喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用

吴光明

摘 要：随着西北地区的开发建设，移山造路，深基坑、高边坡防护工程越来越多，喷锚网支护技术的应用日益成熟.有效提高了高陡边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强了边坡的整体稳定性。

关键词：喷锚网支护；设计；施工；检测

1 概述

喷锚网支护是靠锚杆、钢筋网和混凝上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。主要适用于岩性较差、强度较低、易于风化的岩石边坡；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、崩塌的边坡防护。

2 设计方案及材料要求

由中铁大桥局施工的新建兰州至中川机场铁路，其ZCTL-SG3标段部分路段，因线路临近碱沟平行于既有省道，且穿越多处山岭，造成左右边坡高达近20m的高陡路堑石质边坡。而且由于施工采用大爆破作业，使得两侧边坡破碎松散，犬牙交错，有落石现象发生，严重影响后续工序的施工和将来的营运安全。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。

2.1 构造设计方案

2.1.1 喷射混凝土厚度采用10cm，喷射混凝土标号为C20细石混凝土。

2.1.2 锚杆采用长1.1米的16mm螺纹钢筋，锚固深度1.0m，锚杆外端采用直弯头，长5cm；杆孔的深度应大于锚固深度20cm，并用M20的水泥砂浆固结；锚杆沿坡面间距采用1.0m*1.0m，梅花型布置。挂网采用镀锌铁丝网或土工格栅网（见图1）

图1 钢筋网布置平面图（单位：cm）

2.2 材料选择要求

2.2.1 水泥：应优先选用标号不低于325#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，性能符合现行水泥标准。

2.2.2 砂：应采用坚硬耐久的中粗砂，细度模数宜大于2.5，含水率值控制在5%～7%。

2.2.3 骨料：应采用坚硬耐久的碎石或卵石，粒径不宜大于15 mm。当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。

2.2.4 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。

2.2.5 水：混合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的酸性水和含硫酸盐量按SO计算超过水重1%的水。

2.3 混合料的配合比设计

水泥与砂石之重量比为1∶2∶2 ～1∶2∶3；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。

3 施工方法及技术措施

喷锚网支护的施工程序是：搭设脚手架-整修边坡一锚杆钻孔、注浆一钢筋网制作、挂网一喷射混凝土一养生。各工序的施工方法及技术措施简述如下：

3.1 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1.2～1.5 m；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。

3.2 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清除干净。处理好光滑岩面；拆除障碍物；嵌补凹坑；对较大的裂缝进行灌浆或勾缝处理。边坡设置泄水孔，按照5米间距呈梅花形布置，边坡如有地下水出露，增设泄水孔将地下水引出。

3.3 锚杆钻孔、注浆

3.3.1 用风枪安装49mm钻头打锚杆孔，孔深比锚固深度深10～20cm，用高压风将岩粉冲洗干净，灌满砂浆，插入并固定锚杆，使锚杆处于锚孔中心。

3.3.2 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。

3.3.3 采用压力泵将M20的水泥砂浆注入锚孔。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。

3.4 挂网、喷射混凝土作业

3.4.1 当固定锚杆的砂浆强度达到70%时将铁丝网或土工格栅网按设计要求安装在边坡锚杆上，绑扎（或焊接）牢固，镀锌铁丝网或土工格栅网距坡面距离为1～2cm。

3.4.2 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。

3.4.3 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。

3.4.4 喷射混凝土过程中钢筋网必须紧贴混凝土表面，以保证钢筋网保护层厚度。

3.5 养生

3.5.1 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。 气温低于+5℃时，不得喷水养护。

3.5.2 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。

3.5.3 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 锚、喷、网在结构中的作用

4.1 锚杆的作用

4.1.1 锚杆深入至岩土内部，改善其内部应力分布结构。

4.1.2 锚杆群锚效果加强了边坡表层结构的整体性；单根锚杆打入岩体后的受力情况为倒立伞形，如图《单根锚杆受力示意图》所示，锚杆群在边坡表层整体发挥的群锚作用可增强边坡表层的整体性锚杆的群锚作用.

4.2 钢筋网的作用

4.2.1 作为喷射混凝土骨架，与喷射混凝土一起形成钢筋混凝土结构，提高其整体强度。

4.2.2 增强喷射混凝土抗裂性能。

4.3 喷射砼作用

4.3.1 与边坡岩土密贴，形成在表面的薄壳结构，既防止开挖后围岩风化、水化及减少雨水冲刷作用，又利于传递剪力，加强表面整体性。

4.3.2 作为钢筋网、锚杆尾端的胶结物，与其形成钢筋混凝土结构。

5 现场质量检测

5.1 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。取相应数量的试件30组，测试其 f″cc （平均值）sn（标准差）f″ccmin（最小值）。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），当满足f″cc-kcSn>0.85fcc时，评定工程质量合格。

5.2 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。”

5.3 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。在锚杆被喷射混凝土覆盖前，主要采用在工作面用尺量测的方式进行检测，检查结果应符合《锚喷支护工程质量检测规程》（MT/5015-96）的规定要求。

5.4 外观感检测

观感检测一般采用人工观测的方法，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、理解缝、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。

6 结语

6.1 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，增强边坡的整体稳走性。

6.2 应根据边坡岩土体现状，合理选择喷射混凝土的支护措施、结构设计方案。

6.3 合理选择施工程序、工艺和技术措施是保证喷锚网支护工程质量的关键。

6.4 制订行之有效的现场质量管理措施非常必要。对喷锚网支护要对喷射混凝土强度厚度、锚杆间排距、抗拔力、外观感等方面进行检测，严把质量关。

参考文献

[1] 喷锚技术在铁路工程中的应用[M].人民铁道出版社，1977.

[2] 喷锚支护及测试技术文集[M].科学技术文献出版社重庆分社， 2005.

[3] 岩土锚固技术与工程应用[M].人民交通出版社，2004.

4.2 钢筋网的作用

4.2.1 作为喷射混凝土骨架，与喷射混凝土一起形成钢筋混凝土结构，提高其整体强度。

4.2.2 增强喷射混凝土抗裂性能。

4.3 喷射砼作用

4.3.1 与边坡岩土密贴，形成在表面的薄壳结构，既防止开挖后围岩风化、水化及减少雨水冲刷作用，又利于传递剪力，加强表面整体性。

4.3.2 作为钢筋网、锚杆尾端的胶结物，与其形成钢筋混凝土结构。

5 现场质量检测

5.1 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。取相应数量的试件30组，测试其 f″cc （平均值）sn（标准差）f″ccmin（最小值）。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），当满足f″cc-kcSn>0.85fcc时，评定工程质量合格。

5.2 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。”

5.3 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。在锚杆被喷射混凝土覆盖前，主要采用在工作面用尺量测的方式进行检测，检查结果应符合《锚喷支护工程质量检测规程》（MT/5015-96）的规定要求。

5.4 外观感检测

观感检测一般采用人工观测的方法，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、理解缝、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。

6 结语

6.1 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，增强边坡的整体稳走性。

6.2 应根据边坡岩土体现状，合理选择喷射混凝土的支护措施、结构设计方案。

6.3 合理选择施工程序、工艺和技术措施是保证喷锚网支护工程质量的关键。

6.4 制订行之有效的现场质量管理措施非常必要。对喷锚网支护要对喷射混凝土强度厚度、锚杆间排距、抗拔力、外观感等方面进行检测，严把质量关。

参考文献

[1] 喷锚技术在铁路工程中的应用[M].人民铁道出版社，1977.

[2] 喷锚支护及测试技术文集[M].科学技术文献出版社重庆分社， 2005.

[3] 岩土锚固技术与工程应用[M].人民交通出版社，2004.

4.2 钢筋网的作用

4.2.1 作为喷射混凝土骨架，与喷射混凝土一起形成钢筋混凝土结构，提高其整体强度。

4.2.2 增强喷射混凝土抗裂性能。

4.3 喷射砼作用

4.3.1 与边坡岩土密贴，形成在表面的薄壳结构，既防止开挖后围岩风化、水化及减少雨水冲刷作用，又利于传递剪力，加强表面整体性。

4.3.2 作为钢筋网、锚杆尾端的胶结物，与其形成钢筋混凝土结构。

5 现场质量检测

5.1 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。取相应数量的试件30组，测试其 f″cc （平均值）sn（标准差）f″ccmin（最小值）。根据《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GBJ86-85），当满足f″cc-kcSn>0.85fcc时，评定工程质量合格。

5.2 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。”

5.3 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。在锚杆被喷射混凝土覆盖前，主要采用在工作面用尺量测的方式进行检测，检查结果应符合《锚喷支护工程质量检测规程》（MT/5015-96）的规定要求。

5.4 外观感检测

观感检测一般采用人工观测的方法，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、理解缝、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。

6 结语

6.1 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，增强边坡的整体稳走性。

6.2 应根据边坡岩土体现状，合理选择喷射混凝土的支护措施、结构设计方案。

6.3 合理选择施工程序、工艺和技术措施是保证喷锚网支护工程质量的关键。

6.4 制订行之有效的现场质量管理措施非常必要。对喷锚网支护要对喷射混凝土强度厚度、锚杆间排距、抗拔力、外观感等方面进行检测，严把质量关。

参考文献

[1] 喷锚技术在铁路工程中的应用[M].人民铁道出版社，1977.

[2] 喷锚支护及测试技术文集[M].科学技术文献出版社重庆分社， 2005.

[3] 岩土锚固技术与工程应用[M].人民交通出版社，2004.