新安煤礦巖質(zhì)高邊坡錨網(wǎng)噴治理技術(shù)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

韓志強(qiáng) 朱錫輝 李素勤

摘要：土釘護(hù)坡是通過小間距地在邊坡原狀土中鉆孔置筋灌漿，形成土釘網(wǎng)，以使邊坡土體得到加固，并保證加固后的土體具有足夠的強(qiáng)度和剛度而維持邊坡的穩(wěn)定。實(shí)踐證明土釘加固邊坡具有投資省、及時(shí)、快速、施工場地占用小等優(yōu)點(diǎn)[1]。根據(jù)工程類比和工程經(jīng)驗(yàn)，采用錨桿+鐵絲網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)合理地加固山體巖質(zhì)護(hù)坡，為平整場地、防止山體滑坡、建造安全穩(wěn)固的建筑設(shè)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：錨網(wǎng)噴 巖質(zhì)高邊坡 治理 類比法

中圖分類號(hào)：TD804 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（b）-0090-03

新安煤礦16采區(qū)位于新安井田西部的云夢山中，屬低山丘陵區(qū)。16采區(qū)地面工業(yè)廣場（變電所平臺(tái)護(hù)坡平面布置圖見圖1）在半山坡分臺(tái)階布置，范圍內(nèi)地勢東高西低，且?guī)r石抗風(fēng)化能力較差，V型沖溝較發(fā)育，水土流失較嚴(yán)重。變電所東北側(cè)廣場邊界護(hù)坡一最大高度28m（護(hù)坡開挖后裸露各巖層柱狀圖見圖2，巖石力學(xué)參數(shù)見表1），長105m，坡角70°，支護(hù)面積約1840m2。西北側(cè)廣場邊界護(hù)坡二最大高度16.5m，長40.5m，坡角70°，支護(hù)面積約640m2。

1 影響邊坡穩(wěn)定性的因素分析

工程實(shí)踐證明，影響邊坡穩(wěn)定性的因素復(fù)雜，而且絕大部分因素是動(dòng)態(tài)、變化的?，F(xiàn)針對主要因素加以分析。

（1）巖體結(jié)構(gòu)因素。地質(zhì)巖性與結(jié)構(gòu)是滑坡發(fā)生的內(nèi)在因素。地質(zhì)因素對邊坡的穩(wěn)定影響尤為嚴(yán)重。不連續(xù)面的抗剪強(qiáng)度是最重要的強(qiáng)度參數(shù)。巖體結(jié)構(gòu)面能降低巖體的整體強(qiáng)度，增大巖體的變形性能，加深巖體的不均勻性、各向異性和非連續(xù)性等性質(zhì)。另外，結(jié)構(gòu)面賦存物和裂隙水化學(xué)成分又促使結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)大。通?；碌冗吰鹿こ淌鹿识际茄刂Y(jié)構(gòu)面或其組合邊界產(chǎn)生剪切滑移、錯(cuò)動(dòng)變形等形成的巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。該邊坡中部偏北有一個(gè)小斷層。斷層面與邊坡面接近正交分布，對該邊坡的穩(wěn)定構(gòu)成局部威脅。

（2）巖性風(fēng)化和侵蝕作用。風(fēng)化致使巖石變形并降低其他強(qiáng)度。開挖后巖石抗風(fēng)化能力變差，表層松散、塌落。水是誘發(fā)滑坡的重要外部因素。雨水侵蝕致使巖石裂隙加大、增多，且與風(fēng)化同時(shí)相互促進(jìn)，其物理和化學(xué)作用共同使巖體松散、破碎，影響坡面穩(wěn)定性。

（3）構(gòu)造作用和殘余應(yīng)力。開挖土方破壞了巖體的原應(yīng)力狀態(tài)。加上小斷層等構(gòu)造影響邊坡的穩(wěn)定性。

（4）氣溫因素。晝夜溫差大，促使了巖體風(fēng)化加劇。

（5）擾動(dòng)因素。工業(yè)廣場內(nèi)布置16進(jìn)風(fēng)斜井和回風(fēng)立井。掘進(jìn)爆破將影響邊坡的穩(wěn)定性。

（6）時(shí)間因素和漸進(jìn)破壞。以蠕變和流動(dòng)的方式隨時(shí)間構(gòu)成漸進(jìn)破壞。對邊坡的長期穩(wěn)定造成不利影響。

通過對以上影響因素的分析，可以采用充填巖體結(jié)構(gòu)面、密閉外露巖面、降低外露巖面風(fēng)化和侵蝕、避開殘余應(yīng)力和減小掘進(jìn)爆破擾動(dòng)影響等可行的手段降低對邊坡穩(wěn)定的不利影響。（如表1）。

2 邊坡治理的必要性

（1）該處夏季雨水較多，V型沖溝較發(fā)育，水土流失較嚴(yán)重，促進(jìn)了侵蝕作用影響和巖體結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)張。

（2）場地土方開挖高差大，坡角大，支護(hù)面積大，促進(jìn)了構(gòu)造作用和殘余應(yīng)力的影響。

（3）上部土質(zhì)松軟，開挖后巖石抗風(fēng)化能力較差，促進(jìn)了風(fēng)化作用影響。

（4）土方開挖后，上部沿護(hù)坡一上沿向外6m處出現(xiàn)一道寬約0.4m的裂縫。

鑒于邊坡實(shí)際情況，為保證邊坡的長期穩(wěn)定，采取合理措施增強(qiáng)山體邊坡整體穩(wěn)定性是必要的。

3 設(shè)計(jì)支護(hù)方案

通過對比料石水泥墻體構(gòu)筑和錨網(wǎng)噴加固護(hù)坡兩方案優(yōu)缺點(diǎn)可知：錨網(wǎng)噴支護(hù)、加固方案優(yōu)勢明顯[2]。最終確定采用樹脂錨桿+鐵絲網(wǎng)+噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)。（如表2）

（1）護(hù)坡一：采用錨桿+鐵絲網(wǎng)+噴射混凝土支護(hù)，坡角70°（斷面圖見圖3）。其中采用Φ20鋼筋樹脂錨桿，長度2.5m，下傾15°，間排距為1.0m，錨固深度2400mm，錨桿外露長度不應(yīng)大于100mm。沿框條延深方向每隔10m設(shè)伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內(nèi)用瀝青麻筋填塞。直徑為3.5mm的冷拔絲鐵絲網(wǎng)，網(wǎng)格為50×50mm，網(wǎng)間搭接100mm，采用Φ0.8mm普通鐵絲綁扎。托盤為Q235鋼，尺寸150×150mm，厚度為8mm。噴射C30混凝土厚度100mm。錨桿錨固力不小于50kN，螺帽的扭矩不小于100N·m。MSK2350型號(hào)樹脂錨固劑。

（2）護(hù)坡二：采用噴射素混凝土支護(hù)，坡角70°。噴射C30混凝土厚度100mm。

護(hù)坡上部擋土墻做法參照圖集04J008第33頁YQ5。采用M7.5水泥砂漿砌筑MU30毛石，每隔10m設(shè)伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內(nèi)用瀝青麻筋填塞。擋土墻墻身用1∶2水泥砂漿勾縫。擋土墻墻頂部厚度30mm的C15混凝土壓頂。泄水孔間距3m，外斜5%，孔眼尺寸Φ100mmPVC管，外伸100mm。護(hù)墻基礎(chǔ)坐至基巖上，基礎(chǔ)埋深不小于0.2m。

護(hù)坡下部護(hù)墻采用漿砌片石護(hù)裙，M7.5水泥砂漿砌筑MU30毛石，每隔10m設(shè)伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內(nèi)用瀝青麻筋填塞。護(hù)墻墻身用1∶2水泥砂漿勾縫。護(hù)墻頂部30mm厚C15混凝土壓頂。泄水孔間距3m，外斜5%，孔眼尺寸Φ100mmPVC管，外伸100mm。

護(hù)墻基礎(chǔ)坐至基巖上，基礎(chǔ)埋深不小于200mm。護(hù)墻與噴后護(hù)坡之間若有空洞等不密實(shí)之處須用C15毛石混凝土灌實(shí)。

噴漿料配合比設(shè)計(jì)：采用42.5普通硅酸鹽水泥、中粗砂和粒徑5～15mm的碎石子。水泥：砂：石子=1∶2∶2.5（重量比）。水灰比0.4，速凝劑為水泥質(zhì)量的2%～4%。

M7.5水泥砂漿，稠度30～50mm。采用32.5普通硅酸鹽水泥；中粗砂。每立方米用量水泥230kg，河砂1450kg，水250～270kg（根據(jù)砂含水量適當(dāng)調(diào)整）。水泥：砂=1∶6.3。

4 方案實(shí)施

清理開挖工程區(qū)內(nèi)的樹根、雜草、垃圾、廢渣及障礙物。用挖掘機(jī)配合人工沿著護(hù)坡上沿施工臨時(shí)道路，挖去上部黃土層。順坡勢開挖過程中認(rèn)真對照設(shè)計(jì)提供地質(zhì)資料，判別土體的地質(zhì)情況，直至護(hù)坡上沿露出巖層面。

（1）腳手架搭設(shè)。

根據(jù)坡的高度，搭設(shè)鋼管腳手架，選擇一排、三排或四排，用枕木墊實(shí)基礎(chǔ)，先搭設(shè)主框架，層層加固，最后搭設(shè)分支架，使其與坡面接觸良好，并用架板鋪設(shè)成平臺(tái)，用鐵絲綁牢，鋼管架豎向鋼管間距0.8～1m，橫向1.2～1.5m。

（2）錨網(wǎng)噴施工。

工序：修整坡面→標(biāo)定錨桿位置→鉆進(jìn)錨桿鉆孔→清孔→安裝樹脂錨固劑→插入錨桿→攪拌樹脂錨固劑→掛金屬網(wǎng)→緊固錨桿→錨桿拉拔試驗(yàn)→噴漿→養(yǎng)護(hù)。

方法：施工前清理護(hù)坡面碎石、浮矸。根據(jù)校延后的中心線及錨桿間排距，用紅漆標(biāo)定錨桿孔位置。領(lǐng)釬工配合打眼工將錨桿鉆機(jī)移至錨桿孔位，嚴(yán)格按照操作規(guī)程作業(yè)。若鉆孔異常，在該鉆孔附近再補(bǔ)打一個(gè)鉆孔。鉆孔完畢后。由打眼工負(fù)責(zé)，對鉆進(jìn)情況正常的孔用高壓風(fēng)將石渣、粉塵吹出。按設(shè)計(jì)要求在單個(gè)孔內(nèi)依次裝入2卷MSK2350型樹脂錨固劑。將錨桿插入孔底，并攪拌至規(guī)定時(shí)間。按照網(wǎng)間搭接100mm要求鋪設(shè)金屬網(wǎng)。之后，裝上托盤、螺帽，用力矩扳手達(dá)到設(shè)計(jì)錨固力。最后噴漿至設(shè)計(jì)厚度，并灑水養(yǎng)護(hù)持續(xù)7～10d。

（3）擋土墻施工。

首先基礎(chǔ)開挖，基坑寬度每側(cè)較設(shè)計(jì)基底寬30cm左右。開挖至規(guī)定基底標(biāo)高后，進(jìn)行驗(yàn)槽。之后，漿砌片石護(hù)坡。砌筑前先進(jìn)行施工放樣，砌筑時(shí)先在兩面立桿掛線，外面線應(yīng)順直整齊，逐層收坡；砌筑過程中經(jīng)常校正線桿，保證砌體各部尺寸符合圖紙要求。砌體分層自下而上進(jìn)行砌筑，砌筑上層時(shí)，不應(yīng)振動(dòng)下層，直至墻頂。嚴(yán)格按要求施工反濾層、泄水孔。反濾層采用砂礫填筑，厚度為30cm。隔水層用粘土夯填，厚度為30cm，設(shè)置在反濾層的底部和頂部，高度為50cm。泄水孔采用Φ100mmPVC管，外伸擋土墻100mm。

同時(shí)根據(jù)地基和墻高變化情況，每隔10m設(shè)置縫一道，縫寬20mm，縫內(nèi)用瀝青麻筋填塞，填塞深度不小于20cm。墻胸外露面采用1∶2水泥砂漿勾縫。墻頂用30mm厚C15混凝土壓頂，并及時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)持續(xù)7～10d。

④截（排）水溝。

采用人工開挖，素土夯實(shí)用M7.5水泥砂漿砌筑MU30毛石，用20mm厚1∶2水泥砂漿抹面壓光?？v坡隨擋土墻底坡度且不小于1%，最終排至涵洞。（如圖3）

5 效果檢測

（1）錨桿錨固力檢測。待用錨桿攪拌樹脂錨固劑20S并等待1min后，用錨桿拉力計(jì)做錨桿拉拔試驗(yàn)，保證抽取的百分之一錨桿錨固力均不小于50kN。否則，在其附近補(bǔ)打錨桿。

（2）噴射混凝土強(qiáng)度檢測。通過噴射混凝土強(qiáng)度檢測方法和比較[3]，結(jié)合質(zhì)量檢測站常用試驗(yàn)方法，選擇采用鉆芯法檢測噴射混凝土的強(qiáng)度。在進(jìn)行腳手架架設(shè)和其它準(zhǔn)備工作的同時(shí)，在已噴好的經(jīng)28d養(yǎng)護(hù)的護(hù)坡上直接鉆取直徑50mm、長度大于50mm的芯樣，排序分組，每組5個(gè)。用切割機(jī)加工成兩端面平行的圓柱體試塊進(jìn)行試驗(yàn)。其強(qiáng)度符合要求后施工，不符合要求時(shí)通過改變混合料配比和混凝土養(yǎng)護(hù)方法等手段調(diào)整。

（3）水泥砂漿強(qiáng)度檢測。采用70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試模現(xiàn)場制作試塊測其抗壓強(qiáng)度，每組6個(gè)。試驗(yàn)用直徑10mm，長350mm的搗棒，端部磨圓。向試模內(nèi)一次注滿砂漿，用搗棒均勻由外向里按螺旋方向插搗25次，使砂漿高出試模頂面6～8mm。試件制作后在20℃±5℃溫度環(huán)境下停置一晝夜，然后對試件進(jìn)行編號(hào)并拆模；試件拆模后，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28d，然后進(jìn)行試壓。以六個(gè)試件測值的算術(shù)平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值，平均值計(jì)算精確至0.lMPa。當(dāng)六個(gè)試件的最大值或最小值與平均值的差超過20%時(shí)，以中間四個(gè)試件的平均值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值。

錨桿間排距、噴層厚度和觀感質(zhì)量由監(jiān)理人員現(xiàn)場按照設(shè)計(jì)要求管理。

6 結(jié)論

該護(hù)坡自完工半年以來，經(jīng)歷了一次大暴雨侵襲，兩處護(hù)坡穩(wěn)固性好，沒出現(xiàn)裂縫、滑坡現(xiàn)象，確保了工業(yè)場地安全。為采用錨網(wǎng)噴支護(hù)加固高陡巖質(zhì)山體邊坡積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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