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【摘 要】三峡工程的建设,导致多座城镇被水淹没,大量房屋和公路需重新规划和修建,在重建过程中形成了大大小小的陡切面,在地质学上称之为高切坡。由于坡面在开挖过程中破坏了原来的稳定状态,需采取措施进行加固。本文较详细地介绍了喷锚施工技术在三峡次生地质灾害工程中的运用。
【关键词】喷射混凝土;锚杆网;施工技术
1.工程地质
秭归县屈原镇薄蓝田碑高切坡在地貌上属鄂西构造侵蚀、剥蚀中、低山区,切坡类型为Ⅰ3型,安全等级为二级。最大坡高达62m,平均坡度80°,并存在大量倒坡。主要由第四系洪坡积碎石土(dl+plQ)和奥陶系中上统(Q2+3)灰岩、泥岩、页岩组成。
奥陶系中上统(Q2+3)在高切坡区内由老至新可分十层,分别为:
第一层(Q2+3h)主要为灰色薄层—中厚层灰岩,厚度大于4m。
第二层(Q2+3h+y)主要为灰白色厚层灰岩与页岩互层。分布在第一层左侧,厚度约13m。
第三层(Q2+3n)主要为灰色薄层泥灰岩层。分布在第二层左侧,厚度约8m。
第四层(Q2+3n)主要为紫红色粘土质泥灰岩。分布在第三层左侧,厚度为14m。
第五层(Q2+3n+y)主要为黄色中薄层泥灰岩、页岩互层。分布在第四层左侧,厚度为5.4m。
第六层(Q2+3y )主要为灰白色中厚层页岩。分布在第五层左侧,厚度约4m。
第七层(Q2+3h+y)主要为灰白色薄层泥灰岩与页岩互层。分布在第六层左侧,厚度约5m。
第八层(Q2+3y)主要为灰黑色中厚层页岩。分布在第七层左侧,厚度约6m。
第九层(Q2+3n+y)主要为灰白色薄层泥灰岩与页岩互层。分布在第八层左侧,厚度约1.8m。
第十层(Q2+3h)主要为灰黄色中厚层灰岩。分布在第九层左侧,厚度大于10m。
第四系:高切坡第四系主要为坡洪积碎石土(dl+plQ),由碎块石土组成,多数碎块石具角状,少部分具次圆状,碎块石成分主要为泥岩、泥质粉砂岩等,粘土为粉质粘土,土石比为4:6,厚度1~3m。
2.主要地质问题
由于边坡的开挖使斜坡应力状态发生改变,并经受长时间的风化作用,边坡表层岩体十分破碎,特别是泥灰岩、泥岩比较集中的坡段,岩体破碎较强烈,经常发生表层的小型崩落、掉块现象,出现的范围较广泛。另外第四系与基岩的接触界面较陡,存在沿第四系与基岩界面滑移的可能性。
3.锚杆网的施工技术方法
3.1 砂浆锚杆的施工方法和技术要求
首先在坡面上按要求的孔排距放出锚杆孔,钻孔开孔偏差小于10cm,倾角误差小于2°,深度应超过锚杆50cm。钻孔验收合格后,及时将制作好的锚杆和注浆管下放到钻孔内,注浆管距孔底不超过50cm。注浆浆材为水泥砂浆,标号为M30(28d),水泥是P42.5级普通硅酸盐水泥,砂为坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、级配良好的中细砂,最大粒径不大于2mm,拌和用水新鲜、洁净、无污染。锚杆注浆时边注浆边逐步上提注浆管,直至孔口溢出浓浆后,拔出注浆管,停止注浆。锚杆安装后在浆材凝固前不得碰撞和拉拔。
锚杆首先在地面预制成型,采用闪光对焊进行连接,弯曲50cm朝上紧贴坡面。为保证下入孔内后对中,每2m焊一道对中环。
3.2挂网钢筋施工技术方法
挂网采用?准6mm钢筋,间距20cm×20cm。每5m设一道?准12mm加强筋。钢筋网沿边坡第一次喷射砼面铺设。钢筋网与锚杆端头采取焊接连结。
4.喷射混凝土施工技術方法
4.1喷射混凝土施工流程
施工时采用干喷法。喷射混凝土前在坡面作好喷射厚度标计,以保证喷射厚度。在清坡完成后初喷60mm厚的C20混凝土,待喷射混凝土达到75%设计强度后挂网,再第二次喷60mm厚的C20混凝土。
4.2喷射机和喷嘴的操作
在喷射混凝土前采用高压风对坡面进行全面清扫,并适当洒水喷湿坡面。喷射作业分区段自下而上进行,以15~20m为一个区段。
4.2.1喷射机的操作
干式喷射机输送的是自然湿润状态下的拌合料,水灰比一般小于0.2,拌合料呈稀薄疏散的悬浮状态,靠压缩空气送到喷嘴与水混合后向外喷出。喷射机的操作正确与否影响回弹、混凝土的密实性和料流的均匀性。喷射机的操作主要是正确地控制工作风压和保证喷嘴料流的均匀性。
喷射机的工作风压是指喷射机正常进行喷射作业时设备所需的风压。不同类型的喷射机有不同的工作风压,而且它还与喷射方向、拌和料输送距离、混凝土配合比、含水量等有关。适宜的工作风压,可以减少回弹量,增加喷射的厚度,并保证喷射的质量。干式喷射机的工作风压,一般需保证喷嘴处有0.1MPa左右的压力。
喷射机的操作主要应注意下列几点:
(1)作业开始时,应先给风再给电,结束时应先关电后断风;
(2)向喷射机供料应连续均匀;
(3)施工时如突然发生停风、停电、停水不能继续作业时,喷射机和输料管中的积料必须及时清除干净;
(4)作业结束时,必须将喷射机和输料管中的积料完全喷出后方可停机停风,并将喷射机受料口加盖保护。
4.2.2喷嘴的操作
喷射手对喷嘴的操作技艺是喷射混凝土作业获得成功的关键。其操作技术和步骤在很大程度上影响喷射混凝土的质量和回弹。
(1)喷嘴处的水压和拌和水的控制。干喷时,喷嘴处的水压必须大于风压,而且压力应稳定。水压一般比风压大0.1MPa左右为宜,可采用向水箱中通高压压缩空气,以获得稳定的水压。
在干喷中,喷射手必须通过调节水量来控制拌和水,使新鲜的喷射混凝土产生有光泽的表面。如加水过多,则表面会出现流淌,而且喷射混凝土将要下垂;如加水过少,则表面将呈现干斑,料流的灰尘很大并有过多回弹,且大大降低硬化后混凝土的强度。控制喷嘴水量的最重要方面是防止材料的含水量出现很大变动。
(2)喷嘴的运动。干喷时,喷嘴与受喷面的距离和夹角,应随风压的波动而不断调整。一般情况下,喷嘴与受喷面的垂线成10°~15°夹角时,喷射效果最佳。喷嘴可沿螺旋形轨迹运动,螺旋的直径以300mm为宜,使料束以一圈压半圈作横向运动。
(3)一次喷射厚度和分层喷射的时间间隔。干喷时,根据经验,如果不掺速凝剂,则一次喷射厚度与喷射方向、水平夹角相关。如果掺速凝剂,则一次喷射厚度可适当增加。
5.结语
锚喷施工技术在三峡地质灾害中的广泛应用,有效地遏制了切坡整体的大面积破坏,使坡面抵抗风化作用的能力大大增强,效果显著。■
【关键词】喷射混凝土;锚杆网;施工技术
1.工程地质
秭归县屈原镇薄蓝田碑高切坡在地貌上属鄂西构造侵蚀、剥蚀中、低山区,切坡类型为Ⅰ3型,安全等级为二级。最大坡高达62m,平均坡度80°,并存在大量倒坡。主要由第四系洪坡积碎石土(dl+plQ)和奥陶系中上统(Q2+3)灰岩、泥岩、页岩组成。
奥陶系中上统(Q2+3)在高切坡区内由老至新可分十层,分别为:
第一层(Q2+3h)主要为灰色薄层—中厚层灰岩,厚度大于4m。
第二层(Q2+3h+y)主要为灰白色厚层灰岩与页岩互层。分布在第一层左侧,厚度约13m。
第三层(Q2+3n)主要为灰色薄层泥灰岩层。分布在第二层左侧,厚度约8m。
第四层(Q2+3n)主要为紫红色粘土质泥灰岩。分布在第三层左侧,厚度为14m。
第五层(Q2+3n+y)主要为黄色中薄层泥灰岩、页岩互层。分布在第四层左侧,厚度为5.4m。
第六层(Q2+3y )主要为灰白色中厚层页岩。分布在第五层左侧,厚度约4m。
第七层(Q2+3h+y)主要为灰白色薄层泥灰岩与页岩互层。分布在第六层左侧,厚度约5m。
第八层(Q2+3y)主要为灰黑色中厚层页岩。分布在第七层左侧,厚度约6m。
第九层(Q2+3n+y)主要为灰白色薄层泥灰岩与页岩互层。分布在第八层左侧,厚度约1.8m。
第十层(Q2+3h)主要为灰黄色中厚层灰岩。分布在第九层左侧,厚度大于10m。
第四系:高切坡第四系主要为坡洪积碎石土(dl+plQ),由碎块石土组成,多数碎块石具角状,少部分具次圆状,碎块石成分主要为泥岩、泥质粉砂岩等,粘土为粉质粘土,土石比为4:6,厚度1~3m。
2.主要地质问题
由于边坡的开挖使斜坡应力状态发生改变,并经受长时间的风化作用,边坡表层岩体十分破碎,特别是泥灰岩、泥岩比较集中的坡段,岩体破碎较强烈,经常发生表层的小型崩落、掉块现象,出现的范围较广泛。另外第四系与基岩的接触界面较陡,存在沿第四系与基岩界面滑移的可能性。
3.锚杆网的施工技术方法
3.1 砂浆锚杆的施工方法和技术要求
首先在坡面上按要求的孔排距放出锚杆孔,钻孔开孔偏差小于10cm,倾角误差小于2°,深度应超过锚杆50cm。钻孔验收合格后,及时将制作好的锚杆和注浆管下放到钻孔内,注浆管距孔底不超过50cm。注浆浆材为水泥砂浆,标号为M30(28d),水泥是P42.5级普通硅酸盐水泥,砂为坚硬、清洁、干燥、无风化、无杂质、级配良好的中细砂,最大粒径不大于2mm,拌和用水新鲜、洁净、无污染。锚杆注浆时边注浆边逐步上提注浆管,直至孔口溢出浓浆后,拔出注浆管,停止注浆。锚杆安装后在浆材凝固前不得碰撞和拉拔。
锚杆首先在地面预制成型,采用闪光对焊进行连接,弯曲50cm朝上紧贴坡面。为保证下入孔内后对中,每2m焊一道对中环。
3.2挂网钢筋施工技术方法
挂网采用?准6mm钢筋,间距20cm×20cm。每5m设一道?准12mm加强筋。钢筋网沿边坡第一次喷射砼面铺设。钢筋网与锚杆端头采取焊接连结。
4.喷射混凝土施工技術方法
4.1喷射混凝土施工流程
施工时采用干喷法。喷射混凝土前在坡面作好喷射厚度标计,以保证喷射厚度。在清坡完成后初喷60mm厚的C20混凝土,待喷射混凝土达到75%设计强度后挂网,再第二次喷60mm厚的C20混凝土。
4.2喷射机和喷嘴的操作
在喷射混凝土前采用高压风对坡面进行全面清扫,并适当洒水喷湿坡面。喷射作业分区段自下而上进行,以15~20m为一个区段。
4.2.1喷射机的操作
干式喷射机输送的是自然湿润状态下的拌合料,水灰比一般小于0.2,拌合料呈稀薄疏散的悬浮状态,靠压缩空气送到喷嘴与水混合后向外喷出。喷射机的操作正确与否影响回弹、混凝土的密实性和料流的均匀性。喷射机的操作主要是正确地控制工作风压和保证喷嘴料流的均匀性。
喷射机的工作风压是指喷射机正常进行喷射作业时设备所需的风压。不同类型的喷射机有不同的工作风压,而且它还与喷射方向、拌和料输送距离、混凝土配合比、含水量等有关。适宜的工作风压,可以减少回弹量,增加喷射的厚度,并保证喷射的质量。干式喷射机的工作风压,一般需保证喷嘴处有0.1MPa左右的压力。
喷射机的操作主要应注意下列几点:
(1)作业开始时,应先给风再给电,结束时应先关电后断风;
(2)向喷射机供料应连续均匀;
(3)施工时如突然发生停风、停电、停水不能继续作业时,喷射机和输料管中的积料必须及时清除干净;
(4)作业结束时,必须将喷射机和输料管中的积料完全喷出后方可停机停风,并将喷射机受料口加盖保护。
4.2.2喷嘴的操作
喷射手对喷嘴的操作技艺是喷射混凝土作业获得成功的关键。其操作技术和步骤在很大程度上影响喷射混凝土的质量和回弹。
(1)喷嘴处的水压和拌和水的控制。干喷时,喷嘴处的水压必须大于风压,而且压力应稳定。水压一般比风压大0.1MPa左右为宜,可采用向水箱中通高压压缩空气,以获得稳定的水压。
在干喷中,喷射手必须通过调节水量来控制拌和水,使新鲜的喷射混凝土产生有光泽的表面。如加水过多,则表面会出现流淌,而且喷射混凝土将要下垂;如加水过少,则表面将呈现干斑,料流的灰尘很大并有过多回弹,且大大降低硬化后混凝土的强度。控制喷嘴水量的最重要方面是防止材料的含水量出现很大变动。
(2)喷嘴的运动。干喷时,喷嘴与受喷面的距离和夹角,应随风压的波动而不断调整。一般情况下,喷嘴与受喷面的垂线成10°~15°夹角时,喷射效果最佳。喷嘴可沿螺旋形轨迹运动,螺旋的直径以300mm为宜,使料束以一圈压半圈作横向运动。
(3)一次喷射厚度和分层喷射的时间间隔。干喷时,根据经验,如果不掺速凝剂,则一次喷射厚度与喷射方向、水平夹角相关。如果掺速凝剂,则一次喷射厚度可适当增加。
5.结语
锚喷施工技术在三峡地质灾害中的广泛应用,有效地遏制了切坡整体的大面积破坏,使坡面抵抗风化作用的能力大大增强,效果显著。■