摘要：本文通過工程實(shí)例，分析了噴射混凝土在變電站挖方邊坡的具體應(yīng)用，從中可以基本了解噴射混凝土的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞： 噴射混凝土 變電站 邊坡 設(shè)計(jì) 施工

1 概述

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將一定比例配合的水泥、砂、石等拌合料，通過管道以高速噴射到受噴面（巖面、土層面、建筑結(jié)構(gòu)物或模板）上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土。

噴射混凝土不是依賴振動(dòng)來搗實(shí)混凝土，而是在高速噴射時(shí)，由水泥與骨料的反復(fù)連續(xù)撞擊而使混凝土壓密，同時(shí)又可采用較小的水灰比，因而它具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的耐久性。特別是與巖層、混凝土、磚石、鋼材有較高的粘結(jié)強(qiáng)度，可以在結(jié)合面上傳遞拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。噴射法施工還可在拌合料中加入各種外加劑和外摻料，大大改善噴射混凝土的性能。噴射法施工可將混凝土的運(yùn)輸、澆筑和搗固結(jié)合為一道工序，不要或只要單面模板；可通過輸料軟管在高空、深坑或狹小的工作空間向任意方位施作薄壁的或復(fù)雜造型的結(jié)構(gòu)，工序簡單，機(jī)動(dòng)靈活，具有廣泛的適應(yīng)性。

2 適用范圍

噴射混凝土在力學(xué)與工藝方面具有一系列現(xiàn)澆混凝土不能比擬的特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，主要有以下方面：

⑴地下工程：礦山巷道、交通隧道、水工隧道、地鐵及各類用途的洞室的支護(hù)襯砌。

⑵巖土工程：邊坡、基坑、水庫、堤岸渠道、水池等工程的護(hù)壁。

⑶異形薄壁結(jié)構(gòu)工程：各類用途的薄殼屋頂?shù)慕ㄔ臁?/p>

⑷修復(fù)加固工程：橋梁、海堤、大壩、碼頭、冷卻塔、煙囪及房屋建筑的加固，以及由于化學(xué)腐蝕、火災(zāi)、地震、爆破沖擊、超載或施工不良等因素造成損傷的建筑結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)。

⑸防護(hù)工程：各類鋼結(jié)構(gòu)的防火防腐層。

⑹耐火工程：煙囪及各類熱工爐窯的建造與修補(bǔ)。

本文結(jié)合實(shí)例，主要針對噴射混凝土在變電站巖土邊坡中的具體應(yīng)用以及設(shè)計(jì)、施工值得注意的問題。

3 工程實(shí)例

3.1工程概況

某35kV變電站位于廣西桂平市紫荊鎮(zhèn)西側(cè)的山坡上，距桂平市約28km。站內(nèi)場平標(biāo)高為105.32～105.42m，坡頂最大高程123.5m，挖方區(qū)邊坡最大高度18.08m。根據(jù)相應(yīng)邊坡專題報(bào)告：斷裂帶與站址區(qū)的最近距約5km，因此對站區(qū)及邊坡的穩(wěn)定影響不大。根據(jù)鉆探資料，邊坡土層由上而下為：

①層表土：灰褐色，稍濕，松軟狀，成份主要為粘性土，含少量植物根系及腐植質(zhì)，層厚一般為0.4m。

②層粘土：黃色，硬塑狀，切面光滑，無搖振反應(yīng)，干強(qiáng)度及韌性高。局部含粉砂質(zhì)泥巖角礫，厚度為2.80～4.10m。

③層全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：灰褐色，硬塑狀，局部夾頁巖。巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認(rèn)，有殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，干鉆易鉆進(jìn)，巖芯呈粉質(zhì)粘土狀。切面光滑，無搖振反應(yīng)，韌性及干強(qiáng)度較高，厚度8.70～13.60m。

④層強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖：灰褐色，泥質(zhì)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～薄層狀構(gòu)造。巖體較破碎，裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，用鎬可挖，干鉆不易鉆進(jìn)，巖芯呈短柱狀，未揭穿，最大揭露厚度為4.60m。

上述各土層的物理力學(xué)指標(biāo)見表1

表1 各土層的物理力學(xué)指標(biāo)

指標(biāo)

①土層

②土層

③土層

④土層

承載力特征值（kPa）

90

200

240

400

內(nèi)摩擦角（度）

8.3

11.2

30

內(nèi)聚力（kPa）

50

54.5

70

壓縮模量（MPa）

6.8

7.0

14.0

天然重度（KN/m？）

18.0

18.4

18.9

19.2

飽和重度（KN/m？）

18.5

18.8

19.4

19.8

圖1 鉆孔柱狀圖

3.2人工邊坡開挖坡比

根據(jù)鉆孔資料和本次野外實(shí)地調(diào)查附近近期開挖的邊坡坡度，現(xiàn)提出邊坡各土巖層的邊坡容許坡度值如下：

⑴②層粘土按1：1.5。

⑵③、④層泥巖按1：0.86

由于挖方區(qū)邊坡最大高度18.08m，考慮設(shè)置一個(gè)臺階兩級邊坡，由下而上每級邊坡高度為8.0m、10.08m，坡比分別為1：0.86、1：1.5，臺階平臺（馬道）寬度為2.0m。

圖2 邊坡開挖情況 圖3 掛網(wǎng)噴混凝土后的效果（一）圖4 掛網(wǎng)噴混凝土后的效果（二）

3.3邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)鉆探資料，場地邊坡主要由粘土②、全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖③和強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖④組成，屬多層結(jié)構(gòu)邊坡。根據(jù)表1參數(shù)及上述坡比及臺階平臺的設(shè)置，利用北京理正巖土計(jì)算軟件按圓弧穩(wěn)定分析法（瑞典條分法）進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果為滑動(dòng)安全系數(shù)=1.47。

根據(jù)邊坡類型和變電站的重要性，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2002的有關(guān)規(guī)定，勘察場地的邊坡安全等級為一級，相應(yīng)的安全系數(shù)應(yīng)為1.30。

由以上結(jié)果可以看出該邊坡是穩(wěn)定的。然而由于組成邊坡的巖土層易受雨水沖刷滲透，給永久性的邊坡失穩(wěn)帶來極大的隱患，必需采取相應(yīng)的防護(hù)措施。綜合考慮地質(zhì)、水文氣象條件、現(xiàn)場施工條件、當(dāng)?shù)亟ú牡墓?yīng)情況、為縮短工期、以及本著安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工的原則，護(hù)坡形式采用掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)坡。

3.4施工工序

掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)坡施工工序如下：

準(zhǔn)備工作（按照坡比開挖坡面；清理坡面浮土等）→打孔（根據(jù)設(shè)計(jì)要求和土質(zhì)情況，定出孔位，做出標(biāo)記；安裝鉆頭打錨孔，孔深比錨固深度深200mm）→灌漿（用高壓水將孔中的浮土清洗干凈，插入鋼釬，灌入M10水泥砂漿固定鋼釬）→綁扎（當(dāng)固定鋼釬的砂漿強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)，將預(yù)制鋼絲網(wǎng)框條架按設(shè)計(jì)要求安裝在邊坡鋼釬上，綁扎焊接牢固后，立即安裝綁扎鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)應(yīng)距坡面有一定距離，一般為10mm）→噴射混凝土并覆蓋養(yǎng)護(hù)（埋設(shè)標(biāo)志，待坡面稍干后，開始噴射混凝土）。

3.5材料要求

⑴噴漿護(hù)坡采用的砂漿強(qiáng)度不應(yīng)低于M10，混凝土強(qiáng)度不應(yīng)低于C20。

⑵砂應(yīng)采用純凈的中粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.5，含土量不超過5%，含水率以4%～6%為宜。

⑶粗骨料應(yīng)采用純凈的堅(jiān)硬耐風(fēng)化碎石或卵石，且級配良好，粒徑不宜大于15mm。如采用堿性速凝劑時(shí)，不得采用含有活性二氧化硅的石料。

⑷一般情況下，凡適合飲用的水均可作為拌合水。對硫酸鹽含量超過0.1%、氯含量超過0.5%，并且含有糖分或有機(jī)懸浮質(zhì)的水不能作為拌合水。

⑸噴射混凝土如需用早強(qiáng)劑和速凝劑作為外加劑，則外加劑應(yīng)根據(jù)工程需要合理選用，外加劑添加量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定。

⑹為防止混凝土產(chǎn)生離析、回彈率過高等情況發(fā)生，混凝土的配合比宜采用連續(xù)級配的集料，按照泰波公式設(shè)計(jì)：P=100×（d/D）n。

式中P—孔徑為d時(shí)通過的百分率（按質(zhì)量計(jì)）；

d—要計(jì)算的某些集料粒徑（mm）；

D—集料最大粒徑（mm）；

n—實(shí)驗(yàn)指數(shù)，n=0.3～0.6。

⑺鋼釬采用φ18～25螺紋鋼筋（HRB335或HRB400），框條采用圓鋼筋（HPB300），鋼絲網(wǎng)采用φ2普通鍍鋅鋼絲，綁扎鋼絲采用采用φ0.5～1.0普通鋼絲。

3.6注意事項(xiàng)

⑴鋼釬使用前應(yīng)平直、除銹、除油。

⑵砂漿應(yīng)拌和均勻，隨拌隨用。一次拌和的砂漿應(yīng)在初凝前用完，并嚴(yán)防石塊、雜物混入。

⑶采用機(jī)械噴射，鋼釬錨固深度及網(wǎng)眼目數(shù)視邊坡巖石性質(zhì)和風(fēng)化程度而異，錨固深度一般為0.7～1.0m。鋼絲網(wǎng)間距為200mm或250mm。

⑷噴射混凝土厚度100～200mm為宜，分2～3次噴射。

⑸沿框條延伸方向每隔10～12.5m設(shè)伸縮縫一道，縫寬20mm，用瀝青麻絲或低發(fā)泡聚乙烯板填塞。

4 結(jié)束語

該邊坡于2010年7月底開始施工，于8月底竣工驗(yàn)收并交付使用，較之常規(guī)的漿砌片石護(hù)坡大大縮短工期并節(jié)約投資。運(yùn)行至今效果良好。通過以上工程實(shí)例，筆者總結(jié)了噴射混凝土在變電站邊坡應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意下列問題：

⑴噴射混凝土護(hù)坡適用于邊坡坡率緩于1：0.5、易風(fēng)化但未遭風(fēng)化的巖石邊坡。掛網(wǎng)噴射混凝土護(hù)坡則適用于坡面為破碎結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)巖石或風(fēng)化巖邊坡。

⑵一級邊坡及超限邊坡必須進(jìn)行專門的邊坡巖土工程勘察。在查明邊坡工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，確定邊坡類別和可能的破壞形式；提供邊坡設(shè)計(jì)所需的計(jì)算參數(shù)值；評價(jià)邊坡的穩(wěn)定性，提出不穩(wěn)定邊坡的整治措施和監(jiān)測方案的建議。

⑶噴射混凝土護(hù)坡坡頂需設(shè)置截水溝、坡腳需設(shè)置排水溝、坡面須按2～3m間距呈梅花形布置泄水孔?？梢杂行Х乐雇饨缬晁疂B入坡體，也可以將坡體內(nèi)的水通過泄水孔排至外面，從而確保邊坡的長期穩(wěn)定。

⑷為避免噴層收縮開裂，改善受力時(shí)噴射混凝土應(yīng)力分布的均勻性，并增強(qiáng)噴層抵抗巖塊剪切的能力，一般應(yīng)采用鋼筋網(wǎng)噴射混凝土或噴射鋼纖維混凝土。

⑸在噴射混凝土施工中或完成后，應(yīng)盡可能快地對噴射混凝土缺陷做出修補(bǔ)，除去和取代存在分層、蜂窩、紋理、空隙等缺陷。

參考文獻(xiàn)

[1] 《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，GB50330-2002

[2] 《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，GB50086-2001