李 有 發(fā)， 皮 晶 敏， 何 鵬 飛

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

南水北調(diào)中線漳古段SG9標(biāo)起自河北省邢臺(tái)市內(nèi)邱縣中宅陽村，止于內(nèi)邱縣西邵明村，樁號(hào)133+870～145+580，標(biāo)段全長(zhǎng)11.71 km，我局的中標(biāo)金額為3.676億元。其中石渠段樁號(hào)144+121～145+580邊坡為噴錨支護(hù)。該渠段沿線分布兩座橋梁，渠道開挖斷面為梯形，過水?dāng)嗝娴讓?2 m，最大挖深約34 m，邊坡自下而上每6～8 m高設(shè)置一個(gè)1 m寬的馬道。渠道斷面見圖1。噴錨支護(hù)部位為1～4級(jí)馬道間的邊坡，坡比1∶1～1∶1.5，噴錨最大垂直高度22 m，混凝土標(biāo)號(hào)為C20F150，沿渠道每20 m設(shè)一道分縫，素噴混凝土厚5 cm，錨桿掛鋼筋網(wǎng)噴射混凝土厚10 cm。鋼筋網(wǎng)為φ6@200 mm。錨桿直徑φ22、φ25，全長(zhǎng)粘結(jié)型，砂漿強(qiáng)度為M20，間距均為2 m×2 m，錨桿錨深2 m、3 m、6 m不等。排水孔裝設(shè)DN50 mm排水管，孔深3 m，間距2 m×2 m。

噴錨支護(hù)工程量為5 cm厚素噴混凝土662 m3，掛網(wǎng)錨噴10 cm厚混凝土5 145 m3，鋼筋網(wǎng)160 t，φ22錨桿5 020根，φ25錨桿長(zhǎng)3 m的7 385根、長(zhǎng)6 m的160根，排水孔37 900個(gè)。

錨噴支護(hù)施工時(shí)段為2011年9月～2012年11月，共15個(gè)月。其中，2011年12月16日～2012年3月15日期間共3個(gè)月為低溫季節(jié)，不能施工；每年的7月中旬～9月中旬共2個(gè)月為雨季，基本不能施工，故該工程有效工期僅為10個(gè)月，非有效施工時(shí)間過長(zhǎng)，工作量大、工期緊張。

圖1 渠道斷面圖

該工程具有的工程特點(diǎn)：

(1) 因工程進(jìn)度需要，一級(jí)馬道以下渠道過水?dāng)嗝婊炷烈r砌與一級(jí)馬道以上噴錨支護(hù)同時(shí)施工，上下交錯(cuò)作業(yè)，相互間存在施工干擾及交叉作業(yè)安全隱患。

(2) 渠道過水?dāng)嗝婊炷烈r砌為工程進(jìn)度控制的關(guān)鍵項(xiàng)目，施工以渠道襯砌為主，作為渠道襯砌唯一運(yùn)輸通道的一級(jí)馬道必須保證暢通。故噴錨支護(hù)場(chǎng)地受渠道襯砌制約，工作面需根據(jù)渠道襯砌靈活調(diào)整，不能沿渠道連續(xù)作業(yè)。

(3) 橋梁兩側(cè)各預(yù)留50 m邊坡，橋梁完工后再實(shí)施噴錨支護(hù)。橋梁處的邊坡支護(hù)與其他邊坡支護(hù)施工需間隔一段時(shí)間(具體時(shí)段長(zhǎng)根據(jù)橋梁?jiǎn)挝皇┕みM(jìn)度確定，不可控)。冬季低溫及夏季降雨影響時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月(不含橋梁施工影響時(shí)間)，非有效施工時(shí)間長(zhǎng)，物資設(shè)備閑置時(shí)間長(zhǎng)。

(4) 噴錨支護(hù)渠段1級(jí)馬道寬5 m，2～4級(jí)馬道設(shè)計(jì)寬度為1 m，因其狹窄而無法采用汽車吊輔助垂直運(yùn)輸，噴錨支護(hù)邊坡坡比為1∶1～1∶1.5，最大垂直高度約22 m，坡陡且高，人員行走及施工操作困難，在坡上搬運(yùn)設(shè)備物資更加困難且危險(xiǎn)。

2 錨噴支護(hù)施工規(guī)劃及機(jī)械設(shè)備選型

錨噴支護(hù)施工規(guī)劃為沿渠道軸線方向分段施工，從坡腳至坡頂一次性成型，分段長(zhǎng)度為20 m。安排兩個(gè)施工組分左右邊坡同時(shí)作業(yè)，每組按工藝又分成錨桿(含排水管)、掛鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土3個(gè)班組平行施工。

排水孔及≤3 m長(zhǎng)錨桿采用QSD8-YT28型手風(fēng)鉆(φ42鉆頭)鉆孔(重26 kg)，≥3 m長(zhǎng)錨桿采用KQZ-90型支架式潛孔鉆機(jī)(φ70鉆頭)鉆孔(裸機(jī)重180 kg)；噴射混凝土采用2臺(tái)PZ-6型干式混凝土噴射機(jī)干噴法施工，2臺(tái)20 m3電動(dòng)空壓機(jī)集中供風(fēng)?；炷粱旌狭嫌砂韬驼炯邪柚?，4.5 t自卸車運(yùn)送。

3 自制小車噴錨支護(hù)施工方案的選定

施工前期，采用沿渠道軸線方向分段，沿待支護(hù)邊坡滿坡面搭設(shè)腳手架作為錨噴支護(hù)施工平臺(tái)進(jìn)行施工。該方案的缺點(diǎn)：(1)兩組人員兩岸同時(shí)施工并獨(dú)立形成流水作業(yè)，需投入大量的鋼管、扣件等周轉(zhuǎn)性材料及搭拆人員，人員及周轉(zhuǎn)性材料投入大；(2)眾多的人及材料均在20多m高的陡坡上長(zhǎng)期來回周轉(zhuǎn)，安全管理困難；(3)非有效施工時(shí)段大量周轉(zhuǎn)性材料閑置，無謂增加成本；(4)腳手架在噴射混凝土結(jié)束后方可自上而下拆除，故保護(hù)已完工支護(hù)坡面困難；另外鋼管在已噴射混凝土坡面上留下大量的洞眼，需修補(bǔ)缺陷，費(fèi)時(shí)費(fèi)工且影響噴混凝土整體質(zhì)量及外觀；(5)腳手架占用1級(jí)馬道，影響渠道混凝土襯砌。因此，該方案成本高，安全管理風(fēng)險(xiǎn)大且影響渠道混凝土襯砌，不利于工程進(jìn)度及質(zhì)量控制和安全管理。

本著經(jīng)濟(jì)、靈活機(jī)動(dòng)、能實(shí)現(xiàn)自下而上噴射混凝土以保證質(zhì)量且不影響渠道混凝土襯砌的原則，經(jīng)項(xiàng)目部全體員工反復(fù)研究，最終參考渠道混凝土襯砌滑模原理，自制了可沿坡面上下移動(dòng)的小車進(jìn)行噴錨支護(hù)施工。小車分滑動(dòng)式和輪式兩種，均采用手扳葫蘆牽引提升，分別用于錨桿、排水孔施工和噴射混凝土施工。SG9標(biāo)噴錨支護(hù)施工共制作并使用噴混凝土小車和錨桿施工小車各2套。

4 自制小車的結(jié)構(gòu)

4.1 錨桿及排水孔施工小車

錨桿及排水孔施工小車結(jié)構(gòu)見圖2。車身長(zhǎng)6 m，寬2.5 m，行走方式為滑動(dòng)，2個(gè)建筑吊籃專用手扳葫蘆(HSS-ZY16)牽引提升，牽引鋼繩為φ12.5，滑動(dòng)面為2道直徑DN10 cm無縫鋼管(間距3 m)。車身采用φ48鋼管焊制(使用管長(zhǎng)46 m，重176.64 kg)；欄桿采用φ22鋼筋焊制(使用鋼筋長(zhǎng)22.8 m重67.94 kg)；不含小車操作平臺(tái)活動(dòng)板，小車總重為244.58 kg，耗材少，輕便。牽引鋼繩采用φ25鋼筋固定于待支護(hù)坡頂。操作平臺(tái)活動(dòng)板采用φ6 鋼筋焊制，寬0.6 m，鋼筋間距為10 cm×10 cm。因錨桿及排水孔施工總體速度比噴射混凝土慢，故配置2個(gè)小車作為1套。

圖2 錨桿及排水孔施工小車側(cè)面示意圖

4.2 噴射混凝土施工小車

噴射混凝土施工小車結(jié)構(gòu)見圖3。車身長(zhǎng)6 m，寬1.5 m，行走方式為輪子滾動(dòng)。輪子為普通手推斗車車輪(含軸承)，2個(gè)建筑吊籃專用手扳葫蘆(HSS-ZY16)用于牽引提升，牽引鋼繩為φ12.5。車身采用φ48鋼管焊制(使用鋼管長(zhǎng)度為30.9 m，重188.66 kg)；欄桿采用φ22鋼筋焊制(共用鋼筋長(zhǎng)21.2 m，重63.18 kg)；前輪用φ22鋼筋焊于小車車身前端，后輪將輪子軸承焊在小車后端水平鋼管上(輪子每個(gè)重約7.5 kg，4個(gè)共重30 kg，焊接φ22鋼筋共6根，每根長(zhǎng)0.6 m，鋼筋總重為11 kg)，故不含小車操作平臺(tái)活動(dòng)板的小車總重292.84 kg，耗材少，輕便。牽引鋼繩及操作平臺(tái)活動(dòng)板與錨桿及排水孔施工小車一致。

5 主要施工工藝

圖3 噴射混凝土施工小車側(cè)面示意圖

5.1 錨桿及排水孔施工

5.1.1 坡頂錨筋的固定

將用于掛施工小車的坡頂錨筋在小車就位前根據(jù)小車擺放位置事先錨固于待支護(hù)坡頂、馬道平臺(tái)內(nèi)側(cè)。鋼筋直徑≥φ25，錨固深度在原狀土中≥1 m，巖石中≥0.4 m，外露長(zhǎng)度≥0.5 m并設(shè)彎鉤防止鋼繩滑脫，需確保坡頂錨筋錨固牢靠。

5.1.2 滑軌的鋪設(shè)

自制小車下面的滑軌為兩道直徑DN100 cm的無縫鋼管，平行安設(shè)，單根長(zhǎng)10 m，一次性拼裝到待支護(hù)坡面頂，拼裝接頭制作成承插式。施工過程中滑軌不拆除，錨桿及排水管施工完成后待小車滑到坡底后拆除。

5.1.3 小車就位

小車采用裝載機(jī)或自卸車運(yùn)到場(chǎng)后人工抬運(yùn)就位，對(duì)稱放于滑軌上，栓好鋼繩，扳動(dòng)手扳葫蘆試提升小車。提升時(shí)必須兩端同步均衡，固定專人負(fù)責(zé)。

5.1.4 錨桿及排水管施工

材料、機(jī)具上下轉(zhuǎn)運(yùn)，鉆孔，安放排水管、錨桿等均利用小車自下而上隨小車提升逐排進(jìn)行。本工程深度≤3 m的孔采用QSD8-YT28型手風(fēng)鉆鉆孔，≥3 m的孔采用KQZ-90型支架式潛孔鉆機(jī)鉆孔，高壓風(fēng)槍清孔，先注漿后安插錨桿施工。支架式潛孔鉆采用架管固定于小車上，防止其傾斜。采用砂漿攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)拌制砂漿，錨桿注漿機(jī)隨拌隨用。

5.1.5 小車的轉(zhuǎn)移

相應(yīng)坡面錨桿及排水管完工后，緩緩將小車降到坡底，在坡底1級(jí)馬道上轉(zhuǎn)運(yùn)。相鄰工作面轉(zhuǎn)運(yùn)為4～5個(gè)人抬運(yùn)，較遠(yuǎn)距離的轉(zhuǎn)運(yùn)采用裝載機(jī)直接轉(zhuǎn)運(yùn)或裝載機(jī)裝自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)。

5.2 鋼筋掛網(wǎng)施工

掛網(wǎng)錨桿施工完畢且砂漿達(dá)一定強(qiáng)度后，開始掛鋼筋網(wǎng)。φ6.5鋼筋于營(yíng)地內(nèi)采用鋼筋調(diào)直機(jī)調(diào)直，鋼筋切割機(jī)切割成型，自卸汽車轉(zhuǎn)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，人工搬運(yùn)至坡面直接鋪設(shè)、綁扎。

5.3 噴射混凝土施工

本工程采用PZ—6型干式混凝土噴射機(jī)干噴法噴射混凝土，操作人員站在自制噴射混凝土小車平臺(tái)上自下而上連續(xù)噴射，一次噴射成型。主要施工流程為坡頂錨筋固定、小車就位、噴射混凝土、提升小車、小車轉(zhuǎn)移，方法同錨桿及排水管施工。小車就位前，先噴射小車所占?jí)簠^(qū)域坡面混凝土，然后迅速就位小車，開始進(jìn)行噴射混凝土施工。噴射料在拌和站集中拌制，使用2臺(tái)4.5 t自卸車運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。若小車輪子在已噴混凝土面上壓出了痕跡，應(yīng)及時(shí)回頭噴補(bǔ)平。

6 應(yīng)用效果及優(yōu)點(diǎn)

SG9標(biāo)噴錨支護(hù)施工共投入了2套自制噴錨支護(hù)小車，除橋梁施工影響及占?jí)呵瓮?，其余坡面的噴錨支護(hù)施工于2012年11月20日全部完工，較橋梁?jiǎn)挝幌淞和旯すて谔崆傲?個(gè)月。施工過程中未發(fā)生安全事故，未出現(xiàn)噴錨支護(hù)施工影響渠道襯砌現(xiàn)象，噴錨支護(hù)成品質(zhì)量及外觀質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)均滿足設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié) 語

自制噴錨支護(hù)小車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作、操作、維修、轉(zhuǎn)運(yùn)，可兼作為垂直運(yùn)輸設(shè)備，施工靈活機(jī)動(dòng)，容易掌握，成本低、經(jīng)濟(jì)、機(jī)械化程度高，周轉(zhuǎn)速度快，效率高，對(duì)其他項(xiàng)目施工干擾少，安全可控，可減少人員及資金投入，而且能保證工程工期及質(zhì)量，也符合提倡機(jī)械化施工、減少人員投入的發(fā)展趨勢(shì)。 該方案在南水北調(diào)中線漳古段SG9標(biāo)的應(yīng)用效果表明，值得類似工程借鑒參考。