢管支架立柱应置于坚硬稳定的岩面上，不得置于浮渣上。立柱间距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;钢架与边坡坡面之间必须楔紧，相邻钢架之间应连接牢固。

(4)锚杆钻孔及注浆:1)成孔:①按设计要求测量放样，搞清锚杆排数、孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固件型式，定出孔位并做好标志。②钻孔要求干钻，禁止采用水钻，以确保锚杆施工不致于恶化边坡岩体的工程地质条件和保证孔壁的粘结性能。采用亚克28型钻机，钻头为80mm，开钻前对钻杆、钻头长度、钻进角度进行准确量测，并保证钻具的垂直度，把孔深及偏斜度误差控制在设计范围内。③在钻孔过程中严格掌握入钻角度、成孔深度和孔内清渣程度，当达到预定孔深后清孔吹风，放置锚杆。④正常钻进中应保持钻压均匀，不宜无故提动钻具，加，减压时应连续缓慢进行，新钻头下到孔内时不得一气到底，应在钻头距孔底0.3—0.5m处，采用轻压慢转试扫到底，以免出现挤夹卡钻事故。2)锚杆孔检验:锚杆孔钻孔结束后，须经现场监理工程师检验合格后，方可进行下道工序。孔径、孔深检查一般采用设计孔径、钻头和标准钻杆在现场监理工程师旁站的条件下验孔，要求验孔过程中钻头平顺推进，不产生冲击或抖动，钻具验送长度满足设计锚杆孔深度，退钻要求顺畅，用高压风吹验不存在明显飞溅尘碴现象。同时要求复查锚孔孔位，倾角和方位，全部锚孔施工分项工作合格后，即可认为锚孔钻孔检验合格。同时在施工过程中为了方便随时抽检，严格控制锚杆孔深符合设计要求，我们在施工现场加工制作了检验孔深的标尺，以便于随时对已报检的钻孔深度进行抽检。3)锚杆安装:沿锚杆方向轴线每隔2.0米设置一组(3个)对中支架，以确保其在孔位中心，排气管应与锚杆绑扎窂固，安放锚杆时放入角度与钻孔角度一致。安装前，要确保每根锚杆钢筋顺直，除锈、除油污，安装锚杆前再次认真核对锚孔，确认无误后再用高压风吹孔，人工缓缓将锚杆体放入孔内，用钢尺量出孔外露出的锚杆长度，计算孔内锚杆长度(误差控制在±50mm范围内)，以确保锚固长度。4)锚固注浆:①清孔完成后，锚杆锚固砂浆注浆时把注浆管插入孔内，距孔底5～10cm，然后开始注浆，注浆时控制注浆泵压力均匀，管路无破损，如遇空洞不能太大，要保持0.1MPa的工作压力。②直到孔口溢出浆。此时就把钻管全部拨出，注浆管不拔。接着用水泥袋加钢板封口，并严密堵实，以0.4～0.6Mpa稳压注浆5分钟，才拔出注浆管。注浆时注浆管随注浆量的增多而缓慢匀速拨出。浆液压力以＜0.4MPa为宜。注浆要保证砂浆饱满，不得有里空外满的现象。5)锚杆防护施工工艺流程(图1)。

图1　

(5)挂钢筋网:1)锚杆注浆完工后，把Φ6的钢筋网片固定到坡面上合适位置，钢筋网片之间、钢筋网片与锚杆之间，均采用绑扎与焊接加固的方式固定，并与临近锚杆用Φ16钢筋呈X型焊接加强。2)钢筋网片的固定应尽可能地贴近坡面，钢筋网应随受喷面起伏铺设，与锚杆相接处锚杆应锚入钢筋网内与钢筋网焊接牢固，使其喷射混凝土后边坡锚喷整体性能良好。根据施工要求应从上至下逐级施工。3)由于山岩凹凸不平导致的钢筋网不能与锚杆焊接时可采用φ 10钢筋搭接焊接。4)焊接钢筋网的顺序是先骨架后网格，并且注意电焊机的电流量必须满足506焊条要求，网格之间以绑扎为主，点焊不能损坏有效截面，在挂网期间避免钢筋网格上承重，较陡的坡面采用安全绳悬挂作业。

(6)喷射混凝土施工及质量控制:喷射混凝土施工有干式喷射法和湿式喷射法两种，本项工程采用干式喷射法施工，在施工中要注意以下几点:1)确定合适的施工配合比:该工程C25锚喷混凝土配合比设计委托由兰州交通大学工程检测有限公司来设计，喷射混凝土的施工配合比除要满足设计强度外，还要满足喷射工艺、混凝土与岩面的粘结力，混凝土喷射时的回弹量等要求，因此混凝土要经过试喷施工阶段的验证。喷射混凝土的主要材料为:水泥采用古浪祁连山水泥有限公司425号普通硅酸盐水泥、粗集料碎石采用产自古浪黑松驿，细集料砂采用产自武威黄羊平度、速凝剂(甘肃建威化工有限公司)、减水剂(甘肃建威化工有限公司)、水，对于水泥、细集料和水的品质的要求与普通混凝土要求相同，粗集料一般采用粒径不大于10mm碎石或者卵石，粒径越大，喷射回弹量越多，但粒径过小，需要的水泥用量相应增加，混凝土的收缩量亦增大，容易造成喷层开裂。速凝剂的掺量以4%进行掺配，在满足施工要求混凝土快速凝固的条件下尽量减少，因为速凝剂虽可提高混凝土的早期强度和缩短混凝土的凝结时间，但相应降低了混凝土的后期强度，且加大了混凝土的收缩，易造成了喷层开裂。减水剂掺量以1.5%为宜。在进行大面积锚喷混凝土施工时，先确定具有本项工程处治特征比较明显的部位，确定为试验段，经试验段锚喷施工后确定了C25锚喷混凝土施工配合比。采用干法喷射混凝土施工时，由于干拌和料是与喷嘴处混合，水灰比不易严格控制，施工过程中混凝土的品质差异较大，为保证施工强度，则其试配强度应当加大。2)要使喷射混凝土与岩面有良好的粘结力，在喷射混凝土施工前应对受喷岩面进行清理，清除松动岩石和杂物。3)随时检查已施工完的喷射混凝土情况，有局部剥离脱落的要及时补喷，有较大脱落的要凿除喷层重新进行喷射混凝土施工。4)施工中为了对比较薄弱部位混凝土喷射厚度进行严格控制，要求施工队在喷射前制作带有标定尺寸的钢筋预埋件，在网喷混凝土喷射前固定，从而控制网喷混凝土施工厚度，也是为以后进行混凝土喷射的厚度试验提供依据。5)伸缩缝按照设计图纸设置，前进方向每隔20-25M设置一道伸缩缝，缝宽20mm，且应整齐垂直，上下贯通，并用沥青麻絮进行塞缝处理。6)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，排除故障;喷射混凝土作业分段分片依次进行，喷射顺序自上而下。7)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。

利用喷浆机将C25喷射混凝土喷向钢筋网面，厚度不小于8cm，本工程中使用的喷浆机为国产的型号为ZQ3干式喷浆机，产量为3-6M3/h，水平输送距离为150m—300m，垂直输送能力在40—100m之间，电机功率3KW，自重500Kg，结构紧凑，维修方便，一般每喷射机台班作业坡面面积按8cm厚可完成70M2以上喷射量。空压机采用国产的红五环，额定功率75KW，空压机运行量15M3，自重2.5T。为了保证喷射质量，各环节要紧密配合，严格控制。要求碎石级配均匀，无杂志无污染，砂要纯净无卵石，水质无混蚀，并严格控制好施工配合比，试喷合格后方可施工，喷射点和喷射机点之间要用对讲机进行联系，应尽量减少中途停机，以免增加不规则的搭接缝，如因故停机应当在30min内为宜，为减少喷射的回弹率，除控制气压值外，特别要注意保持喷枪与坡面的夹角垂直与距离适中，包括喷枪移动速度距离适当，顺序合理，喷射时要做20cm-25cm圆圈运行，一圈压一圈，应尽量避免回弹，不流不趟，并及时清除脱落的粒料和下垂的混合料。

设置泄水孔:布设泄水孔的目的是为了及时引排坡体内渗水，避免喷层受水压挤胀破坏和坡体受水破坏浸润软化失稳，泄水孔与锚杆孔同时施工，对于边坡裂隙水部位要适当增设泄水孔，锚杆和挂网钢筋施工完毕后即可进行泄水孔安设，泄水孔采用孔径为50mm的PC管，孔深50cm，间距为300cm，排距为500cm，梅花型布置，其最低层泄水孔距护面封平台截水沟1.0M，便于施工即可，孔方位是水平位置上抑10°。其埋设深度满足设计要求，排水管安设完毕后用塑料布对孔口进行包扎封口，避免喷射混凝土施工进堵塞。

(7)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7d。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。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。

4　施工质量管理与检测要求

在施工过程中严把钢筋、水泥、砂石料，减水剂、速凝剂等原材料的质量关，并严格按照施工配合比进行施工，严格按设计图纸及规程操作，使每一位施工人员都熟悉并掌握操作规程及技术要求，并加强质量检测。

(1)基本要求。(表1)

(2)外观签定。1)表面平整，无钢筋、铁丝外露现象。2)防护的表面平顺、密实，无脱落现象。3)设置的伸缩缝整齐垂直，上下贯通。4)设置的泄水孔坡度向外，无堵塞现象。

完工后现场质量检测:

(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(水平面的夹角)左右置于墙角，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，用三角抹刀挂平混凝土表面，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28d龄期后，进行抗压强度试验。本工程共计试件10组，经测试，结果C符合规范要求。锚固砂浆抽取试件2组计12块:经抗压强度试验，结果符合规范要求。

(2)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，在锚杆被喷射混凝土覆盖前，主要采用工作面用钢尺直接量测的的方法进行检测，抽检30处，实测间距2.5m，符合设计要求。

(3)厚度检测:喷层厚度可用凿孔法和激光断面仪法检测。喷层厚度检查断面的数量应符合锚杆喷射混凝土支护技术规范要求，根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001》，“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50%;同时，检查孔处厚度的平均值，不应小于设计厚度值。”本工程共抽检30处，实测平均厚度83mm，结果符合设计要求，

(4)锚杆质量检查:检查锚杆质量必须做抗拔力试验。试验数量，每300根锚杆必须抽样1组，每组不得少于3根。锚杆抗拔力不符合要求时，可用加密锚杆的方法予补强。

(5)外观检测:外观检测一般采用人工观测的方法，包括目测法和实测2种，工程完工后，该工程坡面平顺，线型流畅，无漏喷、离鼓、钢筋网外露现象，以及坡面排水处理得当，无漏水现象，符合规范要求。

5　施工过程经验总结

(1)混凝土喷射开始时必须缓慢打开主风阀，防止由于喷嘴剧烈抖动，造成喷射手无法控制喷嘴，发生安全事故，喷射作业一般选用两名喷射手，一人喷射，另一人辅助作业。辅助作业人员负责理顺输料管，对个别喷射混凝土形成的局部厚度不均匀进行处理，以保证喷射混凝土施工的表面平整度和厚度。

(2)合理选择施工程序，工艺和技术措施是保证挂网锚喷混凝土施工工程质量的关键。

(3)制定行之有效的现场质量管理措施非常必要，对挂网锚喷混凝土施工的强度、钻孔、锚喷厚度、锚杆间排距、抗拔力，外观感进行检测，严把工程质量关。

(4)使每一位施工人员都熟悉操作规程及技术要求，并做好各工序施工前的技术交底工作及主要技术工人的培训，尤其是喷射手、搅拌人员、喷射机操作人员，一定要选取责任心强、技术熟练的工人担任。要求工人严格按技术要求施工，以保证喷射混凝土的质量。

(5)加强工地试验室的试验检测工作:试验、检测、监控工作是控制工程质量的核心，是评价工程质量的手段，施工前期准备阶段提前对崩塌处治工程所涉及的锚杆、钢筋网片、C25网喷混凝土配合比报告、1:1砂浆注浆配合比报告、减水剂、速凝剂、等工程所涉及的原材料、半成品和成品材料检验进行委托送样。在试验段施工期间管理局检测中心试验人员多次到工地施工现场检测原材料、与项目部技术、试验人员确定网喷混凝土、砂浆注浆施工配合比，在施工现场指导施工，加大测测频率，随时对各种进场材料及施工质量进行试验检测、监控。同时，项目部技术人员对施工各种原始数据进行收集、整理、分析与归档，以试验数据为工程施工提供支持，为各项工序的施工提供科学准确的施工参数和数据，不断的改进施工工艺和施工方法，确保质量目标全面实现。

(6)为保证工程施工安全、顺利进行，项目部根据工程施工特点制定了一系列安全防护措施，在采取了以上行之有效的安全管理措施后，使本项工程安全工作成绩良好，在施工过程中未发生一起安全责任事故，未发生一起因施工造成交通堵塞的事件，营造了良好的安全生产环境。

(7)在施工过程中，严格按照施工技术规范和设计施工图文件进行施工，对已经认可的施工方案、方法、工艺技术参数和指标进行严密的监控，尤其对工程的特殊重点部位和工序，专门制定了施工方案和针对性的控制措施，使其均达到设计标准，在施工顺序上严格按照网喷混凝土施工等工艺流程和工艺控制施工。

6　社会经济效果评价

6.1经济评价

2011年6月18日、11月8日至11月9日水库坡发生滑坡，清理土方，维修防护网，修复护面墙，2012年6月14日、7.28-7.29日水库坡发生两次较大的滑坡、清理土方、修复护面墙、增设防护网;2013年6月至8月水库坡发生3次较大滑坡，清理土石方、浆砌片石护面墙砌筑、增设防护网，维修护面墙勾缝。每年管理局、我段都投入了大量资金对该处进行水毁修复，但都处于修修补补，没有从根本上解决问题，每年进入雨季以来，该路段给我段的防汛工作带来一定的难度和压力，同时该处也作为武威管理局和古浪段重大安全隐患路段，今年自该项工程实施以来再没有发生类似滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。从经济角度来分析，结省了经费。

6.2工程外观评价

工程完工后，通过对该处路基边坡进行了跟踪观测和现场检测。经过3个半月的观测，发现边坡整体稳定牢固，锚杆支护有足够的强度，稳定性能好，安全可靠，坡顶无开裂，坡脚无滑移迹象，即使原来有病害而历经二次刷坡的位置也没有新的病害产生。在车辆正常通行的情况下，坡面没有任何形式的裂缝，取得了良好的加固处治效果，说明整体设计方案正确，施工技术可靠、施工工序及施工工艺安排合理。

6.3施工方法比较

通过观察并与其它路基坡面防护相比较，挂网锚喷混凝土技术防水性能好，即封住了外来雨水的进入，又导出深层裂隙水，使处治后的坡面能稳定相当长的一段时间，降低了养护维修成本;对于路基边坡防护应用效果明显，有一定的经济效益和社会环境效益。

7　结语

从施工过程看，采用锚杆挂网喷射混凝土技术处治十八里堡路基边坡崩塌处治工程的方法是成功的，有效解决了该路段路基边坡崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害所带来的损失，也缓解了我段在该路段防汛期间带来的压力和难度。通过挂网锚喷混凝土技术在G312线界古路十八里堡水库坡路基崩塌处治工程中的应用，实践证明挂网锚喷混凝土技术通过对坡体施加压力和注浆，使坡体形成一个整体，显着提高了边坡的稳定性，是比较理想的路基边坡防护形式。

[1]黄业全.锚喷砼在公路方边坡防护中的应用[J].安徽职业技术学院学报,2011,(12):27-28.

[2]占爱民,张修华,黄芳.锚喷挂网在边坡治理中的应用[J].2005,26 (4):100-101.

[3]锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 50086——2001)[S].

[4]谭宝龙等.锚喷网技术在高徒边坡防护中的应用[J].中南公路工程,1998,23(3).