边坡支护施工技术在肯尼亚某大坝工程中的应用

邓 强，裴占龙，田青青（苏州中材建设有限公司，江苏 昆山 215300）

1 工程概况

本项目位于非洲东部，肯尼亚东南部，各项基础设施都比较薄弱。肯尼亚东南毗邻印度洋，海岸线长536km。全年气候分为雨季与旱季，每年的3～6月、10～12月为雨季，其余为旱季。工程所在地位于首都内罗毕附近，其气候温和，年平均气温17.7℃，年降雨量约1049mm。坝址建于Thwake河与Athi河交互汇下流1km处，处于旱季时Athi河河面宽约65 m，水深平均0.6 m，流速约0.25 m/s；Thwake河属于季节河，枯水期基本无水。地下水水力梯度朝向河流系统，在干旱季节和雨季之间的水平上波动。主含水层是断裂岩体。

本项目通过修建一座混凝土面板堆石坝蓄水，开发Athi河水资源，以实现供水、发电和灌溉一体化功能。我公司负责施工的溢洪道长度约1 700 m，起止桩号K0+000～K0+1 700，最大开挖高度约为500m，底板上游坡度为0.1%，下游为1∶10，开挖底面最高点高程EL907，典型边坡坡比1∶0.5、1∶1及1∶2，典型边坡高度为8 m，其中土方开挖316.37万m³，石方开挖量为261.83万m³，钻孔的水压试验表明在断裂岩体的整个坝址具有非常高的渗透性。吕荣值高达307 uL，且单个钻孔的局部变异性较高。

2 边坡支护施工

2.1 施工工艺

本工程在前期开挖土石方时，已经完成边坡土石方整体开挖和边坡爆破。

施工流程：施工准备→测量放线→搭设施工脚手架及施工平台→脚手架验收→人工清理边坡→坡面验收→由上至下钻孔、清孔→锚孔验收→锚杆安装、锚杆验收→锚孔注浆→嵌设排水管→挂钢筋网片、加强筋施工→网片及加强筋钢筋验收→喷射砼（厚度100 mm，分层喷射）→砼养护→锚杆抗拔力试验（施工时要按规范及图纸要求预留）→脚手架拆除→边坡锚喷支护工程验收。

边坡支护典型横断面图见图1，效果图见图2。

图1 标准支护形式

2.2 支撑脚手架架施工

（1）脚手架架在地面，第一层锚杆施工完毕以后，再逐层搭设支架进行上部施工。既有边坡采用沿坡面搭设双排脚手架，开挖后的边坡沿开挖后的坡面搭设双排脚手架。搭设尺寸为：立杆的纵距为1.5m，立杆的排距为1.2m，横杆步距为1.5m，立杆采用单立管；内排架距离坡面距离为0.50m；扫地杆距地面尺寸为10cm，见图3。

图2 项目效果图

（2）为保证脚手架搭设在稳固的基础上，开挖后的边坡首先要把脚手架立杆基础平整夯实，具有足够的承载力和稳定性；既有边坡的脚手架分层搭设，每一层搭设以既有平台为基础平台，高度大约10m。搭设坡面脚手架之前，根据既有边坡平台的现状，决定是否需要设立杆插筋（马道平台较宽阔的，岩石状况好，可以不设立杆插筋；马道平台较窄，搭设施工脚手架之前需要设一排固定立杆的插筋，外排立杆直接套入插筋中，保证脚手架基础的稳定性）。

（3）为保证脚手架不倾倒，主要以拉结系统锚杆的方式，附带在坡面岩石上打入Φ25mm连壁锚杆，L=2.0 m，入岩1.5 m，外露0.5 m，间排距5.4 m×4.50m，并在适当距离打入插筋，用Φ8mm的钢筋将脚手架柔性连接。

（4）本工程使用扣件式钢管脚手架搭设，搭设必须符合《扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ0130—2011要求。设置安全平网，外挂密目网；脚手架内部要设置合格踏板，并且必须绑牢固；在岩层上按照5m×5m设置拉结点，确保架体稳定；考虑本工程脚手架为一字型脚手架，剪刀撑连续设置，侧面开口架加设“之”字形斜撑。

2.3 锚杆施工

按设计图纸要求，全站仪进行孔位放线，锚杆直径为Φ32mm，长度2～3m，采用CM351钻机垂直于边坡面造孔，孔径不小于2.25倍锚杆直径，间排距2～2.5m。角度为与水平夹角15°。成孔后，钻孔孔壁不得有沉渣及水体粘滞，必须清理干净，在钻孔完成后，使用高压空气（风压0.2～0.4 MPa）将孔内岩粉及水体全部清除出孔外，以免降低水泥砂浆与孔壁岩土体的粘结强度。

灌砂浆之前，先计算实际需要灌注的砂浆量，再将灌浆管插至距孔底50～100mm，随砂浆的注入缓慢匀速拔出，灌浆完成后立即由人工将锚杆插入孔内。锚杆安装时，插入孔底，并按设计要求对中。若孔内无砂浆溢出，必须及时补灌，以确保孔内灌满砂浆。

图3 排架示意图

2.4 喷锚支护施工

（1）钢筋网安装。根据设计图纸，采购成品钢筋网片，其间距100mm，直径6mm，顺坡面铺设，保护层厚度不小于50mm。

（2）喷射砼施工。本工程均采用湿式分2层喷射混凝土。采用湿式喷射砼，将已加水拌和好的混凝土拌和料压送至喷嘴处，然后在此加入速凝剂，在压缩空气助推下喷出。湿式喷射粉尘少，回弹少，混凝土质量容易保证。GYP-90C湿式喷射机的工作风压以大于0.5 MPa为宜，以利于克服拌和好的混凝土在管道内流动的阻力，此设备生产能力3～7m³/h。水压一般比风压大0.1 MPa左右为宜。采用向水箱中通高压压缩空气，以获稳定水压。喷射混凝土强度等级为C35，配合比见表1。

表1 C35凝土配比

进行喷射混凝土作业时，采用自下而上分段分区方式进行。分段高度控制在1.5～2m之间。喷射时严格控制水灰比，喷头离岩面距离0.6～0.8 m左右，使喷层表面平整、光滑，无干斑或滑移流淌现象。喷枪大致与岩面垂直，保证射流方向垂直指向喷射面，以减少回弹，区段间的接合部和结构的接缝处妥善处理，不得存在漏喷部位。喷射路线应自下而上，呈“S”形运动，混凝土分两次喷射至设计厚度。但在钢筋部位应先喷填钢筋一方后再侧向喷填钢筋的另一方，防止钢筋背面出现空隙。分层喷射时，后一层应在前一层混凝土终凝后进行，若终凝10h后再行喷射，应先用风水清洗喷层面。

对于渗漏水的岩面，施工前先做好引水处理，然后再喷混凝土，并从无水处向有水处逐步逼近。本项目无渗漏水情况，即采用湿喷技术（见图4）。

图4 湿喷工艺示意图

与干喷相比，湿喷技术在设备投入方面成本要低，湿喷的明显优势是生产率高、回弹度低，大大降低了喷射机旁和喷嘴外的粉尘浓度，减轻了对工人健康的危害，而且水灰比易于控制，混凝土水化程度高，故可大大改善喷射混凝土的品质，提高混凝土的匀质性。

（3）排水孔施工。排水孔和锚杆孔同时施工。排水管上设计滤孔（滤孔面积不小于75mm×6mm)。成孔验收后立即插入Φ50mmPVC排水管（外部缠绕0.50mm厚的无纺聚丙烯土工织物过滤片），与水平夹角为5°。排水管安设完毕后用塑料布对孔口进行包扎封口，避免喷射混凝土施工时堵塞，喷射混凝土施工完毕后及时拆除封口塑料布。

3 施工质量保证措施及技术措施

3.1 坡面修整质量保证措施

（1）修坡前要做好各技术准备和技术交底工作，施工技术人员、测绘员要熟悉图纸，掌握现场测量及水准点的位置尺寸，并做好交接手续。

（2）施工要配备专职测量人员进行质量控制，要及时复查控制线，及时控制坡比。边坡土方修整完成后，及时通知设计、勘察、建设、监理对坡面基层作验收。并做好坡面验收记录。

3.2 人工修边坡

（1）根据边坡支护设计要求进行人工修整边坡，土质边坡按施工图，结合现场实际情况，确定放坡比例。

（2）对大块岩石采用机械施工方法，化整为零，逐步消除。

（3）清除危岩前拉设警戒线在平台四周挂好安全网，每层平台铺满跳板，防止坡顶岩石坠入施工场地，以防止岩石损坏机械、对人员造成伤亡事故发生。

3.3 边坡支护施工

流程：人工修坡挖排水沟→钻孔、锚杆制作→锚杆安装、锚孔注浆→挂钢筋网片、加强筋连接→喷射100 mm厚C35砼。

（1）锚杆钻孔、注浆。坡面经检查合格后，放线定孔位，呈梅花状布置，按JGJ 120—99要求孔位偏差不大于100mm，用机械成孔（50mm），孔径误差±30mm；锚杆倾角15%；造孔过程中遇有障碍物，允许调整孔位和方向；检查孔深、孔径、锚筋长度合格后，及时插入锚筋和注浆管至距孔底250～500 mm处；注水泥浆不饱满应二次补浆，一定保证浆的饱满度。水泥浆水灰比0.45，注浆压力0.5～1.0 MPa。

（2）钢筋网制作、安装。钢筋网片由焊接、绑扎而成，钢筋网片为Φ6@100×100。可根据边坡转角处分段施工，钢筋网钢筋可用绑扎接头，钢筋网片铺设时每边的搭接长度不小于一个网格的边长。

3.4 喷射混凝土施工

（1）在喷射混凝土之前，清除坡面灰尘，检查断面，润湿表面土层。

（2）向钢筋网喷射时，喷头应稍微倾斜，网后混凝土的流动性应大一些，使其喷射的混凝土密实性好。

（3）经检查，喷射混凝土中如有鼓皮、剥落、强度偏低或有其它缺陷的部位，应及时予以清理和修补。

（4）喷射混凝土施工完毕后应及时进行养护，养护可采用塑料布遮盖，也可采用草垫等保湿性材料遮掩，同时保证每天至少浇水两次。

（5）喷射混凝土的配合比应按设计要求通过实验确定，喷射混凝土作业时，应事先对操作人员进行培训，以保证喷射混凝土的水灰比和质量能达到要求。

（6）施工应合理安排顺序，夜间作业应有足够的照明设施，防止混凝土配合比不准确。

3.5 质量检验要求

（1）喷浆混凝土的最低水泥含量为350 kg/m³，制成边长为150 mm的立方体测其28d抗压强度最小值≥35 MPa。

抽样方法和数量：每喷100m2的混凝土取一组以上的试件。试件的数量应根据所需测定的项目来确定，但每个项目的试件应在三块以上。

（2）灌浆安装锚杆6 h后，进行锚杆拉拔试验，拉拔力≥30 kN；28d拉强力≥10 t。

（3）喷射混凝土厚度检测，每200m2进行一组，在现场指定位置，尺寸为1 m×1.5 m的矩形区域内随机钻取5个孔进行测试，孔径为40 mm，厚度不应小于规定平均厚度的95%。

4 支护工程质量通病处理工艺及措施

4.1 锚杆不满足设计要求及处理措施

（1）锚杆钻孔角度不符合要求。对钻孔角度不符的孔作废孔处理（注浆封闭），并按要求重新钻孔安装锚杆。

（2）锚杆注浆不密实。对注浆密实度不符合要求的孔作废孔处理，并按要求重新钻孔安装锚杆。

（3）锚杆锚固长度不够。在施工中发现钻孔深度不够、锚杆长度不足、伸入孔内长度不够等情况时，应及时予以纠正；如重新钻孔及更换锚杆等。

（4）锚杆拉拔力检测达不到设计要求。如某一区域无损检测、锚杆拉拔力检测不合格，则需扩大比例重新检测，如仍不合格，则按质量通病（或质量事故）处理，返工重做或由参建各方共同商定处理措施。

4.2 挂网钢筋不满足设计要求预防措施

（1）间距大的地方补扎钢筋进行加密，或拆除重新安装。

（2）挂网钢筋间排距不符合要求的或绑扎长度不足的，应进行调整。

（3）焊点不足或焊接质量不满足要求的，应增加焊点或重新进行焊接。

（4）长时间暴露钢筋网，在喷混凝土施工前组织人员对钢筋网进行除锈。

（5）钢筋网与岩面间距过小，则轻撬钢筋网，使其与岩面距离略大于3 cm，垫上砂浆垫块；敲开钢筋网与锚杆间焊点，调整钢筋网与岩壁间距离至合适位置后，再重新将钢筋网与锚杆点焊固定。

4.3 喷护不满足设计要求处理措施

（1）喷层厚度不足。对厚度不够的部位找毛，用风水清洗喷层表面，然后补喷至设计厚度。

（2）喷层脱落处。发生喷层脱落，应先查明原因，采取针对性的处理措施，重新清理基面并补喷。如周边喷射混凝土已终凝，补喷前应将接合处混凝土凿成坡口。

（3）喷射混凝土强度达不到设计要求。加强施工过程质量控制，避免混凝土强度不合格的情况发生，如检测发现喷射混凝土强度不合格，则按质量通病（或质量事故）处理，将原有混凝土挖除，再重新进行喷护。

5 总结

根据项目所在的地质情况和当地环境要求，本项目采用其“高效率、高性能、绿色环保”的湿喷技术进行施工，通过认真组织、严格操作，现场喷护质量受业主、监理工程师一致好评。为我们在以后的水泥及多元化工程项目中的矿山、涵洞、建筑基坑支护、河道护坡等恶劣地质处理方面积累了丰富经验，为以后做更好的精品项目打下坚实基础。