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对水工隧洞锚喷支护质量控制的探讨 【摘要】近年来随着大型引水工程建设的飞跃发展,长距离、大洞径的水工隧洞不断涌现,引进了许多国内外的新技术、新设备,使水工隧洞的设计、施工技术水平有了很大的提高。但是,质量检测控制技术水平相对滞后于设计、施工技术的发展,对于隧洞建设中一些广泛应用的新工艺、新材料缺少法定的质量检验控制标准。所以本文结合水利工程特点,借鉴国内外的先进经验,探索和研究水工隧洞的质量检验和控制技术,提高水工隧洞的质量控制水平,是未来水工隧洞质量管理发展的必然趋势。

【关键词】水工隧洞;
锚喷支护;
锚喷设计;
原材料;
施工工序;
质量控制 锚喷支护20 世纪初期在美英等国家已经试用,40 年代即开始系统研究试验,50 年代以来已经在金属、煤矿、水利以及土木工程地下结构中广泛应用。锚喷支护这项新技术,由于它从根本上能改变岩石强度的特性,有着传统的外部支承所不能获得的技术与经济效果,因而在世界各国发展很快。

1、锚喷设计的质量控制 设计质量是工程质量控制的基础。大量试验和研究表明,围岩变形与支护方式、支护参数有直接关系。因此,为确保支护能够满足预期用途的要求,选择合理的支护方式和参数,是锚喷支护设计阶段质量控制的关键。

1.1现行规范推荐的方法 现行的技术规范GB500862001喷射混凝土支护技术规范和SL377-2007水利水电锚喷支护技术规范中均采用工程类比法选用支护方式和参数。该方法依据岩体主要工程地质特征和稳定情况,将围岩分为五类,设计时结合围岩分类和隧洞跨度,确定支护方式和选定支护参数。

1.2松动圈理论支护方式和参数的选定 “松动圈理论”已在采煤巷道中得到成熟应用,对水工隧洞也有借鉴和指导意义。围岩松动圈与支护的关系表明,松动圈越大,收敛变形越大,支护越困难。

当松劲圈厚度L0时,如果围岩比较完整,不需支护;
L0~40cm时,只用单一的喷混凝土支护就能有效维护;
L40~150cm时,称为中松动圈,必须用锚杆控制围岩变形,辅助喷混凝土;
L150cm时,称为大松动圈,属于软弱围岩,一般采用与钢筋网、钢拱架联合支护方式。

2、施工准备和原材料的质量控制 2.1施工准备的质量控制 施工准备质量关系到锚喷施工的经济合理性和工程质量的稳定性,直接影响锚喷支护的最终整体质量。主要从以下要点进行质量控制 1)施工前依据设计要求和工程特性选择好施工设备。不同的喷射工艺选用的设备也不同,要根据工程要求的工艺,选择相应的喷射设备,还要根据锚杆的类型选择合适的钻孔机具。

2)确定采用的工艺技术和施工方法,进行必要的工艺试验。喷射混凝土按照工艺分为干喷、潮喷、湿喷和混合喷4种。首先要确定采用哪种工艺,按照工艺要求通过试验选定多组配合比;
然后通过现场工艺试验确定最终配合比和速凝剂掺量,选定一次喷射厚度、分层喷射间隔时间、养护时间等关键参数。

3)制定工序质量控制文件、检验计划、检验指导书,对关键工序进行工艺和效果验证。

2.2原材料的质量控制 锚喷支护的主要材料有钢筋、水泥、砂、锚固剂和速凝剂等,主要从采购、检验、使用几方面进行质量控制。

1)选择合格的材料供货厂家,做好供货计划;

2)对工程中使用的原材料按有关规定和施工合同约定及时进行检验,并保存好材料检验报告和产品合格证;

3)原材料未经检验,不得使用,经检验不合格的材料及时远离工地或做出相应处理,并做好记录。

3、主要工序的质量控制 水利部最新颁布的SL6332012水利水电工程单元工程施工质量验收评定标准-地基处理与基础工程,将锚喷支护单元工程分为锚杆和喷混凝土2个工序,其中锚杆为主要工序。各工序又分若干主控项目和一般项目,质量评定标准和单元质量评定方法规范中也进行了详细规定。下面仅对规范中没有明确的质量要求,对应主控项目和一般项目进行补充。

3.1锚杆的质量控制 3.1.1锚杆的主控项目 1)隧洞开挖后,应尽快安设锚杆;
一般应先喷射一层封闭混凝土后,再钻孔安设锚杆;
锚杆杆体露出岩面长度不应大于喷混凝土的厚度。

2)对于注浆锚杆,杆体应调平直、除锈和除油;
采用缝管式摩擦锚杆时必须检查管径,同批成品管管径偏差≤0.5mm。

3)锚孔孔深一般注浆锚杆误差≤5cm,缝管式锚杆不得小于杆体长度;
外锚头上设置挡板的,挡板应与喷混凝土面紧贴。

3.1.2锚杆的一般项目 1)钻孔方向宜沿周边孔的径向钻孔,但钻孔不宜平行岩层层面。

2)钻孔直径注浆锚杆一般应孔径15mm;
缝管式摩擦锚杆,钻孔与缝管直径之差是设计与施工严格控制的主要因素,需根据锚杆的管径、长度及围岩的软硬来确定。

3.2喷射混凝土的质量控制 湿喷混凝土质量较容易控制,除喷层较厚的软岩和渗水隧洞外,水工隧洞中喷射混凝土宜采用湿喷法,所用速凝剂多为无碱速凝剂。

3.2.1喷混凝土的主控项目 1)喷混凝土的平均强度不低于设计标号,任意一组不低于设计强度的85。

2)结构接缝、墙角、洞形或洞轴线急变等部位,喷层应有良好搭接。

3)水工隧洞实测喷混凝土厚度的合格率不得低于80。

3.2.2一般控制项目 1)岩面清理清除浮石、松动的岩块、岩粉、岩渣和其它堆积物;
检查作业面尺寸,处理欠挖岩体;
用高压水冲洗作业面,并对受污染的作业面进行清理。

2)喷层养护喷射混凝土终凝2h后应进行养护;
石质隧洞应进行喷雾养护,土质隧道采用养护液养护;
养护时间≥7d;
当温度低于5℃时不得洒水养护。

3)成品钢筋网安设时,搭接长度≥200mm,应在岩面喷射一层混凝土后铺设,并与锚杆、钢拱架连接牢固。

3.3钢拱架的质量控制 对于钢拱架的施工质量应从制作和安装两方面进行控制,加工制作后要进行试拼装,要求尺寸准确、弧形圆顺、结构安全。制作质量控制要点包括加工尺寸、钢支撑的强度和刚度以及焊接质量。钢拱架的安设应在开挖后2h内完成。安装质量控制要点包括安装尺寸(高程和间距)、安装倾斜度(平面和纵面),还有拱架的连接与固定质量。拱架应有牢固的基础,并与围岩密贴,同锚杆、钢筋网焊接成一个承载整体。

结 语 锚喷支护是一种符合岩体加固原理的积极支护方法,加固体具有良好的物理力学性能。即它能及时地支护和加固围岩,与围岩密贴并封闭岩体的张性裂隙和节理,加固围岩结构面,有效地发挥和利用岩块间的镶嵌咬合和自锁作用,从而提高岩体自身的强度、自承能力和整体性。由于锚喷支护结构柔性好,它能同围岩共同变形,构成一个共同工作的承载体系。在变形过程中,它能调整围岩应力,抑制围岩变形的发展,避免岩体坍塌的产生,防止过大的松散压力出现。

参考文献 [1]马治中.锚喷支护在高边坡治理工程中的应用[J].甘肃水利水电技术,2011(08)74-75.