浅谈石龙水电站高边坡防护施工

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  【摘要】边坡问题一直是我国岩土工程中的热点之一,其稳定性问题涉及矿山工程,水利工程等领域。同时,随着大型工程建设项目的不断涌现,该问题越来越受到重视。本文结合石龙水电站高边坡施工,介绍边坡防护施工中的要点,希望能对以后类似的工程有参考和借鉴作用。
  【关键词】 边坡防护;  锚杆;  喷射混凝土
  
  Abstract: Slope problem in China is one of the hotspots in the field of geotechnical engineering, whose stability is related to mining engineering, hydraulic engineering and other fields. Meanwhile, as the large-scale construction projects are increasingly emerging, the slope problem should be paid more attention. The paper aims to introduce the key points during the protection construction of slope by the engineering of the high slope construction of Shilong Hydropower Station, hoping to provide the valuable references or lessons for the future similar engineering.
  Key words: slope protection; anchor bolt; sprayed concrete
  中图分类号:TU755.2[文献标识码] A 文章编号:
  1前言
  喷锚支护技术在过去的几十年中,经过不断发展、完善,应用范围不断扩大,已经成为边坡支护的主要技术手段。随着对锚杆支护机理的深入研究、施工工艺、施工设备的改善和新材料的应用,锚喷支护理论将不断更新,以适应更加复杂了边坡及洞室围岩条件,锚喷支护的主要作用机理是将不稳定岩体锚固在稳定岩体上,防止不稳定岩体的塌落和产生较大变形,喷射混凝土的作用是防止表面岩石局部塌落和风化,本施工段边坡出露的地层为上元古界震旦系中统万隆组灰岩(ZW)及后期侵入的辉绿玢岩(νπ)岩脉,表部为第四系坡、残积土,本文结合石龙水电站场内公路边坡防护施工情况,对喷锚支护施工中的要点进行总结和分析。
  2施工准备
  2.1锚杆及材料准备
  (1)锚杆类型
  边坡护使用的锚杆类型:全长粘结型锚杆。
  锚固类型:采用水泥砂浆锚固。
  (2)材料要求
  1)锚杆:锚杆的材料应按施工图纸的要求,选用Ⅱ级螺纹钢筋或变形钢筋,施工中的锚杆体材料,需满足设计要求,锚杆体使用前进行调直、除锈、除油污
  2)水泥:注浆锚杆的水泥砂浆采用标号不低于P.O325的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,喷射混凝土所用水泥要求与常规混凝土相同,优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,强度等级大于32.5。
  3)砂:采用最大粒径小于2.5mm的中细砂,强度不低于30Mpa,细度模数为2.4~2.8,最大粒径2.5~3.5mm,拌合前剔除超粒径和杂物,砂中不应含有软弱颗粒,云母含量应不大于3%,含泥量不大于2%。
  4) 水泥砂浆:砂浆标号必须满足施工图纸的要求,注浆锚杆水泥砂浆的强度等级不低于20MPa。
  5) 外加剂:在注浆锚杆水泥砂浆中添加的速凝剂和其它外加剂,其品质不得含有对锚杆产生腐蚀作用的成分,在喷射混凝土中可掺入减水剂、速凝剂等,但需保证混凝土及砂浆的设计强度。
  6) 水:拌合用水、喷混凝土用水和养护用水应符合规范要求,水中不应含有影响水泥正常凝结与硬化的有害物质,不得使用污水及PH值小于4的酸性水,混合料通过喷头的压力约为0.1Mpa,为保证水与混合料均匀混合,要求供水压力为0.2Mpa,以保证喷头处的水压为0.15~0.2Mpa。
  2.2机械设备准备(见表1)
  
  
  
  2.3防护准备
  在施工中应做好防护工作,保证边坡下道路通行,道路不受损害,采用钢模防护,钢模防护采用I18工字钢及大模板焊接而成,工字钢及大模板采用自卸汽车运至现场,装载机吊装及暂时固定模板,采用焊接方式使模板与钢模牢固连接。
  2.4辅助准备
  2.4.1供风、供水
  根据钻岩、锚喷各工序的总用风量和工作面风压要求,在边坡无需支护位置附近设空压机站,拟采用五台移动式柴油空压机,一台电动空压机满足施工用风需求。高压风由空压机站经Ф75、Ф50的高压软管送风至工作面,支管为Ф25的软管。风管在敷设于靠山体侧,并不侵入运输道路行车限界、不影响行车运输、供电照明和水沟排水,风管在下,水管在上,悬挂于用于边坡清理用所搭设的架子上。主风管路应每50m左右设一个三通接头和闸阀,以便于施工作业,施工过程中保持管内清洁和干燥。
  施工用水采用就近取水,用水泵抽水至水箱,并在水池的输出管设总闸阀,以便控制和维修管道。供水管道采用φ75mm软管供水,然后由φ50mm高压软管供水至作业面,由分水器接软管至施工机械。在φ50mm高压水管上外接三通,通入高压风,形成可以利用的高压风水,用于岩面清理和坡积物冲洗。
  2.4.2供电
  为方便现场施工,线路采用移动式布置。输电干线或动力照明线路安装在风水管路的另一侧,分层架设,其原则是:高压在上,低压在下;干线在上,支线在下;动力线在上,照明线在下。电线架设符合有关安全规程。外输电干线及变电站应按规定设置接地保护装置。
  施工作業地段照明使用36V安全变压器,使用荧光照明,为施工人员创造一个良好的作业环境,并保施工安全。
  供水管路与水沟、高压风管同侧,设于电线路的另一侧,但不应妨碍运输、行人和供电、照明。
  2.4.3清撬、出碴
  在施工过程中,派专职开挖工对掌子面上及山体残留的危石进行撬挖处理,专责安全员及撬挖工应经常检查已开挖清理段岩石情况,消除松动岩块,人工铲除坡积物,以确保施工人员及设备的安全。
  出碴运输为自卸汽车运输,装载机装车。
  2.4.4开挖面的冲洗
  对岩石面开挖卸荷后,在进行支护前用高压水管冲洗,应清除岩石碎片、尘埃、碎屑,以便查清围岩中的软弱结构面,并采取支护措施。冲洗作业应紧随开挖进度进行,但冲洗面离工作面应不小于10m。
  3施工工艺
  3.1工艺流程
  边坡锚杆施工工艺流程:搭设作业平台→挂安全网→钻孔孔位布设→钻具及风、水准备→钻孔→验孔→清洗→吹干→灌注水泥沙浆→安装锚杆→封口→挂钢筋网→喷射混凝土→养护→验收。
  3.2岩石锚杆施工
  3.2.1锚杆施工准备
  锚杆钻孔前,对边坡进行安全处理,及时清除松动石块和碎石。避免在施工过程中坠落伤人。同时准备施工材料和钻孔、注浆机具设备;边坡锚杆施工根据现场情况使用吊笼或搭设脚手架。
  吊篮由重绳索、吊具起重钳、卸扣、吊钩、吊环、钢丝绳夹、手扳葫芦、吊笼组成,吊笼采用移动式操作平台边缘应设钢制防护栏杆,其高度1200mm,横挡间距350mm,底部设高度大于180mm的挡板。在防护栏杆外侧应满挂铁丝网或安全网封闭,并与防护栏杆绑扎牢固。钢丝绳和手板葫芦,其安全系数不小于14,钢丝绳与地锚连接,每个钢丝绳上最少设置三个地锚,绑扎牢固,边坡上另设一条安全绳至平台。吊笼部位可在上部使用安全绳,以吊笼为施工平台,平台载重量不得超过800kg,施工人员不得超过5人,提升或下放过程中应有专人指挥,操作平台保持水平,吊笼上不可以长期放置钢筋及其他设备,操作平台上的一切物品,均不得从高空抛下。吊笼工作示意见图1。
  
  
  
  (2)所搭设脚手架且为双排架,顺山势搭设,由下至上搭设,每往上10m在山体稳定岩面钻孔设置锚筋固定脚手架。脚手架分层高度一般不超过2m,并铺设马道板;马道板两端用铅丝绑扎牢固,形成钻孔和灌注施工平台,搭设脚手架部位,采用逐级往上传送钢筋形式,高边坡支护作业,不安全因素多,为保证施工安全,施工脚手架紧贴开挖边坡搭设成双排架,排架固定在锚杆头上,排架外侧挂安全网;在钻架部位铺设马道板平台,用铅丝将马道板绑扎牢固;操作人员系上安全带。
  3.2.2钻孔施工
  锚杆的孔轴方向应垂直于开挖面;局部加固锚杆的孔轴方向应与可能滑动面的倾向相反,其与滑动面的交角应大于45°。
  锚杆的钻孔直径应大于锚杆直径,钻头直径应大于锚杆直径25mm以上。
  锚杆孔深度必须达到施工图纸的规定,孔深偏差不大于50mm。
  3.2.3锚杆施工
  采用YT28手风钻造孔,锚杆注浆机先注浆后插杆;对于长锚杆采用MGJ-30锚杆钻机钻孔,钻孔后可用长木杆检查锚杆孔深、方位角度,确认无误后人工安装锚杆,砂浆由搅拌机现场拌制,注浆应在锚杆安装前进行,在注浆完成后,将锚杆体推到孔底,若有气泡冒出,则证明注浆不满,应将锚杆拔出,重新施工,锚杆安装完成后,在砂浆凝固前,不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。锚杆在钢筋厂加工制作成型,采用5t载重汽车运至施工现场进行安装。
  3.3钢筋网施工
  钢筋使用前清除污锈,钢筋与壁面的间隙为3~5cm,钢筋网与锚杆体应连接牢固,喷射混凝土时钢筋不得晃动,开始喷射时,应减小喷头与受喷面的距离,并调节喷射角度,保证钢筋与壁面的混凝土密实性,喷射中如有脱落的混凝土被钢筋网架住,应及时清除。
  3.4喷射混凝土施工
  喷射混凝土分片分段一次进行,喷射顺序自上而下;喷射混凝土厚度应满足施工图纸要求并完全盖住钢筋网至少20mm,一次喷射厚度按图纸设计要求执行。
  3.4.1工艺流程
  施工完成后即可进行干式喷射砼施工(干喷:先拌合干骨料和水泥、在喷射口加水,另外还有一种为湿喷法,就是加水拌合好了后,然后喷射,本工程中采用干喷法),施工方式采用自上而下的施工顺序。
  
  
  
  3.4.2喷砼施工
  (1)岩面清洗
  在喷射前对喷射面进行检查,并做好以下准备工作:先将喷射面清理干净,挖除欠挖部分及松动岩石;安设工作平台;用高压风水枪冲洗喷面,对遇水易潮解的泥化岩层,应采用压风清扫岩面;埋设控制喷射混凝土厚度的标志。
  喷射作业前,对施工机械设备、风、水管路和电线等进行全面检查和试验运行。
  (2)配合比
  喷射混凝土配合比,应通过室内试验和现场试验选定,并应符合施工图纸要求,在保证喷层性能指标的前提下,尽量减少水泥和水的用量。速凝剂的掺量应通过试验确定,喷射混凝土的初凝和终凝时间,应满足施工图纸和现场喷射工艺的要求,喷射混凝土的强度应符合施工图纸要求,配合比试验成果应报送监理人。
  (3)砼搅拌
  搅拌混合料的称量允许偏差应符合下列规定:
  水泥和速凝剂 2%)
  砂、石 3%)
  采用搅拌机拌料时,搅拌时间不少于1min;
  所用原材料必须满足设计要求及施工规范要求。原材料需有试验合格证明,水泥需有出厂质量合格证明。用于喷射砼中的外加剂,应符合规范要求。砼配合比由试验室经试验确定。
  混合料在运输、存放过程中,应严防雨淋、滴水及大块石等杂物混入,装入喷射机前应过筛。
  (4)喷砼施工
  喷射混凝土作业分段分片依次进行,喷射顺序自下而上,一次喷射厚度按《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GBJ86~85中表5.5.1规定并完全盖住钢筋网至少20mm;分层喷射时,后一层应在前一层混凝土终凝后进行,若终凝1h后再行喷射,应先用风水清洗喷层面,喷射作业紧跟开挖工作面。喷射机作业严格执行喷射操作规程:连续向喷射机供料;保持喷射机工作风压稳定;完成或因故中断喷射作业时,应将喷射机和输料管内的积料清理干净。
  喷射时保证风压平稳,喷嘴距待喷岩面保持在0.7m左右,且喷嘴尽量垂直于受喷面并微向刚喷射的部位倾斜,喷射料束以螺旋形轨道运动。
  (5)喷砼的养护
  为使水泥充分水化,保证砼的强度均匀增大减少或防止砼收缩干裂,确保喷砼的质量,喷射混凝土终凝2h后,应喷水养护;养护时间一般工程不得少于7昼夜,重要工程不得少于14昼夜;气温低于+5℃时,不得喷水养护。
  当周围空气湿度达到85%以上时,经监理工程师批准可以进行自然养护。
  4质量检查与验收
  4.1锚杆拉拔实验
  (1)每300~400 根支护锚杆中至少选一组(三根)测定其抗拔力。
  (2)地质条件和原材料变化时,至少抽取一组试件。
  (3)重大工程的抽样数量应适当增加。
  4.2混凝土抗压强度检查
  喷射混凝土抗压强度的检查应遵守下列规定:
  (1)喷射混凝土必须做抗压强度试验当设计有其他要求时可增做相应的性能试验。
  (2)检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在工程施工中抽样制取。试块数量每喷射50~100m3混合料或小于50m3混合料的独立工程,不得少于一组,每组试块不得少于三个,材料或配合比变更时,应另作一组。
  (3)喷射混凝土抗压强度系指在一定规格的喷射混凝土板件上,切割制取成边长100mm的立方体试块,在标准养护条件下养护28d,用标准试验方法测得的极限抗压强度,乘以的0.95系数,当不具备切割制取试件的条件时亦可直接向边长为100mm或150mm的无底试模内喷射混凝土制取试块,其抗压强度换算系数可通过试验确定。
  (4)抗压强度试验时加载方向必须与试块喷射成型方向垂直。
  4.3喷射厚度检查
  (1)喷层厚度可用凿孔法或其他方法检查。
  (2)每一个独立工程检查数量不得少于一个断面,每一个断面的检查点,应从拱部中线起,每间隔50~100m设一个,但一个断面上拱部不应少3个点,总计不应少5个点。
  (3)合格条件为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,对重要工程拱、墙喷层厚度的检查结果应分别进行统计。
  4.4锚喷支护外观要求
  (1)断面尺寸符合設计要求。
  (2)无漏喷离鼓现象。
  (3)无仍在扩展中或危及使用安全的裂缝。
  (4)有防水要求的工程不得漏水。
  (5)锚杆尾端及钢筋网等不得外露。
  5结束语
  边坡防护作业很多时候是在围岩稳定性较差的地段进行,为了保证施工安全,应做好必要的防护和安全措施,在施工中,对设备及机具进行定期检查,保证施工的顺利进行。
  参考文献:
  [1]水利水电工程锚喷支护施工北京:中国水利水电出版社,2006
  [2]SDJ 57- 85水利水电地下工程锚喷支护施工技术规范
  
  注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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