自制可移動噴錨小車在南水北調SG9標高邊坡錨噴支護施工中的應用

李 有 發(fā)， 皮 晶 敏， 何 鵬 飛

(中國水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

南水北調中線漳古段SG9標起自河北省邢臺市內邱縣中宅陽村，止于內邱縣西邵明村，樁號133+870～145+580，標段全長11.71 km，我局的中標金額為3.676億元。其中石渠段樁號144+121～145+580邊坡為噴錨支護。該渠段沿線分布兩座橋梁，渠道開挖斷面為梯形，過水斷面底寬22 m，最大挖深約34 m，邊坡自下而上每6～8 m高設置一個1 m寬的馬道。渠道斷面見圖1。噴錨支護部位為1～4級馬道間的邊坡，坡比1∶1～1∶1.5，噴錨最大垂直高度22 m，混凝土標號為C20F150，沿渠道每20 m設一道分縫，素噴混凝土厚5 cm，錨桿掛鋼筋網噴射混凝土厚10 cm。鋼筋網為φ6@200 mm。錨桿直徑φ22、φ25，全長粘結型，砂漿強度為M20，間距均為2 m×2 m，錨桿錨深2 m、3 m、6 m不等。排水孔裝設DN50 mm排水管，孔深3 m，間距2 m×2 m。

噴錨支護工程量為5 cm厚素噴混凝土662 m3，掛網錨噴10 cm厚混凝土5 145 m3，鋼筋網160 t，φ22錨桿5 020根，φ25錨桿長3 m的7 385根、長6 m的160根，排水孔37 900個。

錨噴支護施工時段為2011年9月～2012年11月，共15個月。其中，2011年12月16日～2012年3月15日期間共3個月為低溫季節(jié)，不能施工；每年的7月中旬～9月中旬共2個月為雨季，基本不能施工，故該工程有效工期僅為10個月，非有效施工時間過長，工作量大、工期緊張。

圖1 渠道斷面圖

該工程具有的工程特點：

(1) 因工程進度需要，一級馬道以下渠道過水斷面混凝土襯砌與一級馬道以上噴錨支護同時施工，上下交錯作業(yè)，相互間存在施工干擾及交叉作業(yè)安全隱患。

(2) 渠道過水斷面混凝土襯砌為工程進度控制的關鍵項目，施工以渠道襯砌為主，作為渠道襯砌唯一運輸通道的一級馬道必須保證暢通。故噴錨支護場地受渠道襯砌制約，工作面需根據渠道襯砌靈活調整，不能沿渠道連續(xù)作業(yè)。

(3) 橋梁兩側各預留50 m邊坡，橋梁完工后再實施噴錨支護。橋梁處的邊坡支護與其他邊坡支護施工需間隔一段時間(具體時段長根據橋梁單位施工進度確定，不可控)。冬季低溫及夏季降雨影響時間長達5個月(不含橋梁施工影響時間)，非有效施工時間長，物資設備閑置時間長。

(4) 噴錨支護渠段1級馬道寬5 m，2～4級馬道設計寬度為1 m，因其狹窄而無法采用汽車吊輔助垂直運輸，噴錨支護邊坡坡比為1∶1～1∶1.5，最大垂直高度約22 m，坡陡且高，人員行走及施工操作困難，在坡上搬運設備物資更加困難且危險。

2 錨噴支護施工規(guī)劃及機械設備選型

錨噴支護施工規(guī)劃為沿渠道軸線方向分段施工，從坡腳至坡頂一次性成型，分段長度為20 m。安排兩個施工組分左右邊坡同時作業(yè)，每組按工藝又分成錨桿(含排水管)、掛鋼筋網、噴射混凝土3個班組平行施工。

排水孔及≤3 m長錨桿采用QSD8-YT28型手風鉆(φ42鉆頭)鉆孔(重26 kg)，≥3 m長錨桿采用KQZ-90型支架式潛孔鉆機(φ70鉆頭)鉆孔(裸機重180 kg)；噴射混凝土采用2臺PZ-6型干式混凝土噴射機干噴法施工，2臺20 m3電動空壓機集中供風。混凝土混合料由拌和站集中拌制，4.5 t自卸車運送。

3 自制小車噴錨支護施工方案的選定

施工前期，采用沿渠道軸線方向分段，沿待支護邊坡滿坡面搭設腳手架作為錨噴支護施工平臺進行施工。該方案的缺點：(1)兩組人員兩岸同時施工并獨立形成流水作業(yè)，需投入大量的鋼管、扣件等周轉性材料及搭拆人員，人員及周轉性材料投入大；(2)眾多的人及材料均在20多m高的陡坡上長期來回周轉，安全管理困難；(3)非有效施工時段大量周轉性材料閑置，無謂增加成本；(4)腳手架在噴射混凝土結束后方可自上而下拆除，故保護已完工支護坡面困難；另外鋼管在已噴射混凝土坡面上留下大量的洞眼，需修補缺陷，費時費工且影響噴混凝土整體質量及外觀；(5)腳手架占用1級馬道，影響渠道混凝土襯砌。因此，該方案成本高，安全管理風險大且影響渠道混凝土襯砌，不利于工程進度及質量控制和安全管理。

本著經濟、靈活機動、能實現自下而上噴射混凝土以保證質量且不影響渠道混凝土襯砌的原則，經項目部全體員工反復研究，最終參考渠道混凝土襯砌滑模原理，自制了可沿坡面上下移動的小車進行噴錨支護施工。小車分滑動式和輪式兩種，均采用手扳葫蘆牽引提升，分別用于錨桿、排水孔施工和噴射混凝土施工。SG9標噴錨支護施工共制作并使用噴混凝土小車和錨桿施工小車各2套。

4 自制小車的結構

4.1 錨桿及排水孔施工小車

錨桿及排水孔施工小車結構見圖2。車身長6 m，寬2.5 m，行走方式為滑動，2個建筑吊籃專用手扳葫蘆(HSS-ZY16)牽引提升，牽引鋼繩為φ12.5，滑動面為2道直徑DN10 cm無縫鋼管(間距3 m)。車身采用φ48鋼管焊制(使用管長46 m，重176.64 kg)；欄桿采用φ22鋼筋焊制(使用鋼筋長22.8 m重67.94 kg)；不含小車操作平臺活動板，小車總重為244.58 kg，耗材少，輕便。牽引鋼繩采用φ25鋼筋固定于待支護坡頂。操作平臺活動板采用φ6 鋼筋焊制，寬0.6 m，鋼筋間距為10 cm×10 cm。因錨桿及排水孔施工總體速度比噴射混凝土慢，故配置2個小車作為1套。

圖2 錨桿及排水孔施工小車側面示意圖

4.2 噴射混凝土施工小車

噴射混凝土施工小車結構見圖3。車身長6 m，寬1.5 m，行走方式為輪子滾動。輪子為普通手推斗車車輪(含軸承)，2個建筑吊籃專用手扳葫蘆(HSS-ZY16)用于牽引提升，牽引鋼繩為φ12.5。車身采用φ48鋼管焊制(使用鋼管長度為30.9 m，重188.66 kg)；欄桿采用φ22鋼筋焊制(共用鋼筋長21.2 m，重63.18 kg)；前輪用φ22鋼筋焊于小車車身前端，后輪將輪子軸承焊在小車后端水平鋼管上(輪子每個重約7.5 kg，4個共重30 kg，焊接φ22鋼筋共6根，每根長0.6 m，鋼筋總重為11 kg)，故不含小車操作平臺活動板的小車總重292.84 kg，耗材少，輕便。牽引鋼繩及操作平臺活動板與錨桿及排水孔施工小車一致。

5 主要施工工藝

圖3 噴射混凝土施工小車側面示意圖

5.1 錨桿及排水孔施工

5.1.1 坡頂錨筋的固定

將用于掛施工小車的坡頂錨筋在小車就位前根據小車擺放位置事先錨固于待支護坡頂、馬道平臺內側。鋼筋直徑≥φ25，錨固深度在原狀土中≥1 m，巖石中≥0.4 m，外露長度≥0.5 m并設彎鉤防止鋼繩滑脫，需確保坡頂錨筋錨固牢靠。

5.1.2 滑軌的鋪設

自制小車下面的滑軌為兩道直徑DN100 cm的無縫鋼管，平行安設，單根長10 m，一次性拼裝到待支護坡面頂，拼裝接頭制作成承插式。施工過程中滑軌不拆除，錨桿及排水管施工完成后待小車滑到坡底后拆除。

5.1.3 小車就位

小車采用裝載機或自卸車運到場后人工抬運就位，對稱放于滑軌上，栓好鋼繩，扳動手扳葫蘆試提升小車。提升時必須兩端同步均衡，固定專人負責。

5.1.4 錨桿及排水管施工

材料、機具上下轉運，鉆孔，安放排水管、錨桿等均利用小車自下而上隨小車提升逐排進行。本工程深度≤3 m的孔采用QSD8-YT28型手風鉆鉆孔，≥3 m的孔采用KQZ-90型支架式潛孔鉆機鉆孔，高壓風槍清孔，先注漿后安插錨桿施工。支架式潛孔鉆采用架管固定于小車上，防止其傾斜。采用砂漿攪拌機在現場拌制砂漿，錨桿注漿機隨拌隨用。

5.1.5 小車的轉移

相應坡面錨桿及排水管完工后，緩緩將小車降到坡底，在坡底1級馬道上轉運。相鄰工作面轉運為4～5個人抬運，較遠距離的轉運采用裝載機直接轉運或裝載機裝自卸汽車轉運。

5.2 鋼筋掛網施工

掛網錨桿施工完畢且砂漿達一定強度后，開始掛鋼筋網。φ6.5鋼筋于營地內采用鋼筋調直機調直，鋼筋切割機切割成型，自卸汽車轉運到現場，人工搬運至坡面直接鋪設、綁扎。

5.3 噴射混凝土施工

本工程采用PZ—6型干式混凝土噴射機干噴法噴射混凝土，操作人員站在自制噴射混凝土小車平臺上自下而上連續(xù)噴射，一次噴射成型。主要施工流程為坡頂錨筋固定、小車就位、噴射混凝土、提升小車、小車轉移，方法同錨桿及排水管施工。小車就位前，先噴射小車所占壓區(qū)域坡面混凝土，然后迅速就位小車，開始進行噴射混凝土施工。噴射料在拌和站集中拌制，使用2臺4.5 t自卸車運送至施工現場。若小車輪子在已噴混凝土面上壓出了痕跡，應及時回頭噴補平。

6 應用效果及優(yōu)點

SG9標噴錨支護施工共投入了2套自制噴錨支護小車，除橋梁施工影響及占壓渠段外，其余坡面的噴錨支護施工于2012年11月20日全部完工，較橋梁單位箱梁完工工期提前了4個月。施工過程中未發(fā)生安全事故，未出現噴錨支護施工影響渠道襯砌現象，噴錨支護成品質量及外觀質量經檢測均滿足設計要求。

7 結 語

自制噴錨支護小車結構簡單，便于制作、操作、維修、轉運，可兼作為垂直運輸設備，施工靈活機動，容易掌握，成本低、經濟、機械化程度高，周轉速度快，效率高，對其他項目施工干擾少，安全可控，可減少人員及資金投入，而且能保證工程工期及質量，也符合提倡機械化施工、減少人員投入的發(fā)展趨勢。 該方案在南水北調中線漳古段SG9標的應用效果表明，值得類似工程借鑒參考。