强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺的制作方法

本发明涉及边坡施工工艺领域，尤其涉及强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺。

背景技术：

强卸荷破碎岩体是水利、公路、铁路工程中经常遭遇的一种地质条件，其特点主要有以下几个方面：①散，裂隙发育，破碎松散，造孔时孔壁容易坍塌，易发生卡钻情况；②硬，较一般松散碎裂地层，岩石硬度要大，钻具磨损大；③漏，边坡卸荷程度深，裂缝发育较宽，存在联通，造孔漏风、注浆漏失情况严重；④夹，分部有多条断层，地层软硬相间表现明显。对公路铁路而言，可以通过穿山隧洞减小其对工程建设的影响。但水利工程中，为确保大坝、厂房、进出水口等重要的永久建筑物安全，需要进行放坡开挖，常形成百米以上的高边坡。

水利工程高边坡通常的支护形式有锚杆、锚筋桩、挂网喷射混凝土、网格梁、预应力锚索，对特别破碎、坡度大的边坡还需要网格梁+预应力锚索、锚拉板+预应力锚索协同受力的支护形式才能确保边坡的稳定。这些常用的支护结构形式在较为完整的岩体条件中施工较简单，支护效果好，但在强卸荷破碎岩体中，锚杆、锚筋桩、锚索造孔时塌孔、漏风、注浆漏浆串浆等问题极为突出，施工成本急剧增加，严重影响支护质量和工程进度。同时受锚索工艺特点限制，施工周期较长，很难与采用机械开挖的边坡同步。因此对于强卸荷破碎岩体边坡，其开挖和支护在进度、安全、质量方面存在着不可调和的矛盾，为此，我们提出了强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决背景技术中存在的缺点，而提出的强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺。本发明采用的技术方案为：下台阶远边坡减量瘦身，近边坡预裂爆破和机械开挖相结合，分层出渣，素喷封闭，随层支护、系统跟进、滚动流水作业，中台阶锚墩、挂网喷混、锚索待强张拉、网格梁依次实施，上台阶马道种植槽、覆土、排水孔收尾，三台阶同步实施的原则组织施工；上中下三台阶同步施工、流水作业，有效减少了锚索注浆、锚墩混凝土待强、锚索张拉所占用的直线工期，加快了下挖支护进度。

本发明通过以下技术方法实现：强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺，包括以下内容：

将开挖及支护的整个施工工序分为开挖注浆、坡面加固和坡面整形三个步骤，首先进行开挖注浆将边坡挖成逐级的台阶坡面，完成第一个台阶坡面的开挖注浆后继续开挖第二个台阶并开始第一个台阶的坡面加固步骤，完成第一个台阶的坡面加固步骤进行第二个台阶的坡面加固及第一个台阶的坡面整形，三个步骤之间相邻步骤保持一个台阶差向下进行三台阶式流水线作业直至全部台阶施工完成。

坡面整形步骤包括马道种植槽浇筑，种植槽覆土，排水施工；坡面加固步骤包括锚墩及网格梁浇筑；开挖注浆步骤包括逐层开挖及打孔注浆。

每段坡面在进行开挖注浆步骤前进行预裂爆破与梯段爆破、瘦身开挖，所述瘦身开挖后坡顶预留作业空间，顶宽度控制在10-15m，按1：1临时坡比放坡。

在开挖注浆步骤中分四层进行逐层施工：开挖→素喷混凝土封闭→锚杆、锚筋桩、锚索造孔→锚杆下杆与锚索下索→拔管→锚杆注浆、锚筋桩、锚索锚注浆。

所述造孔采用跟管固壁的方式造孔，对造孔的锚固段进行孔内摄像与预注浆。

在坡面加固步骤中：锚墩浇筑包括：简易脚手架→锚墩基础处理→锚墩插筋→锚墩钢筋与模板→锚墩混凝土浇筑→锚索待强张拉；网格梁浇筑包括：挂钢筋网→喷射混凝土→网格梁钢筋绑扎→模板→网格梁混凝土浇筑。

坡面整形步骤中的马道种植槽浇筑包括以下施工工序：测量放线、插筋、模板支立、浇筑混凝土、养护、种植土覆土。

坡面整形步骤中的排水施工包括以下施工工序：测量放线、施工排水孔、插排水管、砂浆密封。

采用移动履带式钻机施工锚杆、锚筋桩、锚索孔，节省了脚手架搭设时间和移动钻机的时间。

利用履带钻效率高、移动方便的特点，每台履带钻可同时负责3~5个锚索孔施工，利用锚索固壁待强时间，穿插锚杆施工作业，大幅度提高了系统支护、锚索造孔功效，大大缩短了分层开挖支护的时间。

所述锚杆、锚筋桩造孔采用跟管成孔，成孔后拔管，插杆，注浆依次进行，锚杆、锚筋桩上绑扎pvc管，开花孔，浆液向周边扩散，提高了注浆质量。

所述锚索造孔采用跟管+固壁的方法，跟管造孔钻头偏心扩孔钻头+p110材质特制跟管，砂浆固壁使用直钎钻头孔，循环进尺，能够较好克服塌孔卡钻、钻具磨损的问题，提高了锚索造孔一次成孔率。

所述锚索使用无粘结锚索，避免强卸荷碎裂地层裂隙联通、漏浆、串浆造成质量问题。

为提高锚固段注浆质量，确保锚固段注浆密实，使用孔内摄像技术对锚固段岩体完整情况进行鉴定，确定是否使用预注浆，有效保证了锚固段注浆质量。按照该方法施工的锚索，锚固段注浆均能达到设计要求的结束标准。

灌注浆液由设置的集中制浆站制拌，净浆直接从集中制浆站灌注至孔内，砂浆则先将制拌的水泥将输送至临近工作面的砂浆搅拌机内，现场掺砂搅匀后，通过砂浆泵灌注至锚索孔内。

锚索注浆共分为五个阶段注浆，固壁注浆、锚固段预注浆、锚固段注浆、张拉段注浆、孔口段封闭注浆，各阶段注浆根据不同的注浆目的，注浆材料、注浆压力、结束标准均不同。

对锚固段基础进行处理，采取浇筑垫层、增大锚墩尺寸两项措施，提高锚墩基础承载力。

锚索施工工序较多，周期长，将锚索各工序分摊在不同台阶施工，减少了锚索施工所占用的直线工期，达到快速下挖的效果。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、施工时间短：快速开挖支护每个梯段平均所需工作时间约30天，比常规支护时间缩短了2个月，常规支护搭设排架需要10天，拆除需要5天，用时较长，快速支护节省了排架时间，且锚索注浆、锚墩混凝土、锚索等强张拉、网格梁混凝土、挂网喷射混凝土、马道种植槽、排水孔均不在开挖支护作业层施工，不占用直线工期。

2、充分利用移动式履带式钻机造孔效率高、移动方便、动力强的特点，缩短了锚索造孔时间以及各工序的衔接时间，利用锚索固壁待强时间，穿插锚杆施工作业，大幅度提高了系统支护、锚索造孔功效，大大缩短了分层开挖支护的时间。该方法还减少脚手架搭设时间，节省了人力物力。

3、采用跟管成孔方施工水泥砂浆锚杆、锚筋桩，杆体上安装pvc管开花孔，注水泥砂浆，可以有效保证锚杆锚筋桩的施工质量，同时对周边岩壁起到固结作用。

4、采用“跟管+固壁+预注浆”的造孔施工工艺可以较好的适应强卸荷破碎岩体锚索造孔工作，该方法同时克服了固壁灌浆循环进尺周期时间长、费用高以及全跟管造孔卡钻、钻具、管靴磨损严重，废孔率高的工艺缺点，在保证工期的同时又节省了施工费用。

5、对锚固段进行预注浆，配合孔内摄像仪对锚固段完整性进行检查，确保锚固段岩体完整性。

6、锚索采用无粘结锚索，锚固段设置一进一回两个注浆管，锚固段注浆管深入至距离孔底30cm，锚固段回浆管布置在锚固段与张拉段分界位置以内50cm，进浆管在锚固段范围内开1m间距的花孔，便于浆液的扩散；张拉段设置一进一回两个注浆管，进浆管深入至自由端、锚固段分解位置处，中间开花孔，2m间距；孔口设回浆管，用来排气和自由端补注浆。

7、对锚固段基础进行处理，采取浇筑垫层、增大锚墩尺寸两项措施，克服了锚墩基础承载力不足、张拉沉陷的问题，效果明显。

8、三台阶同步施工流水作业的关键在于各项工作均不占用直线工期，在下台阶进行锚杆、锚筋桩、锚索造孔注浆的同时，中台阶通过搭设简易支架开始锚墩基础处理、锚墩施工，在锚墩待强张拉的同时实施挂网喷射混凝土、网格梁混凝土，上台阶进行马道种植槽、覆土、排水等非关键项目的施工，三级作业互不干扰，确保人员、机械、设备利用效率最大化。

附图说明

图1为本发明的三台阶开挖支护的施工状态示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例1

强卸荷破碎岩质高边坡快速支护施工工艺，包括以下步骤：

三台阶同步实施：每一个流水循环包括上中下三个台阶，各级台阶施工项目及先后顺序如下，按照序号依次进行：

上台阶：⑧马道种植槽槽插筋→模板→混凝土浇筑→覆土，⑨排水孔造孔→排插水管→砂浆封闭；

中台阶：⑥简易脚手架→锚墩基础处理→锚墩插筋→锚墩钢筋与模板→锚墩混凝土浇筑→锚索待强张拉；⑦挂钢筋网→喷射混凝土→网格梁钢筋绑扎→模板→网格梁混凝土浇筑；

下台阶：①先对边坡进行瘦身开挖，近边坡开挖应根据岩石风化程度选择预裂爆破或机械开挖，坡顶预留作业空间，顶宽度控制在10-15m，按1：1临时坡比放坡；②第一层开挖→素喷混凝土封闭→锚杆、锚筋桩、锚索造孔→锚杆下杆与锚索下索→拔管→锚杆注浆、锚筋桩、锚索锚注浆；③第二层开挖→素喷混凝土封闭→锚杆、锚筋桩、锚索造孔→锚杆下杆与锚索下索→拔管→锚杆注浆、锚筋桩、锚索锚注浆；④第三层开挖→素喷混凝土封闭→锚杆、锚筋桩、锚索造孔→锚杆下杆与锚索下索→拔管→锚杆注浆、锚筋桩、锚索锚注浆；⑤第四层开挖→素喷混凝土封闭→锚杆、锚筋桩、锚索造孔→锚杆下杆与锚索下索→拔管→锚杆注浆、锚筋桩、锚索锚注浆。

上述施工项目和工序应根据设计施工项目进行相应的调整。

采用移动履带式钻机施工锚杆、锚筋桩、锚索孔，节省了脚手架搭设时间和移动钻机的时间。

利用履带钻效率高、移动方便的特点，每台履带钻可同时负责3~5个锚索孔施工，利用锚索固壁待强时间，穿插锚杆施工作业，大幅度提高了系统支护、锚索造孔功效，大大缩短了分层开挖支护的时间。

所述锚杆、锚筋桩造孔采用跟管成孔，成孔后拔管，插杆，注浆依次进行，锚杆、锚筋桩上绑扎pvc管，开花孔，浆液向周边扩散，提高了注浆质量。

所述锚索造孔采用跟管+固壁的方法，跟管造孔钻头偏心扩孔钻头+p110材质特制跟管，砂浆固壁使用直钎钻头孔，循环进尺，能够较好克服塌孔卡钻、钻具磨损的问题，提高了锚索造孔一次成孔率。

所述锚索使用无粘结锚索，避免强卸荷碎裂地层裂隙联通、漏浆、串浆造成质量问题。

为提高锚固段注浆质量，确保锚固段注浆密实，使用孔内摄像技术对锚固段岩体完整情况进行鉴定，确定是否使用预注浆，有效保证了锚固段注浆质量。按照该方法施工的锚索，锚固段注浆均能达到设计要求的结束标准。

灌注浆液由设置的集中制浆站制拌，净浆直接从集中制浆站灌注至孔内，砂浆则先将制拌的水泥将输送至临近工作面的砂浆搅拌机内，现场掺砂搅匀后，通过砂浆泵灌注至锚索孔内。

锚索注浆共分为五个阶段注浆，固壁注浆、锚固段预注浆、锚固段注浆、张拉段注浆、孔口段封闭注浆，各阶段注浆根据不同的注浆目的，注浆材料、注浆压力、结束标准均不同。

对锚固段基础进行处理，采取浇筑垫层、增大锚墩尺寸两项措施，提高锚墩基础承载力。

锚索施工工序较多，周期长，将锚索各工序分摊在不同台阶施工，减少了锚索施工所占用的直线工期，达到快速下挖的效果。

上述仅对最典型的碎裂地层进行了说明，如围岩条件转好，则不需要进行跟管造孔，普通钎直钻头即可成孔。

注浆控制方面，应根据围岩条件对注浆浆液、注浆控制参数进行调整，可以不开展预注浆，锚固段和张拉段注浆可以合并。

现场根据围岩条件选择机械开挖、预裂爆破两种方式，瘦身开挖后坡顶预留足够的作业空间，顶宽度控制在12m，按1：1临时坡比放坡。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。