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摘要：本文通过工程实例，分析了喷射混凝土在变电站挖方边坡的具体应用，从中可以基本了解喷射混凝土的设计施工经验。
关键词： 喷射混凝土 变电站 边坡 设计 施工
1 概述
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将一定比例配合的水泥、砂、石等拌合料，通过管道以高速喷射到受喷面（岩面、土层面、建筑结构物或模板）上凝结硬化而成的一种混凝土。
喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与骨料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与岩层、混凝土、砖石、钢材有较高的粘結强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力。喷射法施工还可在拌合料中加入各种外加剂和外掺料，大大改善喷射混凝土的性能。喷射法施工可将混凝土的运输、浇筑和捣固结合为一道工序，不要或只要单面模板；可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作空间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构，工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性。
2 适用范围
喷射混凝土在力学与工艺方面具有一系列现浇混凝土不能比拟的特点与优点，使得它的应用领域极为广泛，主要有以下方面：
⑴地下工程：矿山巷道、交通隧道、水工隧道、地铁及各类用途的洞室的支护衬砌。
⑵岩土工程：边坡、基坑、水库、堤岸渠道、水池等工程的护壁。
⑶异形薄壁结构工程：各类用途的薄壳屋顶的建造。
⑷修复加固工程：桥梁、海堤、大坝、码头、冷却塔、烟囱及房屋建筑的加固，以及由于化学腐蚀、火灾、地震、爆破冲击、超载或施工不良等因素造成损伤的建筑结构的修补。
⑸防护工程：各类钢结构的防火防腐层。
⑹耐火工程：烟囱及各类热工炉窑的建造与修补。
本文结合实例，主要针对喷射混凝土在变电站岩土边坡中的具体应用以及设计、施工值得注意的问题。
3 工程实例
3.1工程概况
某35kV变电站位于广西桂平市紫荆镇西侧的山坡上，距桂平市约28km。站内场平标高为105.32～105.42m，坡顶最大高程123.5m，挖方区边坡最大高度18.08m。根据相应边坡专题报告：断裂带与站址区的最近距约5km，因此对站区及边坡的稳定影响不大。根据钻探资料，边坡土层由上而下为：
①层表土：灰褐色，稍湿，松软状，成份主要为粘性土，含少量植物根系及腐植质，层厚一般为0.4m。
②层粘土：黄色，硬塑状，切面光滑，无摇振反应，干强度及韧性高。局部含粉砂质泥岩角砾，厚度为2.80～4.10m。
③层全风化粉砂质泥岩：灰褐色，硬塑状，局部夹页岩。岩体风化强烈，结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，干钻易钻进，岩芯呈粉质粘土状。切面光滑，无摇振反应，韧性及干强度较高，厚度8.70～13.60m。
④层强风化粉砂质泥岩：灰褐色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造。岩体较破碎，裂隙发育，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，用镐可挖，干钻不易钻进，岩芯呈短柱状，未揭穿，最大揭露厚度为4.60m。
上述各土层的物理力学指标见表1
表1 各土层的物理力学指标
指标
①土层
②土层
③土层
④土层
承载力特征值（kPa）
90
200
240
400
内摩擦角（度）
8.3
11.2
30
内聚力（kPa）
50
54.5
70
压缩模量（MPa）
6.8
7.0
14.0
天然重度（KN/m？）
18.0
18.4
18.9
19.2
饱和重度（KN/m？）
18.5
18.8
19.4
19.8
图1 钻孔柱状图
3.2人工边坡开挖坡比
根据钻孔资料和本次野外实地调查附近近期开挖的边坡坡度，现提出边坡各土岩层的边坡容许坡度值如下：
⑴②层粘土按1：1.5。
⑵③、④层泥岩按1：0.86
由于挖方区边坡最大高度18.08m，考虑设置一个台阶两级边坡，由下而上每级边坡高度为8.0m、10.08m，坡比分别为1：0.86、1：1.5，台阶平台（马道）宽度为2.0m。
图2 边坡开挖情况 图3 挂网喷混凝土后的效果（一） 图4 挂网喷混凝土后的效果（二）
3.3边坡稳定性分析
根据钻探资料，场地边坡主要由粘土②、全风化粉砂质泥岩③和强风化粉砂质泥岩④组成，属多层结构边坡。根据表1参数及上述坡比及台阶平台的设置，利用北京理正岩土计算软件按圆弧稳定分析法（瑞典条分法）进行边坡稳定性分析计算，其计算结果为滑动安全系数=1.47。
根据边坡类型和变电站的重要性，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002的有关规定，勘察场地的边坡安全等级为一级，相应的安全系数应为1.30。
由以上结果可以看出该边坡是稳定的。然而由于组成边坡的岩土层易受雨水冲刷渗透，给永久性的边坡失稳带来极大的隐患，必需采取相应的防护措施。综合考虑地质、水文气象条件、现场施工条件、当地建材的供应情况、为缩短工期、以及本着安全、经济、方便施工的原则，护坡形式采用挂网喷射混凝土护坡。 3.4施工工序
挂网喷射混凝土护坡施工工序如下：
准备工作（按照坡比开挖坡面；清理坡面浮土等）→打孔（根据设计要求和土质情况，定出孔位，做出标记；安装钻头打锚孔，孔深比锚固深度深200mm）→灌浆（用高压水将孔中的浮土清洗干净，插入钢钎，灌入M10水泥砂浆固定钢钎）→绑扎（当固定钢钎的砂浆强度达到70%时，将预制钢丝网框条架按设计要求安装在边坡钢钎上，绑扎焊接牢固后，立即安装绑扎钢丝网，钢丝网應距坡面有一定距离，一般为10mm）→喷射混凝土并覆盖养护（埋设标志，待坡面稍干后，开始喷射混凝土）。
3.5材料要求
⑴喷浆护坡采用的砂浆强度不应低于M10，混凝土强度不应低于C20。
⑵砂应采用纯净的中粗砂，细度模数大于2.5，含土量不超过5%，含水率以4%～6%为宜。
⑶粗骨料应采用纯净的坚硬耐风化碎石或卵石，且级配良好，粒径不宜大于15mm。如采用碱性速凝剂时，不得采用含有活性二氧化硅的石料。
⑷一般情况下，凡适合饮用的水均可作为拌合水。对硫酸盐含量超过0.1%、氯含量超过0.5%，并且含有糖分或有机悬浮质的水不能作为拌合水。
⑸喷射混凝土如需用早强剂和速凝剂作为外加剂，则外加剂应根据工程需要合理选用，外加剂添加量应根据现场试验确定。
⑹为防止混凝土产生离析、回弹率过高等情况发生，混凝土的配合比宜采用连续级配的集料，按照泰波公式设计：P=100×（d/D）n。
式中P—孔径为d时通过的百分率（按质量计）；
d—要计算的某些集料粒径（mm）；
D—集料最大粒径（mm）；
n—实验指数，n=0.3～0.6。
⑺钢钎采用φ18～25螺纹钢筋（HRB335或HRB400），框条采用圆钢筋（HPB300），钢丝网采用φ2普通镀锌钢丝，绑扎钢丝采用采用φ0.5～1.0普通钢丝。
3.6注意事项
⑴钢钎使用前应平直、除锈、除油。
⑵砂浆应拌和均匀，随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。
⑶采用机械喷射，钢钎锚固深度及网眼目数视边坡岩石性质和风化程度而异，锚固深度一般为0.7～1.0m。钢丝网间距为200mm或250mm。
⑷喷射混凝土厚度100～200mm为宜，分2～3次喷射。
⑸沿框条延伸方向每隔10～12.5m设伸缩缝一道，缝宽20mm，用沥青麻丝或低发泡聚乙烯板填塞。
4 结束语
该边坡于2010年7月底开始施工，于8月底竣工验收并交付使用，较之常规的浆砌片石护坡大大缩短工期并节约投资。运行至今效果良好。通过以上工程实例，笔者总结了喷射混凝土在变电站边坡应用时应注意下列问题：
⑴喷射混凝土护坡适用于边坡坡率缓于1：0.5、易风化但未遭风化的岩石边坡。挂网喷射混凝土护坡则适用于坡面为破碎结构的硬质岩石或风化岩边坡。
⑵一级边坡及超限边坡必须进行专门的边坡岩土工程勘察。在查明边坡工程地质和水文地质条件的基础上，确定边坡类别和可能的破坏形式；提供边坡设计所需的计算参数值；评价边坡的稳定性，提出不稳定边坡的整治措施和监测方案的建议。
⑶喷射混凝土护坡坡顶需设置截水沟、坡脚需设置排水沟、坡面须按2～3m间距呈梅花形布置泄水孔。可以有效防止外界雨水渗入坡体，也可以将坡体内的水通过泄水孔排至外面，从而确保边坡的长期稳定。
⑷为避免喷层收缩开裂，改善受力时喷射混凝土应力分布的均匀性，并增强喷层抵抗岩块剪切的能力，一般应采用钢筋网喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土。
⑸在喷射混凝土施工中或完成后，应尽可能快地对喷射混凝土缺陷做出修补，除去和取代存在分层、蜂窝、纹理、空隙等缺陷。
参考文献
[1] 《建筑边坡工程技术规范》，GB50330-2002
[2] 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，GB50086-2001
关键词： 喷射混凝土 变电站 边坡 设计 施工
1 概述
喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将一定比例配合的水泥、砂、石等拌合料，通过管道以高速喷射到受喷面（岩面、土层面、建筑结构物或模板）上凝结硬化而成的一种混凝土。
喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与骨料的反复连续撞击而使混凝土压密，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性。特别是与岩层、混凝土、砖石、钢材有较高的粘結强度，可以在结合面上传递拉应力和剪应力。喷射法施工还可在拌合料中加入各种外加剂和外掺料，大大改善喷射混凝土的性能。喷射法施工可将混凝土的运输、浇筑和捣固结合为一道工序，不要或只要单面模板；可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作空间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构，工序简单，机动灵活，具有广泛的适应性。
2 适用范围
喷射混凝土在力学与工艺方面具有一系列现浇混凝土不能比拟的特点与优点，使得它的应用领域极为广泛，主要有以下方面：
⑴地下工程：矿山巷道、交通隧道、水工隧道、地铁及各类用途的洞室的支护衬砌。
⑵岩土工程：边坡、基坑、水库、堤岸渠道、水池等工程的护壁。
⑶异形薄壁结构工程：各类用途的薄壳屋顶的建造。
⑷修复加固工程：桥梁、海堤、大坝、码头、冷却塔、烟囱及房屋建筑的加固，以及由于化学腐蚀、火灾、地震、爆破冲击、超载或施工不良等因素造成损伤的建筑结构的修补。
⑸防护工程：各类钢结构的防火防腐层。
⑹耐火工程：烟囱及各类热工炉窑的建造与修补。
本文结合实例，主要针对喷射混凝土在变电站岩土边坡中的具体应用以及设计、施工值得注意的问题。
3 工程实例
3.1工程概况
某35kV变电站位于广西桂平市紫荆镇西侧的山坡上，距桂平市约28km。站内场平标高为105.32～105.42m，坡顶最大高程123.5m，挖方区边坡最大高度18.08m。根据相应边坡专题报告：断裂带与站址区的最近距约5km，因此对站区及边坡的稳定影响不大。根据钻探资料，边坡土层由上而下为：
①层表土：灰褐色，稍湿，松软状，成份主要为粘性土，含少量植物根系及腐植质，层厚一般为0.4m。
②层粘土：黄色，硬塑状，切面光滑，无摇振反应，干强度及韧性高。局部含粉砂质泥岩角砾，厚度为2.80～4.10m。
③层全风化粉砂质泥岩：灰褐色，硬塑状，局部夹页岩。岩体风化强烈，结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，干钻易钻进，岩芯呈粉质粘土状。切面光滑，无摇振反应，韧性及干强度较高，厚度8.70～13.60m。
④层强风化粉砂质泥岩：灰褐色，泥质、粉砂质结构，中～薄层状构造。岩体较破碎，裂隙发育，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，用镐可挖，干钻不易钻进，岩芯呈短柱状，未揭穿，最大揭露厚度为4.60m。
上述各土层的物理力学指标见表1
表1 各土层的物理力学指标
指标
①土层
②土层
③土层
④土层
承载力特征值（kPa）
90
200
240
400
内摩擦角（度）
8.3
11.2
30
内聚力（kPa）
50
54.5
70
压缩模量（MPa）
6.8
7.0
14.0
天然重度（KN/m？）
18.0
18.4
18.9
19.2
饱和重度（KN/m？）
18.5
18.8
19.4
19.8
图1 钻孔柱状图
3.2人工边坡开挖坡比
根据钻孔资料和本次野外实地调查附近近期开挖的边坡坡度，现提出边坡各土岩层的边坡容许坡度值如下：
⑴②层粘土按1：1.5。
⑵③、④层泥岩按1：0.86
由于挖方区边坡最大高度18.08m，考虑设置一个台阶两级边坡，由下而上每级边坡高度为8.0m、10.08m，坡比分别为1：0.86、1：1.5，台阶平台（马道）宽度为2.0m。
图2 边坡开挖情况 图3 挂网喷混凝土后的效果（一） 图4 挂网喷混凝土后的效果（二）
3.3边坡稳定性分析
根据钻探资料，场地边坡主要由粘土②、全风化粉砂质泥岩③和强风化粉砂质泥岩④组成，属多层结构边坡。根据表1参数及上述坡比及台阶平台的设置，利用北京理正岩土计算软件按圆弧稳定分析法（瑞典条分法）进行边坡稳定性分析计算，其计算结果为滑动安全系数=1.47。
根据边坡类型和变电站的重要性，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2002的有关规定，勘察场地的边坡安全等级为一级，相应的安全系数应为1.30。
由以上结果可以看出该边坡是稳定的。然而由于组成边坡的岩土层易受雨水冲刷渗透，给永久性的边坡失稳带来极大的隐患，必需采取相应的防护措施。综合考虑地质、水文气象条件、现场施工条件、当地建材的供应情况、为缩短工期、以及本着安全、经济、方便施工的原则，护坡形式采用挂网喷射混凝土护坡。 3.4施工工序
挂网喷射混凝土护坡施工工序如下：
准备工作（按照坡比开挖坡面；清理坡面浮土等）→打孔（根据设计要求和土质情况，定出孔位，做出标记；安装钻头打锚孔，孔深比锚固深度深200mm）→灌浆（用高压水将孔中的浮土清洗干净，插入钢钎，灌入M10水泥砂浆固定钢钎）→绑扎（当固定钢钎的砂浆强度达到70%时，将预制钢丝网框条架按设计要求安装在边坡钢钎上，绑扎焊接牢固后，立即安装绑扎钢丝网，钢丝网應距坡面有一定距离，一般为10mm）→喷射混凝土并覆盖养护（埋设标志，待坡面稍干后，开始喷射混凝土）。
3.5材料要求
⑴喷浆护坡采用的砂浆强度不应低于M10，混凝土强度不应低于C20。
⑵砂应采用纯净的中粗砂，细度模数大于2.5，含土量不超过5%，含水率以4%～6%为宜。
⑶粗骨料应采用纯净的坚硬耐风化碎石或卵石，且级配良好，粒径不宜大于15mm。如采用碱性速凝剂时，不得采用含有活性二氧化硅的石料。
⑷一般情况下，凡适合饮用的水均可作为拌合水。对硫酸盐含量超过0.1%、氯含量超过0.5%，并且含有糖分或有机悬浮质的水不能作为拌合水。
⑸喷射混凝土如需用早强剂和速凝剂作为外加剂，则外加剂应根据工程需要合理选用，外加剂添加量应根据现场试验确定。
⑹为防止混凝土产生离析、回弹率过高等情况发生，混凝土的配合比宜采用连续级配的集料，按照泰波公式设计：P=100×（d/D）n。
式中P—孔径为d时通过的百分率（按质量计）；
d—要计算的某些集料粒径（mm）；
D—集料最大粒径（mm）；
n—实验指数，n=0.3～0.6。
⑺钢钎采用φ18～25螺纹钢筋（HRB335或HRB400），框条采用圆钢筋（HPB300），钢丝网采用φ2普通镀锌钢丝，绑扎钢丝采用采用φ0.5～1.0普通钢丝。
3.6注意事项
⑴钢钎使用前应平直、除锈、除油。
⑵砂浆应拌和均匀，随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完，并严防石块、杂物混入。
⑶采用机械喷射，钢钎锚固深度及网眼目数视边坡岩石性质和风化程度而异，锚固深度一般为0.7～1.0m。钢丝网间距为200mm或250mm。
⑷喷射混凝土厚度100～200mm为宜，分2～3次喷射。
⑸沿框条延伸方向每隔10～12.5m设伸缩缝一道，缝宽20mm，用沥青麻丝或低发泡聚乙烯板填塞。
4 结束语
该边坡于2010年7月底开始施工，于8月底竣工验收并交付使用，较之常规的浆砌片石护坡大大缩短工期并节约投资。运行至今效果良好。通过以上工程实例，笔者总结了喷射混凝土在变电站边坡应用时应注意下列问题：
⑴喷射混凝土护坡适用于边坡坡率缓于1：0.5、易风化但未遭风化的岩石边坡。挂网喷射混凝土护坡则适用于坡面为破碎结构的硬质岩石或风化岩边坡。
⑵一级边坡及超限边坡必须进行专门的边坡岩土工程勘察。在查明边坡工程地质和水文地质条件的基础上，确定边坡类别和可能的破坏形式；提供边坡设计所需的计算参数值；评价边坡的稳定性，提出不稳定边坡的整治措施和监测方案的建议。
⑶喷射混凝土护坡坡顶需设置截水沟、坡脚需设置排水沟、坡面须按2～3m间距呈梅花形布置泄水孔。可以有效防止外界雨水渗入坡体，也可以将坡体内的水通过泄水孔排至外面，从而确保边坡的长期稳定。
⑷为避免喷层收缩开裂，改善受力时喷射混凝土应力分布的均匀性，并增强喷层抵抗岩块剪切的能力，一般应采用钢筋网喷射混凝土或喷射钢纤维混凝土。
⑸在喷射混凝土施工中或完成后，应尽可能快地对喷射混凝土缺陷做出修补，除去和取代存在分层、蜂窝、纹理、空隙等缺陷。
参考文献
[1] 《建筑边坡工程技术规范》，GB50330-2002
[2] 《锚杆喷射混凝土支护技术规范》，GB50086-2001