石质路堑边坡锚喷防护的设计与施工_任予峡

第2期(总第108期)山西交通科技No.21997年4月SHANXITRAFFICSCIENCE&TECHNOLOGYApr.道路·桥梁石质路堑边坡锚喷防护的设计与施工任予峡王联明武移风(山西省公路局)(原太指挥部)(太旧高速公路管理局)摘要本文根据太旧高速公路石质路堑边坡采用满面喷射砼护坡的施工实践,吸取隧道及煤矿矿井的支护理论、设计及施工工艺等方面的经验,提出了石质路堑边坡锚喷防护的设计方法及施工要求,并经证实是有效和实用的。这些设计及施工措施将对以后的山区公路,特别是高速公路建设的边坡防护提供有益的帮助,值得借鉴。关键词边坡锚喷防护设计施工太原至旧关高速公路西郊至旧关段(东根据日本高速公路的设计与施工经验,段)处于太行山海拔高度600～970m的中低对路基稳定性可能有影响的地带如有滑坡、山丘陵区,沿线山峦起伏,沟谷纵横,切割剧坍塌痕迹、断层破碎带地区、滑动顺坡岩层等烈。特别是桥头至旧关段为碳酸盐中低山,河特殊地带,在设计挖方边坡时,应在公路的规谷深,石灰岩形成陡壁,泥灰岩、角砾状泥灰划、设计、施工的各个阶段进行效果调查,以岩组成缓坡。由于该段属晋获大断裂的西侧,决定和调整设计。由于太旧高速公路工程量同时又为娘子关扫帚状构造的组成部分,构大,时间紧,石方边坡的二次刷坡难度大等困造复杂,据交通部第一勘测设计院的遥感判难存在,使施工阶段的设计调整根本无法进释和地质调查成果,沿线有影响的主要断层行。为不影响后继工程的顺利进行,施工单位共有6条之多,这给路基石质路堑边坡的设基本按原设计坡度进行石质路堑边坡的施计与施工带来了很大的困难。工,使本身存在发育不良或有断层作用的特政建设,深入开展反腐败斗争,继续抓好查处主义理论和党的基本路线为指导,高举改革各种违法违纪案件和自查自律工作,加强审开放和艰苦奋斗两面旗帜,全面实施“四项工计监督、群众监督,严肃查处各种违法违纪案程”和“五大战役”,把握大局,抓住机遇,同心件,使全系统党风政风进一步好转。同德,真抓实干,再接再励,乘胜前进,努力圆同志们,1997年的交通工作任务十分繁满完成1997年各项工作任务,以优异的成绩重,让我们团结起来,在省委、省政府的正确迎接党的十五大的胜利召开。领导下,以邓小平同志建设有中国特色社会(作者系山西省交通厅党组书记、厅长) ·8·山西交通科技1997年第2期别岩石地带,由于原有地质构造在路基开挖1.1满面喷射砼及砂浆护坡的作用原理时遭到破坏,以及在1995年的特大雨水的催化影响下,于1995年8月至9月份,出现了大面积滑坍和岩石碎落现象,给太旧路通车后的交通安全带来了潜在威胁。为保证路堑边坡的稳定性,防止在太旧路通车后再出现滑坍或岩石碎落,中断交通,太旧指挥部委托省交通设计院对东段70余段地质不良段的石质挖方边坡进行了综合防治设计,并对其中40余段提出了用喷射水泥砂浆(喷浆)或图1喷射砼及砂浆护坡示意图喷射混凝土(素喷)和锚杆钢丝网喷射混凝土满面喷射砼及砂浆护坡是在有部分岩石(锚喷)综合防治的措施进行边坡防护。碎落存在,但整体边坡坡度较稳定(即自身不满面喷射混凝土及砂浆护坡,主要适用会出现大面积滑坍或滑坡)的石质挖方(路于整个边坡无涌水,易风化岩质,裂隙和节理堑)边坡上,从边沟至截水沟满坡面喷射混凝多、有碎落岩石的岩质以及不适宜植物生长土或砂浆,增加岩石单体间的粘结,防止雨水的地带。坡面满面喷射混凝土防护后,可有效对坡面的浸润,保持边坡稳定,防止岩石碎落地阻隔不良岩石与外部的接触,防止雨水的的一种边坡防治措施。浸入对坡面影响,同时,喷射砼防护可在路基满面喷射砼及砂浆护坡的作用原理为:的有限范围内进行,施工中基本不影响车辆(1)砼及砂浆的粘结作用。岩石节理发育通行,可边施工边通车。事实证明,这是一项及开挖过程中爆炸或其它机械作用,都可能十分有效的防治措施。山西是一个多山省份,使部分岩石移位、松动,失去原有的岩石与岩几乎每一条公路都需穿山开石,而且随着山石间的相互嵌挤作用。当坡面开挖后,这些西高速公路施工里程的增长,这种开山行路“危险”岩石就可能在外界因素作用下出现碎的机会会更多,推广使用满面喷射砼护坡有落,由于其落差及重量大,落石的势能是相当其十分广阔的前景。可观的,给往来车辆带来很大的潜在威胁。坡由于喷射砼以前多用于隧道及煤矿矿井面喷射砼或砂浆后,由于砼及砂浆能有效地的支护,并在理论计算、设计与施工等方面积填入岩石裂隙中,使松动岩石可能与周围稳累了一些经验,形成了一套较完善的设计、施定岩石间,通过水泥浆的粘结作用,增加岩石工标准与规范。而用于路基边坡防护则较少。滑落时的岩体间抗剪强度,而形成较为稳定尚无较完整的设计与施工标准,而在边坡防的整体。护与洞顶支护中喷射砼的受力状态不一样,(2)满坡面防护的防止外界不利因素干工况亦有差异,因而是无法套用隧道支护的涉作用。节理发育、岩体较破碎的边坡,以及有关标准与规范的。为此,根据太旧路东段喷易风化岩石边坡,一般情况下是稳定的,但在射砼的施工经验,结合有关标准与规范,提出外界不利因素催化下(诸如雨水、风、日晒以下关于石质路堑边坡锚喷防护的设计及施等),就会失稳而出现碎落,用喷射砼或砂浆工要求,以便有关单位使用时参考。满坡防护后,基本可完全隔离外界不利因素对坡面的损坏作用,维持坡面稳定性。1边坡喷射砼及砂浆护坡的作用原理 1997年第2期任予峡等:石质路堑边坡锚喷防护的设计与施工·9·(3)钢丝网的防碎落作用。在岩石非常破滑动迹象的岩质等,可用锚杆或锚钉挂金属碎的坡面上,喷射砼中增加钢丝网,不仅可有网喷射砼护坡作为一种永久性保护措施。效防止砼的硬化收缩产生裂缝或者砼剥落,1.2.2一般情况下,每一路堑边坡的岩石构而且还起着防止岩石碎落作用。由于金属网造可能多变,施工扰动的大小不一,因而应根是通过锚杆或锚固钉固定于坡面上,因而即据情况,具体确定用哪一种类型更合适,或根使有部分岩石仍有碎落的可能,在其外的金据岩石情况,采用综合喷射砼护坡,达到既能属网砼保护下仍可有效防止碎落。保证防治效果,又能节约工程造价。(4)锚杆的抗滑锚固作用。对岩体节理发1.3喷射砼护坡的参数设计育,节理面倾向路基且倾角大于20°、节理面1.3.1护坡类型的选择间又有风化岩或泥质物存在的坡面(图2),护坡类型选择时应主要考虑以下几个因极易在外界作用下,出现岩石沿层面滑动碎素:岩石的类型及开挖过程中岩石的扰动情落。采用穿层锚杆后,可将各岩层固定成一个况、护坡是作为临时性或永久性保护的措施、整体,防止岩石滑动碎落。护坡的高度、坡度情况等。类型选择时应对每一坡面逐段分析确定。1.3.2护坡的厚度由于喷射砼护坡与石砌护坡相同,设计时不考虑边坡荷载对护坡的影响,因此护坡厚度可仅从材料自身构造厚度考虑。喷射砂浆护坡:标准厚度为5cm图2锚杆锚固示意图局部低凹处可达10cm1.2边坡喷射砼护坡的类型及适用范围喷射砼护坡:标准厚度为8cm1.2.1喷射砼及砂浆护坡类型局部低凹处可达15cm(1)喷射砂浆护坡。喷射砂浆护坡一般多锚杆喷射砼护坡:标准厚度为10cm用于风化严重或较破碎的岩石,在挖方施工局部低凹处可达20cm后作为边坡的临时保护措施,以便后道工序1.3.3砼及砂浆标号的施工不受碎落的影响。喷射砼及砂浆的标号系指采用喷射大板对于一些石质较好,虽裂隙节理发育,但切割法而得的强度,即制作成边长为10cm在边坡施工中岩石松动较小,边坡比较稳定(对喷射砂浆为边长5cm)的立方体试块,在的坡面,也可用喷射砂浆护坡作永久性保护标准条件下养护28天,用标准试验方法所得措施。的极限抗压强度,再乘以0.95系数所得砼的(2)喷射混凝土护坡(简称素喷)。喷射混强度。喷射大板切割所用模板尺寸为35×凝土护坡,一般可用于石质较好,节理发育,45cm或20×45cm(对水泥砂浆可用10×施工中岩石有松动,但坡面稳定、岩石有碎落20cm小模),喷厚应大于试件厚度。的情况下的一种永久性保护措施。喷射砼的设计标号不低于15MPa,喷射(3)锚杆或锚钉挂金属网喷射混凝土护砂浆标号不低于10MPa。坡(简称锚喷)。对于风化严重,风化可能出现喷射砼与各类岩块粘结力不小于剥落岩质,裂隙和节理多,施工扰动大,有大0.3MPa。粘结力的试验可用直接拉拔法或劈量落石可能存在的岩质以及节理多,层间有裂试验测量。 ·10·山西交通科技1997年第2期1.3.4喷射砼的一般配合比(表1)上锚杆眼的方向应尽量与岩层的层理垂直或表1配合比与坡度垂直,深度满足设计要求,孔径与锚头项目重量比水灰比水泥砂石屑骨料最大粒径直径相适应。锚杆与锚固砂浆采用325～%kgkgkgmm##喷射砼1∶5.555330120160115425水泥,中石英砂制成标号20的砂浆,用喷射砂浆1∶4.0454301740——注浆器送风注浆,保证砂浆密实。使用时,应根据强度要求具体调整。2.2喷射砼(砂浆)施工工艺参数的选择1.3.5锚杆或锚钉的长度L及布置2.2.1砼喷射机的选择1.3.5.1长度L满面喷射砼护坡施工由于多为露天作锚杆或锚钉主要有两个用途:一是为挂业,一般可采用干式喷射机如焦作方庄煤矿网需要,二是用于锚固岩层。用于挂网时其长设备厂生产的HPT-1砼喷射机。该机的主要度主要取决于喷层厚度(t)及锚固长度(L1)。技术参数为:生产能力:5m3/h输送能力:≤200m具体如下:工作风压:0.15～0.4MPa耗风量:7～8m3/min表2长度cm适用砼料配合比:≤0.4骨料最大粒径:20mm喷层厚度锚固长度锚杆长度外加剂的配给量:4%～10%类型用途锚固类型tLlL2.2.2水压的选择锚杆主锚杆10～1540～100砂浆锚固60～120干式喷射机进行喷射砼施工中,一般是锚钉辅锚杆10～1520～40砂浆锚固30～50干料(碎石、砂、石屑、水泥)拌合后经喷射机锚固长度的取值主要取决于岩石的类型加压,送到喷枪口,再与水拌合后喷射到坡及坡度情况,硬质岩石、坡面破碎程度小时,面。为保证水与干混合料混合均匀,一般要求可取低限,而软质岩石、坡面较破碎时,取上水压要比喷射机风压约大0.1MPa。限。2.2.3一次喷射砼厚度1.3.5.2锚杆布置无论砼中是否掺入速凝剂,由于砼的凝锚杆直径为φ16mm。作为主锚杆时为1结硬化都需要一定时间,故如一次喷射砼厚2根/m,可菱形布设。作为辅助锚杆(锚钉)度太厚,都会出现坡面喷射砼流淌或下坠。时,其主要作用是局部加固或保证金属网能与凸凹坡面紧贴,因而应视具体情况而定,一2般为3～5根/m。锚杆或锚钉的外留端部应加工成90°弯头,以利挂网用。1.3.6金属网金属网主要用于防止砼干缩硬化产生裂缝或剥落以及增加护面的强度。为减少喷射砼“回弹”损失量,可用边长5.6cm的菱形#网,用10金属丝编制。2满面喷射砼护坡的施工2.1锚杆的安装打锚杆眼可用普通的风动凿岩机,原则图3不掺速凝剂时关系图 1997年第2期任予峡等:石质路堑边坡锚喷防护的设计与施工·11·根据经验,不掺速凝剂时,一次喷厚、喷射方常困难,必须2台空压机并联送风才行。向与水平面夹角的关系如图3。(2)混合料太潮。坡面喷射砼施工多为露当砼中掺入速凝剂或挂网喷射砼时,一天作业,原材料易受雨水影响,如原材料含水次喷厚可较上述适当增加,故实际施工时,应量太大,混合料可能太潮,在送料中就可能堵根据坡面情况,确定一次喷厚,以免浪费。管。2.2.4分层喷时合理时间间隔2.3.2喷射砼产生回弹既浪费材料,又在一在坡面喷射砼护坡施工中,如设计厚度定程度上改变了混凝土的配合比,影响喷层大于一次喷射层厚度时需多层进行喷射砼施强度。一般来说,坡面喷射砼施工中其回弹量工。各层次间适宜的间隔时间(在常温15～应不超过10%为宜。回弹太大,主要原因是:20℃时)为:(1)配合比不合理。粗料多、砂少,速凝剂最小时间间隔最大时间间隔掺量不合理,应通过试验逐步确定。掺速凝剂:15～20min不限(2)风压太大或太小。风压太大,喷射动不掺速凝剂:2～4h不限能大,粗骨料回弹大;风压过小,粗骨料冲不当间隔时间超过2h时,再喷前应喷水湿到砂浆层而掉落。润坡面。(3)水压太小。水压小导致水灰比小,大2.3喷射砼施工中易出现的问题及处理措料不易粘结而脱落。施(4)喷枪与喷管的距离过远或过近,都会根据实际施工情况看,喷射砼施工中易出现类似(2)的现象,合理的喷距为1～出现下列问题:1.5m。2.3.1喷射机送料中出现堵管现象。其原因2.3.3喷射砼层与边坡出现离层或剥落现为:象,主要原因为:(1)送料风压不够。(1)坡面松散物清理不干净,砼与坡面间①喷射机工作风压不足,主要是喷射机出现夹层。转子的摩擦片磨损严重,出现漏风现象,导致(2)水灰比太大或一次喷层太厚,喷射砼送料风压不足。出现下坠与坡面出现空壳现象。②空压机不配套,一般的空压机的排气(3)岩石光滑,与混凝土喷层粘结力太压力为0.7MPa,足够喷射机工作压力。但当小。喷射距离发生变化时,就需要调整,一般来(4)坡面岩石干燥,结合部砼水灰比太说,水平输料距离每增加100m,喷射机送料小,使该层砼强度减小。风压应增加0.08～0.1MPa,以抵消管壁、接主要参考文献头等处的风压损失。当输送料垂直向上每增1沈季良等.建井工程手册:第三卷.煤炭工业出版加10m,送料风压应提高0.02～0.03MPa,社以抵消混合料的重力势能。因此,当在50m2日本高等级公路设计规范高坡上进行喷射砼施工时,其送料风压为收稿日期:1997—02—010.1MPa(水平距离100m)+5×0.03MPa+(英文摘要及作者简介在下页)0.4MPa=0.65MPa。用1台空压机送风就非 第2期(总第108期)山西交通科技No.21997年4月SHANXITRAFFICSCIENCE&TECHNOLOGYApr.浅谈公路工程施工规范化管理郭庆源(长治公路分局三处)摘要本文论述了公路工程的质量管理是公路工程施工管理的关键,并提出了抓好规范化的几项具体措施。关键词公路施工质量管理管理是一门科学,如果说我国与世界上大,投资之巨,所用人力之多是有目共睹的。发达国家相比在技术上落后20年的话,那么在这种形势下,规范化管理在公路工程施工在管理上至少要落后50年甚至更多。近年中的重要性就尤为突出了。下面就笔者的亲来,全国各地都在加速发展公路,建设规模之身体会谈谈公路工程规范化管理问题,以期DesignandtheConstructionofRockCuttingSlopeAnchorInjectionProtectionRenYuxiaWangLianmingWuYifeng(ShanxiProvincial(TheCommandPostin(TaiyuantoJiuguanHighwayBureau)YuanpingtoTaiyuanFreeway)FreewayAdministration)AbstractAccordingtotheconstructionpracticeandexperience,thepaperproposesthedesignmethodandconstructionrequirements.Themeasuresfordesignandconstructionishelpfulfortheslopeprotectionoffuturemountainoushighway,especiallyforfreewaycon-struction.KeywordsSlopeAnchorinjectionprotectionDesignConstruction任予峡:女,1960年5月生,山西省公路局技术处主任科员,工程师,毕作业于西安公路学院者王联明:男,1954年生,原太高速公路建设总指挥部副指挥,工程师简武移风:男,1958年生,太旧高速公路管理局副总工程师,高级工程师,介毕业于同济大学任予峡