錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)在防滲工程中的應(yīng)用

李 止 芳

(山西一建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012)

?

錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)在防滲工程中的應(yīng)用

李 止 芳

(山西一建集團(tuán)有限公司,山西 太原 030012)

結(jié)合某市生活垃圾填埋場(chǎng)的工程地質(zhì)條件，制定了錨桿掛網(wǎng)錨固噴射抗?jié)B混凝土的防滲治理方案，并從打孔、掛網(wǎng)、噴射混凝土等方面，闡述了具體的施工方法及質(zhì)控措施，經(jīng)實(shí)踐，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。

垃圾填埋場(chǎng)，錨桿，混凝土，噴射作業(yè)

生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)是城市建設(shè)中必需而重要的大型市政工程，而防滲處理又是垃圾場(chǎng)的必要的組成部分。垃圾填埋場(chǎng)中滲漏的廢液即滲濾液初始COD濃度達(dá)1 000 mg/L～5 000 mg/L，而國家排放標(biāo)準(zhǔn)為COD 100 mg/L(一級(jí))或COD 300 mg/L(二級(jí))。對(duì)地下水造成嚴(yán)重的污染。由于當(dāng)前城市供水很大一部分來自地下水，地下水的污染會(huì)直接地影響居民的生活用水和身體健康，因此垃圾場(chǎng)的防滲處理是勢(shì)在必行的。目前防滲常采用國外防滲方法，但結(jié)合我國北方丘陵地區(qū)的一些實(shí)際情況，垃圾場(chǎng)設(shè)置通常均在溝壑中。所以，尋找一種簡便、便宜、耐久性高的處理方法是十分必要的。

1 工程概況

我省某市生活垃圾填埋場(chǎng)工程場(chǎng)地土為中硬土，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類，無震陷，無液化，標(biāo)準(zhǔn)凍深0.60 m，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震分組第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.15g，安全等級(jí)為二級(jí)，設(shè)計(jì)使用年限為50年。由于部分邊坡大于1∶2，設(shè)計(jì)時(shí)如果強(qiáng)行實(shí)施1∶2的邊坡，無疑會(huì)造成土方工程量大量增加，乃至無法削坡。滲透系數(shù)K是根據(jù)達(dá)西定律的水力梯度J=1時(shí)推導(dǎo)出的，當(dāng)水力梯度J=0時(shí)，滲透速度為0，當(dāng)邊坡較陡時(shí)在邊坡上不可能存水，即使在特大暴雨時(shí)可能積存一些水，但時(shí)間也是十分短暫，滲透速度和滲透量可以忽略。只需采取一定的防滲措施即可解決防滲問題。因此對(duì)于邊坡大于1∶2時(shí)，如何進(jìn)行防滲處理則應(yīng)提出一種合理的解決辦法。

2 施工前準(zhǔn)備

2.1 場(chǎng)地平整

平整原則為清除所有植被及表層耕植土，確保所有軟土、有機(jī)土和其他所有可能降低防滲性能和強(qiáng)度的異物被去除，所有裂縫和坑洞被堵塞，并使場(chǎng)地形成相對(duì)整體坡度，以不小于2%的坡度坡向垃圾壩。同時(shí)還要求對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行壓實(shí)，為了與土質(zhì)基礎(chǔ)之間的緊密接觸，場(chǎng)地表面要用振動(dòng)式碾壓機(jī)進(jìn)行碾壓，使壓實(shí)處理后的地基表面密度分布均勻，最大限度減少因場(chǎng)地的不均勻沉降而影響防滲效果，平整順序最好從垃圾主壩處的庫區(qū)向后端延伸。

2.2 治理方案的確定

根據(jù)生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)錨固平臺(tái)布置情況，結(jié)合工程所在地區(qū)的環(huán)境情況及地質(zhì)條件情況，擬采用錨桿掛網(wǎng)錨固噴射抗?jié)B混凝土。由于錨桿斜打入土體外掛金屬網(wǎng)后噴射防滲混凝土，使得整個(gè)土體更加穩(wěn)定，形成整體加固層。通過采用條分法進(jìn)行邊坡錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)穩(wěn)定性分析，計(jì)算出各層最危險(xiǎn)滑動(dòng)面及所需的錨桿參數(shù)。但在防滲處理過程中由于防滲系統(tǒng)承受的負(fù)荷過大造成的損害；滲濾液、填埋氣體或者其他材料和物質(zhì)成分接觸防滲系統(tǒng)所造成的侵蝕；以及地基沉降對(duì)防滲系統(tǒng)造成的傷害等，而加入XPM的混凝土納米外加劑后的混凝土的抗?jié)B性、抗壓性、抗折性、粘結(jié)性及耐磨性和抗腐蝕性優(yōu)于常規(guī)材料，對(duì)于以上問題均能迎刃而解。因此在噴射混凝土中加入XPM納米外加劑，可起到阻水防滲的作用。

3 施工工藝

搭設(shè)腳手架→錨桿鉆孔→放入桿體→錨固→掛鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土→打排水孔→銜接部分二次噴射。

4 主要施工方法及控制措施

4.1 打孔

1)使用錨桿鉆機(jī)打孔，孔深2 m，孔間距2 m，排距2 m，孔傾斜度根據(jù)土體節(jié)理、裂縫、破碎程度而定，一般垂直于斜面護(hù)坡體成孔。2)灌漿：選用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，水灰比為0.4～0.45的純水泥漿。3)錨桿用φ20的螺紋鋼，長2 m，外露0.1 m，便于噴漿掛網(wǎng)。

4.2 掛網(wǎng)

護(hù)坡經(jīng)人工修整后，在層面上設(shè)置鋼筋網(wǎng)，鋼網(wǎng)距離護(hù)坡宜控制在3 cm～6 cm之間，與錨桿連接牢固后噴漿作業(yè)。

4.3 噴射混凝土

噴射混凝土是通過混凝土噴射機(jī)，用壓縮空氣做動(dòng)力，沿著管道將混合料壓送到噴頭處，與水混合后，以較高的速度噴射到土體上凝結(jié)硬化的一種新型支護(hù)形式。

1)施工配合比。

(水泥+XPM)∶砂∶石∶水∶調(diào)凝劑=(1+0.1)∶2∶2∶0.45∶4%。

2)原材料規(guī)格性能及要求。

a.水泥選用不低于32.5普通硅酸鹽水泥，礦渣水泥、火山灰水泥不宜用做噴射混凝土的材料。過期、受潮結(jié)塊或混合的水泥不得使用。

b.砂采用中砂或中粗砂，細(xì)度模數(shù)不宜大于2.5 mm，細(xì)砂會(huì)增加水泥用量，增加混凝土的收縮和降低混凝土的強(qiáng)度，砂子使用前要過篩，含泥量超過3%時(shí)，要用水沖洗，含水率不大于5%～7%。噴射混凝土用砂技術(shù)要求見表1。

c.采用堅(jiān)硬的河卵石或碎石，石子使用前應(yīng)過篩，顆粒不宜大于15 mm，級(jí)配要適中。噴射混凝土用石技術(shù)要求見表2。

d.調(diào)凝劑摻量必須嚴(yán)格控制，而且在噴射前的最短時(shí)間內(nèi)加入，盡量做到隨攪隨噴，摻量為水泥重量的4%，要求3 min～5 min初凝。

e.水必須采用飲用水，不宜含有雜質(zhì)、污水、pH值大于4的酸性水和硫酸鹽含量按SO3計(jì)超過水重1%的水都不允許使用。

表1 噴射混凝土用砂技術(shù)要求

表2 噴射混凝土用石技術(shù)要求

3)噴射要求及措施。a.材料的攪拌與摻量。首先，測(cè)定每車料所用的砂子、石子、水泥的重量，然后將石子隔離加水，待石子潤濕后一次加入XPM外加劑、砂子、水泥。拌料要均勻，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為：手握成團(tuán)，松手即散，用嘴吹起，沒有浮塵，XPM外加劑摻量為水泥重量的5%(Ⅱ型)。b.原材料最好按重量稱重法，稱量的允許偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：水泥、XPM外加劑和調(diào)凝劑的數(shù)量偏差±2%；砂石重量偏差均不超過3%。c.采用人工攪拌，攪拌次數(shù)不得少于3次。d.混合料宜隨拌隨用，存放時(shí)間不得超過2 h，調(diào)凝劑在噴射機(jī)中加料時(shí)均勻加入。

4)施工工具。噴漿機(jī)的性能應(yīng)符合下列要求：a.密封性能良好，輸料連續(xù)均勻。b.生產(chǎn)能力混合料為3 m3/h～5 m3/h。c.輸送距離：水平面不大于100 m，垂直面不大于30 m。d.噴槍：雙水環(huán)錐形噴頭，噴槍上設(shè)置雙水環(huán)。環(huán)上鉆有微孔，水壓射出的水流形成負(fù)壓攪拌，水流呈交叉網(wǎng)狀，充分濕潤物料。e.輸料管應(yīng)能承受0.8 MPa以上的壓力，并有良好的耐磨性能。f.選用的空氣壓縮機(jī)必須能滿足噴射機(jī)工作風(fēng)壓和耗風(fēng)量的要求。g.供水設(shè)施應(yīng)保證噴頭處的水壓為0.15 MPa～0.25 MPa。

5)噴前準(zhǔn)備工作。a.清除開挖面的浮土、浮石以及護(hù)坡墻角的巖土渣堆積物。b.用高壓風(fēng)沖洗受噴面，對(duì)遇到易潮解、泥化的巖面，應(yīng)用高壓風(fēng)清洗巖土面。c.埋設(shè)控制噴層厚度的標(biāo)志。d.噴射機(jī)司機(jī)與噴射手不能直接聯(lián)系時(shí)，應(yīng)配備聯(lián)絡(luò)設(shè)備。e.作業(yè)應(yīng)有良好的通風(fēng)和足夠的照明。f.機(jī)械設(shè)備、風(fēng)、水管路和電纜線路等進(jìn)行全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)。g.對(duì)收集回彈物所需的風(fēng)筒布及量具鋪設(shè)準(zhǔn)備。h.現(xiàn)場(chǎng)取樣的試斗檢查，刷油等放置妥當(dāng)。

6)噴射作業(yè)。a.首先檢查混合料的攪拌是否均勻，人工搭配是否合理及配合噴射手的照明措施是否合適。b.選擇受配面分段分片依次進(jìn)行，噴射順序應(yīng)自下而上，噴射旋轉(zhuǎn)速度摻XPM材料應(yīng)慢于空白不摻速度的2/5。c.作業(yè)開始時(shí)，應(yīng)先送風(fēng)、水、電；再給料，結(jié)束時(shí)應(yīng)先停料，待料噴完后再關(guān)電、水、風(fēng)。d.供料應(yīng)連續(xù)均勻，調(diào)凝劑的摻配必須均勻撒入料斗內(nèi)。e.工作風(fēng)壓應(yīng)滿足噴頭處的壓力0.1 MPa～0.15 MPa左右，水壓在0.2 MPa，水壓大于風(fēng)壓。采用移動(dòng)式空壓機(jī)送風(fēng)壓力應(yīng)在0.65 MPa左右，垂直距離每增加10 m適當(dāng)增加風(fēng)量。f.噴頭與受噴面應(yīng)垂直，宜保持0.6 m～1.5 m距離。g.噴射手應(yīng)嚴(yán)格掌握水灰比，保持混凝土表面平整，呈濕潤光澤，無干斑或滑移流淌現(xiàn)象是最佳水灰比。h.由于噴射料中水泥和速凝劑對(duì)人體皮膚有腐蝕作用，所以在帶風(fēng)工作面加料時(shí)應(yīng)避免頂風(fēng)作業(yè)。避免工人出汗粘上物料，腐蝕皮膚，噴射手應(yīng)戴風(fēng)鏡保護(hù)眼睛。

5 施工效果及綜合效益分析

在生活垃圾填埋工程中通過采用錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)，使得整個(gè)土體更加穩(wěn)定，形成整體加固層，有效地防治了垃圾填埋場(chǎng)廢液的滲漏及對(duì)地下水、地下環(huán)境的污染，滿足了工程的防滲、防污染要求。噴射用混凝土通過摻加XPM納米外加劑，可有效改善混凝土性能，回彈率由常規(guī)的35%～50%降至6%～8%，減少浪費(fèi)，降低施工成本。同時(shí)混凝土強(qiáng)度可提高1倍～2倍，粘結(jié)力可提高5倍，一次可噴厚35 mm～70 mm，而且減少水灰比，降低水化熱峰值，水泥、石子結(jié)合為一體，抗?jié)B且二次水化封堵泌水。利用XPM納米材料的布朗運(yùn)動(dòng)活潑，使混凝土的堆積密度改變，密實(shí)度增加，促進(jìn)凝結(jié)速度。使水泥、混凝土的孔隙率從75 000A降到100A，水分子滲透是250A開放性的孔，空氣分子160A，所以抗?jié)B指標(biāo)S40，400 m水頭的壓力滲透0.33 mm。使混凝土成為了抗?jié)B、高強(qiáng)、粘結(jié)力高、不透水性好的無機(jī)防滲剛性材料，常規(guī)Ca(OH)2占混凝土體積4.2%(90 d)，混凝土的耐久性成倍提高，而且噴射一次成型，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了勞動(dòng)力的投入。施工粉塵降低50%，回彈低，節(jié)約施工成本，使工人的勞動(dòng)環(huán)境大大改善，給社會(huì)帶來巨大的綜合效益。

6 結(jié)語

綠色建筑及建筑的綠色施工已是當(dāng)下建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，越來越多的城市建設(shè)環(huán)保、節(jié)能工程，在現(xiàn)代城市建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)工程。同時(shí)，隨著建筑技術(shù)的不斷創(chuàng)新，新材料、新工藝和新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，在防滲工程中應(yīng)采取更有效、更環(huán)保的施工技術(shù)，以滿足工程的防滲漏要求，以保證生態(tài)環(huán)境不受污染。

[1] 王鐵夢(mèng).工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1998.

[2] 熊大玉.混凝土外加劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3] 劉惠珊.地基基礎(chǔ)工程[M].北京:中國計(jì)劃出版社 2002.

[4] 鄭穎人.邊坡與滑坡工程治理[M].北京：人民交通出版社，2007.

[5] 江正榮,何富遠(yuǎn).土層錨桿工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

On application of anchor sprayed concrete support in anti-seepage projects

Li Zhifang

(ShanxiNo.1ConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with the geological conditions of some garbage disposal plant, the paper makes out the anchor-bolted anti-seepage governance method for the anchor sprayed anti-seepage concrete, and illustrates the construction method and quality control measures from the holing, bolted suspension, and sprayed concrete, so as to achieve better economic and social benefits.

garbage disposal plant, anchor rod, concrete, sprayed work

1009-6825(2016)27-0052-02

2016-07-13

李止芳(1978- )，女，高級(jí)工程師

TU472

A