噴射混凝土技術(shù)在陸水樞紐除險加固中的應(yīng)用

劉天津,李祖彪,何繼平,黃 偉

(長江水利委員會陸水樞紐工程局,湖北 赤壁 437302)

1 工程地質(zhì)概況

陸水水利樞紐位于長江中游南岸一級支流陸水干流山谷出口處,隨著運(yùn)行時間延長日漸暴露出諸多隱患。3號副壩下游左岸邊坡垂直高20～45m,邊坡坡度約為80°。巖石風(fēng)化加劇,局部地方出現(xiàn)了垮塌等不安全跡象,除險加固十分必要和迫切。

2 防護(hù)方案

該工程在具體實(shí)施前,由業(yè)主、設(shè)計院、監(jiān)理部及施工單位組成聯(lián)合小組,本著從嚴(yán)要求的精神,經(jīng)過反復(fù)探討,制定出了詳細(xì)周密的分步實(shí)施計劃。

(1)錨桿采用直徑為 Φ25鋼筋;錨固深度3m;錨桿孔的深度應(yīng)大于錨固深度20cm,并用1:1水泥砂漿固結(jié);錨桿間距采用1.5m×1.5m,梅花型布置。坡面排水管采用Φ50PVC排水,孔深1.5m,間距2m×2m,梅花型布置。

(2)初次噴射混凝土厚度采用5 cm,噴射混凝土等級為C20細(xì)石混凝土。初噴完畢后布置鋼筋網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)的孔眼尺寸采用20cm×20cm的方孔,鋼筋直徑為6mm。

(3)鋼筋網(wǎng)安裝完畢進(jìn)行再次噴射5 cm厚C20細(xì)石混凝土。

2.1 材料選定

2.1.1 骨料

(1)骨料的強(qiáng)度。采用高強(qiáng)度巖石碎粒骨料,無疑是高性能噴射混凝土的首選。

(2)骨料的粒徑。試驗(yàn)表明,混凝土的強(qiáng)度隨著骨料粒徑的減小而提高。骨料最大粒徑減小,不僅增加了骨料與水泥漿的粘結(jié)面積,而且容易拌和均勻,骨料周圍水膜減薄,從而提高了混凝土強(qiáng)度。因此,使用小粒徑的骨料較好。

(3)骨料與水泥漿的相容性。要想獲得較好的界面結(jié)構(gòu),骨料與水泥漿在化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上應(yīng)是相容的。只有這樣,水泥水化形成的產(chǎn)物才能與骨料表面物質(zhì)互相接觸連生而形成一個整體。試驗(yàn)表明,硅酸鹽水泥與硅質(zhì)骨料相容較好。

陸水河下游有一個天然的河床砂石料場,對料場取樣實(shí)驗(yàn)檢測資料表明,粗細(xì)骨料均能滿足工程需要。另外,天然的河床卵石骨料外形圓滑,可泵性良好,能節(jié)約大量水泥。噴射混凝土的粗骨料最大粒徑為15mm,級配良好;細(xì)骨料采用細(xì)度模數(shù)2.8的天然河沙,含水率控制在5%～7%。

2.1.2 水泥

水泥選用赤壁市交通水泥廠生產(chǎn)的42.5普通硅酸鹽水泥,經(jīng)檢驗(yàn),標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時間、安全性等符合要求。

2.1.3 速凝劑

為了降低用水量,降低回彈率和粉塵率,使噴射混凝土早凝早強(qiáng),必須使用外加劑。經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn),我們選用安徽省皖科新科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的782型混凝土速凝劑,添加量為膠凝材料的4.5%。

2.1.4 水

為了保證噴射混凝土的正常凝結(jié)和硬化,保證強(qiáng)度和穩(wěn)定,噴射用水采用生活飲用水。

2.2 配合比試驗(yàn)

由于噴射混凝土是通過壓縮空氣將混凝土噴射到坡面巖體上,不能象普通混凝土那樣進(jìn)行振搗,因此其配合比具有如下特點(diǎn):①粗骨料最大粒徑不宜大于2cm,以防堵塞輸料管;②粗細(xì)集料級配要好,以減少混凝土孔隙;③為保證混凝土有較好的稠度和粘著性,必須加大水泥用量和砂率。根據(jù)上述特點(diǎn),進(jìn)行噴射混凝土強(qiáng)度配合比設(shè)計,并通過實(shí)地調(diào)整。最后取施工配合比(重量比)為:水泥∶砂∶碎石=1∶2.3∶2.3,水灰比為0.4～0.5,每立方米混凝土材料用量為:水泥420kg、砂966kg、碎石966kg。

3 施工方法及技術(shù)措施

噴錨網(wǎng)支護(hù)的施工程序如圖1所示。

圖1 網(wǎng)噴混凝土支護(hù)施工流程圖

3.1 搭設(shè)腳手架

腳手架搭設(shè)前必須先對現(xiàn)有邊坡的穩(wěn)定情況進(jìn)行觀察,確定安全后再搭設(shè)腳手架。鋼管支架立柱應(yīng)置于堅硬穩(wěn)定的巖石上,不得置于浮渣上;立柱間距1.5m。架子寬度1.2～1.5 m;橫桿高度1.8m,以滿足施工操作;搭設(shè)管扣要牢固和穩(wěn)定;相鄰鋼管之間應(yīng)連接牢靠,以確保施工安全。

3.2 坡面整修

由于現(xiàn)有的巖石邊坡風(fēng)化破碎,故必須將風(fēng)化巖渣和松動危石清除干凈。處理好光滑巖面;用高壓水沖洗受噴面;在邊坡上設(shè)置一定數(shù)量的排水孔。

3.3 噴射混凝土作業(yè)

噴射混凝土有干噴、潮噴、濕噴和混合噴等四種作業(yè)方法。

本工程采用干噴法作業(yè)施工。干噴法工藝流程如圖2所示。

圖2 干噴法施工流程圖

3.3.1 噴射過程控制

(1)噴射距離及噴射角度。噴頭與受噴巖面的垂直距離控制在0.8～1.0m,噴頭與受噴面的夾角應(yīng)控制在 75°～ 90°。

(2)工作風(fēng)壓。根據(jù)濕噴機(jī)與作業(yè)面的距離,工作風(fēng)壓一般控制在0.3～0.4MPa。

(3)一次噴射厚度及速凝劑摻量。一次噴射厚度主要取決于混凝土的內(nèi)聚力和它與巖面的粘結(jié)力。一次最佳噴射厚度控制在5～6 cm。速凝劑摻量為4%。

(4)噴射順序及方法。噴射時應(yīng)按照分段、分部位順序進(jìn)行;噴射順序?yàn)樽韵露稀娚鋾r噴頭應(yīng)作S形往返移動前進(jìn)。

3.4 錨桿鉆孔及注漿

(1)錨桿鉆孔在混凝土噴射第一層后才進(jìn)行定位;采用氣腿式鑿巖機(jī)鉆孔,孔徑50mm;錨桿深度為3m,鉆孔垂直邊坡面。錨桿直徑25 mm,間排距1.5m,梅花型布置。

(2)采用壓力泵將1:1的水泥砂漿注入錨孔。如遇空洞不能加壓太大,要保持0.1 MPa的工作壓力。注漿時注漿管應(yīng)插至孔底5～10cm處,隨砂漿的注入緩慢勻速拔出。注漿要保證砂漿飽滿,不得有里空外滿的現(xiàn)象。

(3)注完漿后,立即插入錨桿,若孔口無砂漿溢出,應(yīng)及時補(bǔ)注砂漿。

3.5 掛 網(wǎng)

(1)先將直徑6mm圓盤鋼筋調(diào)直,按邊坡形狀狀尺寸取料加工,按網(wǎng)孔20 cm×20cm的規(guī)格編織好鋼筋網(wǎng),分布要均勻,綁扎要牢固。

(2)編好鋼筋網(wǎng)后,與錨桿交接處必須進(jìn)行焊接,以保證噴射混凝土?xí)r鋼筋不晃動。

11月30日，樂車邦宣布已與汽車零部件供應(yīng)商法雷奧簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議。據(jù)內(nèi)容顯示法雷奧將在條件許可的情況下充分利用樂車邦合作和托管的4S店渠道資源，并為4S店客戶提供產(chǎn)品和服務(wù)；樂車邦有意與法雷奧進(jìn)行多層次的戰(zhàn)略合作；在合作期間雙方將就提升各方在服務(wù)客戶的專業(yè)能力和水平上，開展交流合作。

(3)鋼筋網(wǎng)必須緊貼混凝土表面,以保證鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度。

3.6 養(yǎng) 生

(1)當(dāng)最后一次噴射的混凝土終凝2h后,立即噴水養(yǎng)護(hù),每天至少噴水4次。養(yǎng)護(hù)時間一般不得少于7d。

(2)在終凝后第一次噴水養(yǎng)生時,壓力不宜過大,以防止沖壞噴射混凝土防護(hù)層表面。

(3)在養(yǎng)生過程中如果發(fā)現(xiàn)剝落、外鼓、裂紋、局部潮濕、色澤不均等不良現(xiàn)象,應(yīng)分析原因、采取措施進(jìn)行修補(bǔ),以防后患。

3.7 現(xiàn)場質(zhì)量管理與檢測

3.7.1 現(xiàn)場質(zhì)量管理措施

(1)嚴(yán)把鋼筋、水泥、砂石、速凝劑等原材料質(zhì)量關(guān),并嚴(yán)格按配合比施工。

(2)嚴(yán)格操作規(guī)程。我們根據(jù)生產(chǎn)需要,專門制訂出錨桿施工操作規(guī)程、噴射混凝土操作規(guī)程以及化驗(yàn)制度、機(jī)具測試維修制度、新工藝和新技術(shù)的推廣制度等,使每一位施工人員都熟悉并掌握操作規(guī)程和技術(shù)要求,要求工人嚴(yán)格按操作規(guī)程施工。

3.7.2 現(xiàn)場質(zhì)量檢測

(1)強(qiáng)度檢測。噴射混凝土必須做抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),試塊在工程施工中抽樣制取,在噴射作業(yè)面附近,將模具敞開一側(cè)朝下,以80°(與水平面的夾角)左右置于墻腳:先在模具外的邊墻上噴射,待操作正常后,將噴頭移至模具位置,由下而上,逐層向模具內(nèi)噴滿混凝土。將噴滿混凝土的模具移至安全地方,用三角抹刀刮平混凝土表面。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)7d后,將混凝土加工成邊長為100 mm的立方體試塊。繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d齡期后,進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

(2)混凝土厚度控制?；炷恋暮穸瓤刂埔獫M足設(shè)計要求。一般情況下,采用在施噴前噴面埋設(shè)標(biāo)志物的方法,埋設(shè)數(shù)量基本能反映噴層厚度。

(3)錨桿間排距檢測。錨桿間排距是錨桿施工質(zhì)量的一項(xiàng)主要考核指標(biāo),是錨桿能否發(fā)揮支護(hù)作用的保證條件之一。在錨桿被噴射混凝土覆蓋前,主要采用在工作面用尺直接量測的方式進(jìn)行檢測。

(4)外觀感檢測。觀感檢測一般采用人工觀測的方法,包括目測法和實(shí)測法兩種。工程完工后,該工程坡面平順、線型流暢,無漏噴、空鼓、鋼筋網(wǎng)外露現(xiàn)象,地表及坡面排水處理得當(dāng),無漏水現(xiàn)象,符合規(guī)范要求。