浅谈喷锚支护在边坡工程中的应用
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摘要：喷锚支护指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩土中的金属锚杆的联合作用（根据地质情况也可分别单独采用）加固岩层。喷锚支护可提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，增强边坡的整体稳定性。由于这种技术具有施工成本低、技术可靠且施工快速简便等特点，并能确保边坡工程的安全和稳定，具有显著的经济效益和社会效益，因而在边坡治理工程中得到广泛的应用。
关键词：边坡;喷锚支护;设计;施工要求
1.前言
边坡是人类工程活动中最常见的一种自然地质灾害，按照成因分类可划分为人工边坡和自然边坡，随着我国国民经济的快速发展，公路、铁路、水力、市政、土建、矿山等基础设施也发展迅速，从而在开挖建设中形成了大大小小的人工边坡。然而在边坡支护治理过程中人们总结了各种边坡支护的方法，基于喷锚支护的优点，在边坡治理中喷锚支护被人们广泛应用，针对于此，本文结合工程实际案例，主要介绍了喷锚支护设计方案、施工方法、技术要求以及施工完成后所达到的支护效果。
2.工程概况
该边坡工程场地位于韶关市，应场地建设需要，需将原始山坡地开挖到建设场地红线范围以外1m，从而形成长约55m，高度约8.3m～16.3m的边坡。边坡为土质边坡，主要由粉质粘土组成，物理力学性能较差，在强降雨或连续暴雨状态下可能会出现崩塌滑坡地质灾害。边坡暂时处于稳定状态。
2.1工程地质条件
拟建场地原始地貌单元为风化剥蚀残丘地貌，地势起伏较大，边坡经人工开挖，总的地势呈西北高，两侧低，高差约8.3m～16.3m。组成山坡的地层主要为第四系坡残积层
（Qdl+e）l粉质黏土，粉质黏土全场分布，黄色，可塑，主要成分为粉黏粒，局部含少量风化岩块，干强度中等，韧性中等，无摇震反应。
2.2水文地质条件
场地内无地表水体，场区地下水水位位于坡脚地面以下，场地地下水系主要为第四系坡积层孔隙潜水，水量较贫乏，稳定水位在0.30m～3.50m，对边坡施工影响较小。
3.工程设计方案
针对边坡岩土物理力学性能及其他影响边坡稳定性的各项因素综合分析，确定对本边坡采用喷锚支护设计方案进行边坡支护治理。
3.1计算参数选定
粉质黏土土层平均厚度d=15m，平均重度Υ=18.4KN/m3，平均黏聚力c=29kPa，平均内摩擦角φ=19°。边坡开挖分三级削坡，每级间设2m宽平台，顶部第三级按57°削坡，坡高4.0m，一二级均按71°坡角进行开挖放坡，坡高4m～6.3m。坡面共设置13排锚杆，长度为16m，锚杆拉杆采用φ25螺纹钢筋，锚杆钻孔直径为130mm，入射角为15°，锚孔水平竖向间距均为1.30m。钢筋网采用φ8@200×200两层方格网，坡顶地面处上延1m，压筋为φ16螺纹钢筋，喷射混凝土厚度120mm，混凝土强度等级为C25。
3.2稳定性计算结果
依据现行有关规范、标准规定，结合本工程实际情况，本边坡安全等级及边坡变形监控等级均按一级考虑。设计采用理正岩土设计计算软件进行计算。采用规范为建筑边坡工程技术规范（50330—2013）。根据上述参数，对边坡支护的稳定性进行验算，计算目标为安全系数计算，稳定性分析方法采用瑞典条分法，不考虑地震，计算结果最不利滑动面滑动圆心为（0.060，16.440）m，滑动半径为16.040m，滑动安全系数等于1.351，计算结果满足规范要求。
3.3喷锚支护体系作用机理
喷锚支护体系是靠锚杆、土体、钢筋网和混凝土面层共同作用来提高边坡岩土的结构强度和抗变形刚度，减少岩土体侧向变形，增强边坡的稳定性的一种支护体系。锚杆的主要作用是约束和加固土体，它不仅能够弥补土体抗拉、抗剪的不足，而且锚杆在注浆施工过程中，水泥浆能够渗入到岩土体内部的裂隙中，通过水泥浆对岩土体的补强作用，提高岩土体自身的结构强度。挂钢筋网喷射混凝土面层能将单个锚杆连接成一体，形成锚杆群，使锚杆与土体紧密的连接成一个整体。同时喷射混凝土能封闭坡面，避免坡面受到雨水及水流的冲刷。喷锚支护能改善岩土体的性质，加强岩土体的内在强度和整体性，提高其自身的自承自稳能力，充分发挥岩土体的潜能。
4.施工工艺流程及技术、材料要求
4.1施工工艺流程
施工工艺流程如下：施工准备→锚杆钻孔施工→锚杆体制作→锚杆下锚安装施工→锚杆注浆施工→松散土石清理施工→素砼预喷施工→钢筋网铺设施工→坡面喷砼施工→喷砼养护→喷锚施工结束
4.2施工技术要求
（1）钻孔。按设计图纸要求或监理人指定的位置进行钻孔，锚杆孔钻孔的孔位采用水准仪测量定位，钻机倾角采用水平仪控制。钻孔的开孔偏差水平向不得大于10cm，垂直向不得大于5cm，锚杆孔的孔斜误差不得大于孔深的2%，孔深应超过设计深度0.3m～0.5m，钻孔孔位、方向、孔径及孔深均按设计图执行。（2）杆体制作与下锚安装注浆。锚杆材料采用直径为φ25mm的三级螺纹钢，按设计施工图纸要求的尺寸或实际钻孔深度下料，采用砂轮片切割机对钢筋切割下料，实际切割下料长度=实际孔深+喷砼层厚度+外露长度。下料前注意检查钢筋的表面，没有生锈的钢筋才能下料。按设计锚杆结构图编制锚杆，沿锚体的轴线方向每隔2.0m设置一个对中支架，以确保锚杆处于钻孔中心位置。在锚杆的中心布置φ25mmPVC注浆管和排气管，在锚固段与张拉段交接位置处安装灌浆阻塞器，在錨杆的底部端头套上导向帽。经检验合格后的锚杆方可下入孔内，采用人工安装锚杆。下锚过程注意保护锚杆附件，保证在将锚杆体推至预定深度后，排气管和注浆管畅通、阻塞器完好。灌浆材料采用强度等级不低于42.5R的普通硅酸盐水泥，并符合规定的质量标准。注浆水灰比为0.50，采用纯水泥浆液进行灌注，要求浆液3h后的泌水率控制在2%以内。应采用两次注浆工艺，第一次为常压注浆，注浆压力0.5MPa～0.7MPa，待第一次注浆完成初凝后立即进行第二次注浆（一般为3h～5h），第二次注浆为高压注浆，瞬时注浆压力不小于2.0MPa，主要控制注浆饱满度，注浆体强度设计值为M25。（3）挂网与喷砼。先清除坡面上的杂物、泥土及松动虚土及石块，用锄头、铲将坡面修整平顺。坡面修整平顺后按设计要求在坡面编织φ8@200×200钢筋网两层，锚杆与钢筋网间设置两条φ16横向加强钢筋，将其与锚杆弯钩焊接牢固，形成压筋网架。钢筋网与钢筋网、钢筋网与坡面之间留有4cm的间隙空格。喷砼采用PZ-5型喷浆机，喷射C25细石砼厚度150mm，配合比为水∶水泥∶砂∶石=0.47∶1.0∶1.4∶2.5，宜分两层进行喷射施工，分段喷射作业应自下而上均匀喷射，喷头与坡面保持0.6m～1.0m距离。 4.3施工材料要求
（1）钢筋原材料要求。所选用的钢材原材料均应附有生产厂的产品质量证明书及出厂检验单。（2）喷射混凝土原材料要求。1水泥：应优先选用普通硅酸盐水泥，也可选用矿渣硅酸盐水泥或火山灰质硅酸盐水泥，水泥标号不得低于325号，性能符合现行水泥标准，水泥应有生产厂的质量证明书。2骨料：细骨料应采用坚硬耐久的粗、中砂，细度模数宜大于2.5，使用时的含水率宜控制在5%～7%;粗骨料应采用耐久的粒径为2mm～10mm的卵石或碎石，石子的含水率以2%～3%为宜。回弹的骨料不能重复使用。当采用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石材。3水：凡符合<<混凝土拌和用水标准>>JGJ63-1989的水均可使用，未经处理的工业废水不得使用。拌和用水所含物质不影响混凝土的和易性和混凝土强度的增长，以及引起钢筋和混凝土的腐蚀。喷护用水直接从系统主供水管上接取。4外加剂：施工中若采用速凝剂，速凝剂的质量应符合设计规范要求，并有生产厂家的质量说明书，其品质不得含有对锚有产生腐蚀作用的成分。
5.边坡支护效果
该边坡喷锚支护治理完成后，通过坡面锚杆钻孔注浆，有效的充填边坡岩土层中的孔隙和裂隙，封闭地下水渗透通道，提高边坡岩土体的强度和整体稳定性;通过挂网喷砼有效地防止边坡裸露土层被雨水冲刷及风化，有效地减小土层物理力学性能差异性，使土体物理力学性能保持稳定状态;通过坡面设置泄水孔，有效的排出边坡岩土层中的地下水，消除地下水压力对边坡的不良影响;本次喷锚工程施工历时60天，完成喷锚面积1000m2，边坡支护取得了良好的支护效果。
6.结语
根据边坡工程特征，岩土性质，对比其他支护设计方案，最终该边坡工程采用喷锚支护方案。在本次边坡喷锚支护施工中，成本低、技术可靠且施工快速简便等特点得到充分的显示，并能确保边坡工程的安全和稳定，施工完成后得到业主的一致好評。
参考文献：
[1]赵明阶，何光春，王多垠.边坡工程处治技术[M].人民交通出版社，2003.
[2]中华人民共和国国家标准GB50086-2015锚杆喷射混凝土支护技术规范[S].中国计划出版社，2015.
[3]张伟勇.喷锚支护优点浅析[J].路基工程，2004（04）：60-62.
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