喷锚技术在矿石破碎生产线中的应用

沈 凯

(马钢集团设计研究院有限责任公司 安徽马鞍山 243000)

1 喷锚技术在支护过程中的原理

土方开挖以后，会形成一个坑洞。超过5 m的坑洞由于四周高度过高，且土的侧压力会导致土体失衡，造成基坑上侧坑壁的土方滑坡至坑内，造成人员伤害及财产损失。喷锚技术就是应用于过高的基坑内壁上，将坑壁利用物理特性连接成整体，同时锚杆可伸入围岩的缝隙内，起到加固土体的作用，减少土体流失的可能性，提高坑壁的整体性和承受能力。总体来说，喷锚支护作用就是利用锚杆、注浆固定、挂网喷浆，将部分区域的土质结合成整体，达到基坑侧壁的作用，保护坑内的施工人员及财产的安全。

2 喷锚技术在破碎生产线中的应用

2.1 工程概况

本次研究所选择的是某矿石破碎生产线中的粗破碎厂房，该座厂房位于山体脚下，厂房高度与山坡高度齐平，约为20 m，山体整体坡度为80°。并且由于山坡上需新建矿石运输卸料平台，导致厂房必须建在山体边5 m内，不然无法达到工艺效果。如果在山体不采取任何措施的情况下，冒然进行粗破碎厂房施工的，大型设备的震动荷载可能会导致山体的塌方或部分碎石的滚落，造成人员伤害。经过方案讨论，由于该厂房的位置无法避开山体，同时山体(20 m)过高无法采用钢板桩支护方案，所以采用喷锚加固土体技术。

2.2 工程地质条件

根据地勘报告，本项目岩土层特征分述如下：

①层杂填土(Q4ml)：浅黄色-褐黄色，湿、松散，上段0.3 m为水泥混凝土，下段主要为粉质黏土，含有大量碎石，局部混有块石，承载力低。揭露层0.9 m-3.6 m，层底绝对标高53.08—64.29。

②层粉质黏土(Q4al+pl)：褐黄色-灰黄色，不均匀，稍湿，硬塑，局部混有少量碎石，干强度中等，韧性中等，局部为软可塑。揭露层厚度1.5 m-14 m，层底绝对标高为41.9—57.8，分布整个场地。

③层碎石层(Q4al+pl)：浅黄色-杂色，不均匀，稍湿，中密，骨架成分为碎石，含量为75%，充填物为粉质黏土，碎石岩性为灰岩、砂岩等，揭露层厚度2.9 m-6.2 m。层底绝对标高41.34—45.34。

④层强风化石灰岩(c)：灰黑色，浅灰色，不均匀，岩石风化程度强烈，岩质软，泥质胶结，层状结构，位于场地水泥平地区域内风化石取芯似煤矸石，岩石松软，揭露层厚1.3 m—10.3 m。层底标高为35.31—54.5.

⑤层中风石灰岩(c)：浅灰色，不均匀，岩石风化程度中等，岩质稍硬，泥质胶结，层状结构。岩石的基本质量等级为IV级，未揭穿，揭露层厚4.6 m—9.2 m。

设计方案：本次需支护的区域为扶壁挡墙靠山体侧，面积约2450 m2，边坡全长76 m，最高处(正面)约17.9 m(即坡顶标高为73.00 m)，最低处为14.9 m(即坡顶标高为70,00 m)。边坡上方为山体，道路下方为正在施工的扶壁挡土墙现场，为防止工程基础开挖时造成上方道路边坡坍塌，结合上述地质情况描述，该区域的地质条件存在滑坡的可能性较大，经计算，决定采用锚杆，锚杆长度18.00 m，间距2 m，呈梅花状，钻孔深度为150 mm，锚杆注浆材料等级M30水泥砂浆。锚杆规格为Ø25钢筋，钢筋网片Ø10@200×200，混凝土等级采用C20喷射混凝土，厚度为100 mm。混凝土挡墙施工完成后，土方回填至高程73.00 m。以下为部分计算数据，因计算书篇幅过大，本文不详述全部计算内容。

计算参数：

A、支护结构重要性系数：1.0

基坑深度：18.0 m

坑内地下水深度：31.0 m

基坑外地下水深度：1.0 m

锚杆参数：11道，材料：钢筋。

B:输出参数(见表1)

表1 抗拔承载力验算结果

根据上述计算结果，可得本项目采用的锚杆构件规格为Ø25钢筋，钢筋网片Ø10@200×200符合设计要求。

2.3 工艺流程

本工程的顺序为：清除山体侧的石块→土方开挖到第一排锚杆以下300→钻设锚杆孔→锚杆施工→坡面清理→喷射混凝土(挂网)→土方开挖至第二排锚杆以下300→钻设锚杆孔→锚杆施工→坡面清理→喷射混凝土→直至最后一排锚杆施工完毕→截排水。

2.4 施工方法

1)施工准备：三通一平，技术安全交底，测量放线

2)锚杆施工：根据现场情况采用凿岩机YT28造孔，MZ-30锚杆注浆机注浆，砂浆由0.75 m3砼搅拌机集中拌和站拌制。锚筋在钢筋加工场加工制作成型，运至施工现场进行安装。流程为：坡面清理→钻孔孔位位置→操作平台搭设→钻具及风、水准备→钻孔→灌注。

3)钢筋绑扎及喷射砼：根据上述计算采用Ø25钢筋，钢筋网片Ø10@200×200，双向设置，钢筋设置范围超过坑顶放坡线1 m，网边采用Ø12压边钢筋通常设置，并将长1 m，间距1.5 m的垂直打入坡顶地面Ø25钢筋，纵向采用通长的2根Ø25钢筋。

4)喷射混凝土：采用HTS-300型混凝土喷射机施工，喷射料采用0.75m3搅拌机拌和站集中拌制。

5)坡底、坡顶明沟排水：水流是导致山体塌方的主要因素，因此在坡底每隔25 m设置集水井(800*800*1000)，沿坡脚每20 m设置集水井，基坑外设置截水沟，并及时将截水沟中的水排至沉淀池，坡顶现有排水沟无须考虑。

6)临边防护：坡顶现有一条上山通道，现由于施工将半幅道路封闭，采用封闭式彩钢瓦围挡，并悬挂安全警示标志及夜间红色警示灯。

2.5 现场质量管理及检测

强度检测：严格要求施工单位在喷射混凝土之后做混凝土抗压强度的试验，采用300*300专用试块盒，现场进行灌制。同时在现场与构筑物同条件情况进行混凝土养护7天。然后继续在标准条件下养护至28d龄期后，进行抗压强度试 验。

喷浆挂网质量控制：a、在施工第一层喷射混凝土面层达到设计强度的70%后方可开挖第二层土方及下层喷锚施工。b 、在挖机开挖后，应辅以人工修整坡面，坡面平整度的允许偏差±20 mm，在坡面喷射混凝土支护前，应清除坡面虚土。

土方开挖：开挖前应完成支护结构、地面排水、地下水控制、基坑及周边环境奸恶、施工条件验收和应急预案准备等工作的验收，合格后方可进行土方开挖。开挖过程中，定期测量和校核设计平面位置、边坡坡率和水平标高。平面控制桩和水准控制点采取可靠措施加以保护，定期检查和复测。实时观测山体土方不塌方，确保施工安全。

3 结语

随着时代的进步，建设过程中各方责任主体对施工安全愈加重视。各种超危大工程的专项措施也帮助施工人员确保安全。本工程将喷锚技术应用在矿山破碎生产线，起到保护山体的作用，大大保障了施工人员的生命安全，加快了施工效率。今后的建筑行业将愈加规范，所有施工步骤必须严格执行方案，在确保安全的同时，做好每一个项目。