锚杆喷射混凝土支护技术在防渗工程中的应用

李 止 芳

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)



锚杆喷射混凝土支护技术在防渗工程中的应用

李 止 芳

(山西一建集团有限公司,山西 太原 030012)

结合某市生活垃圾填埋场的工程地质条件，制定了锚杆挂网锚固喷射抗渗混凝土的防渗治理方案，并从打孔、挂网、喷射混凝土等方面，阐述了具体的施工方法及质控措施，经实践，取得了显著的经济社会效益。

垃圾填埋场，锚杆，混凝土，喷射作业

生活垃圾卫生填埋场是城市建设中必需而重要的大型市政工程，而防渗处理又是垃圾场的必要的组成部分。垃圾填埋场中渗漏的废液即渗滤液初始COD浓度达1 000 mg/L～5 000 mg/L，而国家排放标准为COD 100 mg/L(一级)或COD 300 mg/L(二级)。对地下水造成严重的污染。由于当前城市供水很大一部分来自地下水，地下水的污染会直接地影响居民的生活用水和身体健康，因此垃圾场的防渗处理是势在必行的。目前防渗常采用国外防渗方法，但结合我国北方丘陵地区的一些实际情况，垃圾场设置通常均在沟壑中。所以，寻找一种简便、便宜、耐久性高的处理方法是十分必要的。

1 工程概况

我省某市生活垃圾填埋场工程场地土为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类，无震陷，无液化，标准冻深0.60 m，抗震设防烈度为7度，设计地震分组第一组，设计基本地震加速度值为0.15g，安全等级为二级，设计使用年限为50年。由于部分边坡大于1∶2，设计时如果强行实施1∶2的边坡，无疑会造成土方工程量大量增加，乃至无法削坡。渗透系数K是根据达西定律的水力梯度J=1时推导出的，当水力梯度J=0时，渗透速度为0，当边坡较陡时在边坡上不可能存水，即使在特大暴雨时可能积存一些水，但时间也是十分短暂，渗透速度和渗透量可以忽略。只需采取一定的防渗措施即可解决防渗问题。因此对于边坡大于1∶2时，如何进行防渗处理则应提出一种合理的解决办法。

2 施工前准备

2.1 场地平整

平整原则为清除所有植被及表层耕植土，确保所有软土、有机土和其他所有可能降低防渗性能和强度的异物被去除，所有裂缝和坑洞被堵塞，并使场地形成相对整体坡度，以不小于2%的坡度坡向垃圾坝。同时还要求对场地进行压实，为了与土质基础之间的紧密接触，场地表面要用振动式碾压机进行碾压，使压实处理后的地基表面密度分布均匀，最大限度减少因场地的不均匀沉降而影响防渗效果，平整顺序最好从垃圾主坝处的库区向后端延伸。

2.2 治理方案的确定

根据生活垃圾卫生填埋场锚固平台布置情况，结合工程所在地区的环境情况及地质条件情况，拟采用锚杆挂网锚固喷射抗渗混凝土。由于锚杆斜打入土体外挂金属网后喷射防渗混凝土，使得整个土体更加稳定，形成整体加固层。通过采用条分法进行边坡锚杆支护设计稳定性分析，计算出各层最危险滑动面及所需的锚杆参数。但在防渗处理过程中由于防渗系统承受的负荷过大造成的损害；渗滤液、填埋气体或者其他材料和物质成分接触防渗系统所造成的侵蚀；以及地基沉降对防渗系统造成的伤害等，而加入XPM的混凝土纳米外加剂后的混凝土的抗渗性、抗压性、抗折性、粘结性及耐磨性和抗腐蚀性优于常规材料，对于以上问题均能迎刃而解。因此在喷射混凝土中加入XPM纳米外加剂，可起到阻水防渗的作用。

3 施工工艺

搭设脚手架→锚杆钻孔→放入杆体→锚固→挂钢筋网→喷射混凝土→打排水孔→衔接部分二次喷射。

4 主要施工方法及控制措施

4.1 打孔

1)使用锚杆钻机打孔，孔深2 m，孔间距2 m，排距2 m，孔倾斜度根据土体节理、裂缝、破碎程度而定，一般垂直于斜面护坡体成孔。2)灌浆：选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，水灰比为0.4～0.45的纯水泥浆。3)锚杆用φ20的螺纹钢，长2 m，外露0.1 m，便于喷浆挂网。

4.2 挂网

护坡经人工修整后，在层面上设置钢筋网，钢网距离护坡宜控制在3 cm～6 cm之间，与锚杆连接牢固后喷浆作业。

4.3 喷射混凝土

喷射混凝土是通过混凝土喷射机，用压缩空气做动力，沿着管道将混合料压送到喷头处，与水混合后，以较高的速度喷射到土体上凝结硬化的一种新型支护形式。

1)施工配合比。

(水泥+XPM)∶砂∶石∶水∶调凝剂=(1+0.1)∶2∶2∶0.45∶4%。

2)原材料规格性能及要求。

a.水泥选用不低于32.5普通硅酸盐水泥，矿渣水泥、火山灰水泥不宜用做喷射混凝土的材料。过期、受潮结块或混合的水泥不得使用。

b.砂采用中砂或中粗砂，细度模数不宜大于2.5 mm，细砂会增加水泥用量，增加混凝土的收缩和降低混凝土的强度，砂子使用前要过筛，含泥量超过3%时，要用水冲洗，含水率不大于5%～7%。喷射混凝土用砂技术要求见表1。

c.采用坚硬的河卵石或碎石，石子使用前应过筛，颗粒不宜大于15 mm，级配要适中。喷射混凝土用石技术要求见表2。

d.调凝剂掺量必须严格控制，而且在喷射前的最短时间内加入，尽量做到随搅随喷，掺量为水泥重量的4%，要求3 min～5 min初凝。

e.水必须采用饮用水，不宜含有杂质、污水、pH值大于4的酸性水和硫酸盐含量按SO3计超过水重1%的水都不允许使用。

表1 喷射混凝土用砂技术要求

表2 喷射混凝土用石技术要求

3)喷射要求及措施。a.材料的搅拌与掺量。首先，测定每车料所用的砂子、石子、水泥的重量，然后将石子隔离加水，待石子润湿后一次加入XPM外加剂、砂子、水泥。拌料要均匀，现场检测标准为：手握成团，松手即散，用嘴吹起，没有浮尘，XPM外加剂掺量为水泥重量的5%(Ⅱ型)。b.原材料最好按重量称重法，称量的允许偏差应符合以下规定：水泥、XPM外加剂和调凝剂的数量偏差±2%；砂石重量偏差均不超过3%。c.采用人工搅拌，搅拌次数不得少于3次。d.混合料宜随拌随用，存放时间不得超过2 h，调凝剂在喷射机中加料时均匀加入。

4)施工工具。喷浆机的性能应符合下列要求：a.密封性能良好，输料连续均匀。b.生产能力混合料为3 m3/h～5 m3/h。c.输送距离：水平面不大于100 m，垂直面不大于30 m。d.喷枪：双水环锥形喷头，喷枪上设置双水环。环上钻有微孔，水压射出的水流形成负压搅拌，水流呈交叉网状，充分湿润物料。e.输料管应能承受0.8 MPa以上的压力，并有良好的耐磨性能。f.选用的空气压缩机必须能满足喷射机工作风压和耗风量的要求。g.供水设施应保证喷头处的水压为0.15 MPa～0.25 MPa。

5)喷前准备工作。a.清除开挖面的浮土、浮石以及护坡墙角的岩土渣堆积物。b.用高压风冲洗受喷面，对遇到易潮解、泥化的岩面，应用高压风清洗岩土面。c.埋设控制喷层厚度的标志。d.喷射机司机与喷射手不能直接联系时，应配备联络设备。e.作业应有良好的通风和足够的照明。f.机械设备、风、水管路和电缆线路等进行全面检查及试运转。g.对收集回弹物所需的风筒布及量具铺设准备。h.现场取样的试斗检查，刷油等放置妥当。

6)喷射作业。a.首先检查混合料的搅拌是否均匀，人工搭配是否合理及配合喷射手的照明措施是否合适。b.选择受配面分段分片依次进行，喷射顺序应自下而上，喷射旋转速度掺XPM材料应慢于空白不掺速度的2/5。c.作业开始时，应先送风、水、电；再给料，结束时应先停料，待料喷完后再关电、水、风。d.供料应连续均匀，调凝剂的掺配必须均匀撒入料斗内。e.工作风压应满足喷头处的压力0.1 MPa～0.15 MPa左右，水压在0.2 MPa，水压大于风压。采用移动式空压机送风压力应在0.65 MPa左右，垂直距离每增加10 m适当增加风量。f.喷头与受喷面应垂直，宜保持0.6 m～1.5 m距离。g.喷射手应严格掌握水灰比，保持混凝土表面平整，呈湿润光泽，无干斑或滑移流淌现象是最佳水灰比。h.由于喷射料中水泥和速凝剂对人体皮肤有腐蚀作用，所以在带风工作面加料时应避免顶风作业。避免工人出汗粘上物料，腐蚀皮肤，喷射手应戴风镜保护眼睛。

5 施工效果及综合效益分析

在生活垃圾填埋工程中通过采用锚杆喷射混凝土支护技术，使得整个土体更加稳定，形成整体加固层，有效地防治了垃圾填埋场废液的渗漏及对地下水、地下环境的污染，满足了工程的防渗、防污染要求。喷射用混凝土通过掺加XPM纳米外加剂，可有效改善混凝土性能，回弹率由常规的35%～50%降至6%～8%，减少浪费，降低施工成本。同时混凝土强度可提高1倍～2倍，粘结力可提高5倍，一次可喷厚35 mm～70 mm，而且减少水灰比，降低水化热峰值，水泥、石子结合为一体，抗渗且二次水化封堵泌水。利用XPM纳米材料的布朗运动活泼，使混凝土的堆积密度改变，密实度增加，促进凝结速度。使水泥、混凝土的孔隙率从75 000A降到100A，水分子渗透是250A开放性的孔，空气分子160A，所以抗渗指标S40，400 m水头的压力渗透0.33 mm。使混凝土成为了抗渗、高强、粘结力高、不透水性好的无机防渗刚性材料，常规Ca(OH)2占混凝土体积4.2%(90 d)，混凝土的耐久性成倍提高，而且喷射一次成型，加快了施工进度，节省了劳动力的投入。施工粉尘降低50%，回弹低，节约施工成本，使工人的劳动环境大大改善，给社会带来巨大的综合效益。

6 结语

绿色建筑及建筑的绿色施工已是当下建筑业发展的必然趋势，越来越多的城市建设环保、节能工程，在现代城市建设发展的基础工程。同时，随着建筑技术的不断创新，新材料、新工艺和新技术的推广和应用，在防渗工程中应采取更有效、更环保的施工技术，以满足工程的防渗漏要求，以保证生态环境不受污染。

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[5] 江正荣,何富远.土层锚杆工程施工工艺标准[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

On application of anchor sprayed concrete support in anti-seepage projects

Li Zhifang

(ShanxiNo.1ConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

Combining with the geological conditions of some garbage disposal plant, the paper makes out the anchor-bolted anti-seepage governance method for the anchor sprayed anti-seepage concrete, and illustrates the construction method and quality control measures from the holing, bolted suspension, and sprayed concrete, so as to achieve better economic and social benefits.

garbage disposal plant, anchor rod, concrete, sprayed work

1009-6825(2016)27-0052-02

2016-07-13

李止芳(1978- )，女，高级工程师

TU472

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