高原条件下边坡锚喷支护施工研究

郭昆鹏

摘 要：锚喷支护施工技术作为一项新型的边坡支护技术，在工程建设中具有非常重要的作用，尤其是针对地质条件困难、地理环境复杂的条件下的工程就显得尤为重要。锚喷支护施工技术凭借其较小的开挖面积、便捷的施工环境、时间较短的工期以及较好的防护效果等优势，为使工程建设安全、稳定、有效的进行创造条件。基于此点，该文将以西藏自治区扎曲果多水电站工程为例，就如何在高原条件下切实有效地进行水电站坝下边坡锚喷支护施工进行分析和研究。

关键词：高原条件 边坡锚喷支护 施工 坝下边坡

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0103-02

锚喷支护技术是一种有效的岩石边坡坡面工程防护措施，其主要依靠锚杆、钢丝网、喷射混凝土共同负荷来提高边坡岩体的结构强度和抗变形刚度，从而增强整个边坡的稳定性和耐久性，避免陡岩边坡出现坠石、崩塌、滑落等病害。这充分说明了锚喷支护技术具有较高的应用性，尤其是在边坡岩体方面。在我国西藏自治区扎曲果多水电站建设的过程中，因为受地理环境、气候环境的影响，使得水电站堤坝边坡建设的稳定性、安全性受到严重影响[1]。

1 工程概况以及高原地区环境简介

1.1 工程概述

位于西藏自治区昌都县的扎曲果多水电站，为扎曲规划的第二个梯级，属于三等工程，工程规模为中型。因设定水电站的坝址以上控制流域面积为33，470 km2，并且坝址多年平均流量303 m3/s，多年平均径流量95.7亿m3，所以果多水电站采用隧洞导流，上、下游围堰一次拦断河床的导流方式，导流标准为全年10年一遇洪水，流量就会达到2100 m3/s。导流隧洞一条，布置于左岸，过流断面尺寸11.5m×14.0m（宽×高），隧洞全长547.00 m，进口明渠长48.45 m，出口明渠长72.24 m，进出口高程分别为3，362.00 m、3，360.00 m。为了保证扎曲果多水电站可以长期安全、稳定、坚固的使用，决定对坝下边坡进行支护施工，提高堤坝的坚固性，以便堤坝可以抵抗大流量的洪水[2]。

1.2 工程高原地区环境的说明

因为此次水电站堤坝支护工程地处于西藏自治区，这使得此次工程施工需要面对高原条件，这对工程建设加大了难度。为了尽量保证后续工程建设可以稳定进行，在此需要详细说明工程高原地区环境。

1.2.1 水文气候

根据昌都气象站资料统计，西藏自治区扎曲果多的水文气候比较极端化，也就容易出现极端高温或低温的情况，高温能达到33.4℃，低温能达到-20.7℃，并且该地区昼夜温差较大，最大温差可能达到18.8℃。年日照时数为2.289 h，多年平均降水量为449.5 mm，多年平均蒸发量为1.637 mm。此种水文气候，对于边坡锚喷支护施工作业的影响较大，所以在具体进行工程施工时应当慎重考虑水文气候因素。

1.2.2 地理条件

扎曲果多水电站的进水口基础所处地层为J1ch2中厚层砂岩、粉砂岩与紫红色泥岩、粉砂质泥岩互层。从地层结构上来看，岩层中有夹层发育，这使得岩层的坚固性降低。进水口洞脸边坡为横向坡，上游侧边坡为逆向坡，利于边坡稳定，但可能存在裂隙面与开挖面不利于组合的块体滑移，开挖后需要及时进行支护处理；进水口下游侧边坡为顺向坡、边坡稳定性较差。另外，因为导流隧洞施工穿越了地层，即中厚层砂岩、粉砂岩、紫红色泥岩、粉砂质泥岩互层，这使得岩层中后段出现断层的情况。因此，在水电站坝下边坡锚喷支护施工的过程中，应当慎重考虑地理条件，为使扎曲果多水电站长期有效应用创造条件。

2 边坡锚喷支护的作用机理

边坡锚喷支护技术作为一种新型的边坡支护技术，之所以能够在边坡支护中起到非常重要的作用，提高边坡的稳定性、坚固性，主要是边坡锚喷支护采用锚杆和喷射混凝土面板组成支护与围岩相连接，促使两者可以共同形成一个承载结构，调整围岩的应力分布，避免围岩变形，使围岩的稳定性、坚固性得以提高。其实，在边坡锚喷支护技术应用中关键是强化围岩的二次强度，促使围岩二次应力合理化，如此围岩将再次保持良好的受力状态，那么在围岩上层完成的工程将会长期坚固、稳定、安全的运用。

综合上文边坡锚喷支护技术作用机理的分析，可以充分说明此种技术具有多种优点，使其在工程建设中发挥作用。边坡锚喷支护技术具有的优点，主要表现为：其一，喷层应用性强。因锚喷支护主要利用锚杆和喷射混凝土面板做成支护，为了使支护可以与围岩有效结合，强化围岩的承受荷载，在施工中一定要注意提高喷层的高粘附性，促使喷层的应用性得以提高。其二，减少岩块脱落。因锚喷支护主要是利用混凝土面板来接触岩层，如此可以使岩层收到面板的保护，不会受到锚杆的作用，而使岩块位移或脱落。其三，节约支护施工投资成本与劳力。从上文锚喷支护作用机理已经充分说，锚喷支护施工比较简单，并且不需要大量的人力、物力、财力。这充分说明了锚喷支护技术的应用可以有效节约资金和劳力。

3 边坡防护中需要考虑的主要问题

基于以上对西藏自治区扎曲果多水电站坝下边坡支护工程的概述及高原条件说明，在坝下边坡锚喷支护工程施工中充分考虑各个方面，如若考虑不周，工程施工就容易受某些因素影响。

3.1 边坡稳定问题

保证边坡稳定是边坡锚喷支护施工的基础工作。这里所说的边坡稳定，包括边坡内部结构稳定及边坡表面稳定。因扎曲果多水电站建设中采用了异流隧洞方式，这使得地层岩层中后段存在断层的情况，因此边坡的稳定性并不是很高。另外，受高原条件影响，边坡表面经常会受到雨水冲刷，这使得边坡在温度变化的影响下，表面软岩土风化、破碎的情况比较严重，间接影响边坡的稳定性。

3.2 喷射混凝土耐久性问题

水电站坝下边坡支护施工中采用锚喷支护技术，就需要慎重考虑喷射混凝土耐久性问题。因锚喷支护主要运用锚杆和喷射混凝土板面作为支护，而喷射混凝土容易受到气候环境的影响，日温度差过大或天气过于寒冷都会影响喷射混凝土耐久性。而在高原上这两种水文气候却是时常存在的。因此，慎重考虑喷射混凝土耐久性是非常必要的。

3.3 环境保护问题

在我国越来越注重环境保护的今天，工程建设应尽量降低对环境的影响，尽可能避免自然环境受到工程建设的破坏。所以，高原条件下进行边坡锚喷支护施工是非常必要的。

4 边坡锚喷支护施工的技术保障

4.1 边坡锚喷支护施工方案分析

为了使边坡锚喷支护技术可以在扎曲果多水电站工程中得到有效应用，在具体进行工程施工之前，需要结合当地高原条件、输电站工程实际情况以及技术，制定科学、合理、实用的边坡锚喷支护施工方案，为后续有序地、合理地进行边坡锚喷支护施工做好铺垫。根据地质条件对边壁受力状态尽可能准确地分析，以及以所掌握的地质情况、水文气候，规划设计施工方案，认为此次工程施工中采用喷锚支护，边坡比为1∶0.4，布置15层锚杆，成孔孔径均为55mm，将锚杆与挂网钢筋绑扎固定，最终呈方型。再利用强度为20的混凝土进行喷射处理，保证其喷射厚度为80 mm，使其与围岩有效结合，强化围岩的承载结构。

4.2 边坡锚喷支护施工工艺

基于以上边坡锚喷支护施工方案，所制定的施工工艺流程主要为：边坡边线定位→边坡修整、清理→锚杆成孔→锚杆安装→钢筋网绑扎→喷射速凝细石砼[10]。

4.3 边坡锚喷支护施工

4.3.1 边坡边线定位

边坡边线定位是边坡锚喷支护施工最基础、最基本的施工环节，其看似简单，但若出现偏差将影响边坡支护施工效果。所以，在具体进行边坡边线定位时施工人员一定要根据设计图纸及水电站坝下实际情况，合理测量，科学、标准地进行边坡边线定位。

4.3.2 修整、清洁边坡

为了保证喷射速凝细石砼效果良好，在完成边坡边线定位后，需要对边坡进行修整和清洁。即对边坡凹凸不平的情况，进行挖土填土处理，使边坡表面平整；对于边坡清理，则是根据喷射凝细石砼施工要求，对整个边坡进行清理，为提高边坡喷射凝细石砼效果良好创造条件。在此需要说明的是，因此次工程施工是在高原条件下进行，施工人员需要克服低温、缺氧、天气多变等自然条件，所以在工程施工中适当减少日工作时间，与此同时做好施工现场通风工作及安全防范工作，如若施工人员在修整、清洁边坡时出现缺氧、生病等情况，及时救治施工人员，避免施工人员生命安全受到威胁。

4.3.3 锚杆成孔

因边坡锚杆支护施工方案中要求锚杆成孔直径为55 mm，所以在锚杆成孔施工的过程中，施工人员应当合理选用机械设备，保证其钻孔直径为55 mm，并在钻孔中能够适当转变钻孔，以便在钻孔中受到岩石阻碍，及时选择适合的钻头加以处理。

4.4.4 锚杆安装

为保证锚杆可以合理的、标准的安装到钻孔之中，施工人员需要结合施工图纸及施工要点，明确锚杆长度、强度、质量、材质等方面的要求，并按照此要求选用适合的锚杆。为保证锚杆注浆后可以使锚杆固定在钻孔中，需要对锚杆表面进行除锈、清油处理；对水泥浆的配置进行严格控制，如选择优质的硅酸盐水泥等。在具体进行锚杆注浆的过程中，施工人员一定要按照施工要求，规范的运用注浆机对钻孔中锚杆进行注浆施工。在此需要说明的是，高原条件下锚杆注浆容易受到低温或大雨的影响，使锚杆注浆施工质量降低。为了避免此种情况发生，在锚杆注浆时施工人员应当做好防雨工作；在锚杆注浆时可以泥浆中添加适量的速冻剂，促进锚杆泥浆快速凝固，降低其受冻的可能性。

4.3.5 钢筋网绑扎

利用挂网钢筋与锚杆绑扎成钢筋网是整个边坡锚喷支护施工中最重要的施工环节之一。为了保证锚杆与挂网钢筋绑扎，在具体施工的过程中挂网钢筋全坡面需要由钢筋绑扎而成，为了增加面板的整体强度，横向设1Φ16 Ⅱ级钢筋加强筋、纵向设 1Φ16 Ⅱ级钢筋加强筋，纵横向加强筋与锚杆焊接。在钢筋网绑扎施工中，笔者需要说明的是横向和纵向钢筋的等级要求不同，在具体进行钢筋网绑扎施工之前，工作人员一定要根据施工要求，选择适合等级的钢筋；在钢筋布设时施工人员要详细分析锚杆的锚固力及其在整个钢筋网上的分布，从而保证锚杆的锚固力可以均匀的分布在钢筋网上，提高整个钢筋网的应用性。

4.3.6 喷射速凝细石砼

在向钢筋网进行喷射速凝细石砼施工的过程中，施工人员应当重点控制两方面：其一是喷射混凝土耐久性的强化。其二就是喷射速凝细石砼施工的控制。

（1）喷射混凝土耐久性的强化。

为了保证喷射混凝土耐久性满足施工要求，根据设计要求及高原条件，选择优质的混凝土材料。也就是在配制混凝土材料的过程中，计算骨胶比时结合高原多年冻土特点，来合理调整水泥和骨料的比例，确保两者用量适中，以此来提高混凝土强度，增强其抗冻能力；选用优质的且适量的防冻剂，添加到混凝土中，可以提高混凝土抗裂性能；为了使喷射混凝土与冻土围岩紧密结合，在混凝土中掺加纤维材料，如聚丙烯纤维网，可以增加喷射混凝土与围岩的粘结强度。

（2）喷射速凝细石砼施工的控制。

喷射速凝细石砼施工的控制则是施工人员要按照施工要求，采用喷射方法制备的混凝土，利用喷射机来喷射混凝土，使喷射混凝土粘结在冻土围岩上。因此，在喷射速凝细石砼施工中，应注意控制以下几点。

其一，选用适合的喷射机。正常工程建设中选用的喷射机并不适用于西藏工程中，因此为了适用于高原地区缺氧、抵押环境，需选用能在高寒缺氧情况下，实现低温启动，效率不下降，速凝剂计量添加系统能自动加热，并且健康、安全运行的喷射机械。

其二，喷射混凝土的搅拌。因为西藏气候寒冷，即便是暖季施工，气候温度也在0℃左右。在此种情况下，保证喷射混凝土施工质量达标，就应当对喷射机中混凝土的温度予以控制，使混凝土温度不会过高，喷射混凝土导致冻土融塌；混凝土温度不会过低，导致混凝土冻裂。所以，根据施工图纸设计要求，严格控制喷射混凝土搅拌物的温度。

其三，加强强度检查。监督检查人员根据《锚杆喷射混凝土施工支护技术规范》中的规定，对每喷射20 m制取喷射大板试件进行严格的检查、验收，确保喷射厚度、回弹量、围岩冻土坍落度等方面都在控制范围内。

5 边坡锚喷支护施工技术及质量保证措施

在技术方面要进行提高和强化需要对高边坡的位置以及相关的地形地势进行观察分析，全面落实测量工作，尤其针对位移部分和一些沉降观测点部分的设置，必须按照工程的相关规定和设计计划进行。另外，对变形观测的方案需要更加全面的掌握，清楚方案中所涉及到的技术方法，然后对边坡的外形进行观察，以此来推进支护工作的开展和其他施工工作的进行。在施工工作开始之前，需要对进场的材料进行检验，分别从材料的质量、规格和生产日期上进行检查，并且对一些材质特殊的施工材料，需要进行化验，只有合格的产品才能被利用。

在质量方面，施工中需要设计关于锚喷支护的方案。因此在工程施工开始以前，需要对方案进行分析和研究。由工程的总负责人和项目管理人员对资料以及设计图纸进行检查校验，确认方案的可行性以后投入使用，并在此以后不能对施工方案进行随意更改。只有这样才能准确的保证水准点和工程坐标的位置。

6 结语

综合以上对高原条件下边坡锚喷支护施工的研究，笔者认为锚喷支护技术的确可以在高原条件下切实有效地应用于工程中，提高边坡的稳定性、坚固性。但要想使锚喷支护技术可以在边坡支护施工中发挥作用，要求施工单位结合高原条件及锚喷支护技术的特点，合理规划施工方案，进而按照施工方案、施工图纸、施工要求，有序、合理地进行施工，这必然会提高高原条件下边坡锚喷支护施工质量。

参考文献

[1] 张钟凯.锚喷支护技术在深挖方边坡防护工程中的应用[J].科技致富向导，2014（5）：164.

[2] 朱宝君，宋运波.浅谈高海拔地区陡峭边坡锚喷支护施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2014（31）：1657-1659.