新安煤礦巖質高邊坡錨網噴治理技術設計及應用

韓志強 朱錫輝 李素勤

摘要：土釘護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，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度和剛度而維持邊坡的穩定。實踐證明土釘加固邊坡具有投資省、及時、快速、施工場地占用小等優點[1]。根據工程類比和工程經驗，采用錨桿+鐵絲網+噴射混凝土支護合理地加固山體巖質護坡，為平整場地、防止山體滑坡、建造安全穩固的建筑設施奠定了堅實的基礎。

關鍵詞：錨網噴 巖質高邊坡 治理 類比法

中圖分類號：TD804 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（b）-0090-03

新安煤礦16采區位于新安井田西部的云夢山中，屬低山丘陵區。16采區地面工業廣場（變電所平臺護坡平面布置圖見圖1）在半山坡分臺階布置，范圍內地勢東高西低，且巖石抗風化能力較差，V型沖溝較發育，水土流失較嚴重。變電所東北側廣場邊界護坡一最大高度28m（護坡開挖后裸露各巖層柱狀圖見圖2，巖石力學參數見表1），長105m，坡角70°，支護面積約1840m2。西北側廣場邊界護坡二最大高度16.5m，長40.5m，坡角70°，支護面積約640m2。

1 影響邊坡穩定性的因素分析

工程實踐證明，影響邊坡穩定性的因素復雜，而且絕大部分因素是動態、變化的。現針對主要因素加以分析。

（1）巖體結構因素。地質巖性與結構是滑坡發生的內在因素。地質因素對邊坡的穩定影響尤為嚴重。不連續面的抗剪強度是最重要的強度參數。巖體結構面能降低巖體的整體強度，增大巖體的變形性能，加深巖體的不均勻性、各向異性和非連續性等性質。另外，結構面賦存物和裂隙水化學成分又促使結構面的擴大。通常滑坡等邊坡工程事故都是沿著結構面或其組合邊界產生剪切滑移、錯動變形等形成的巖體結構失穩。該邊坡中部偏北有一個小斷層。斷層面與邊坡面接近正交分布，對該邊坡的穩定構成局部威脅。

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

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

（4）氣溫因素。晝夜溫差大，促使了巖體風化加劇。

（5）擾動因素。工業廣場內布置16進風斜井和回風立井。掘進爆破將影響邊坡的穩定性。

（6）時間因素和漸進破壞。以蠕變和流動的方式隨時間構成漸進破壞。對邊坡的長期穩定造成不利影響。

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

2 邊坡治理的必要性

（1）該處夏季雨水較多，V型沖溝較發育，水土流失較嚴重，促進了侵蝕作用影響和巖體結構面的擴張。

（2）場地土方開挖高差大，坡角大，支護面積大，促進了構造作用和殘余應力的影響。

（3）上部土質松軟，開挖后巖石抗風化能力較差，促進了風化作用影響。

（4）土方開挖后，上部沿護坡一上沿向外6m處出現一道寬約0.4m的裂縫。

鑒于邊坡實際情況，為保證邊坡的長期穩定，采取合理措施增強山體邊坡整體穩定性是必要的。

3 設計支護方案

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

（1）護坡一：采用錨桿+鐵絲網+噴射混凝土支護，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，錨桿外露長度不應大于100mm。沿框條延深方向每隔10m設伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內用瀝青麻筋填塞。直徑為3.5mm的冷拔絲鐵絲網，網格為50×50mm，網間搭接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型號樹脂錨固劑。

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

護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設伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內用瀝青麻筋填塞。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。護墻基礎坐至基巖上，基礎埋深不小于0.2m。

護坡下部護墻采用漿砌片石護裙，M7.5水泥砂漿砌筑MU30毛石，每隔10m設伸縮縫一道，縫寬20mm，縫內用瀝青麻筋填塞。護墻墻身用1∶2水泥砂漿勾縫。護墻頂部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。

護墻基礎坐至基巖上，基礎埋深不小于200mm。護墻與噴后護坡之間若有空洞等不密實之處須用C15毛石混凝土灌實。

噴漿料配合比設計：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（根據砂含水量適當調整）。水泥：砂=1∶6.3。

4 方案實施

清理開挖工程區內的樹根、雜草、垃圾、廢渣及障礙物。用挖掘機配合人工沿著護坡上沿施工臨時道路，挖去上部黃土層。順坡勢開挖過程中認真對照設計提供地質資料，判別土體的地質情況，直至護坡上沿露出巖層面。

（1）腳手架搭設。

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

（2）錨網噴施工。

工序：修整坡面→標定錨桿位置→鉆進錨桿鉆孔→清孔→安裝樹脂錨固劑→插入錨桿→攪拌樹脂錨固劑→掛金屬網→緊固錨桿→錨桿拉拔試驗→噴漿→養護。

方法：施工前清理護坡面碎石、浮矸。根據校延后的中心線及錨桿間排距，用紅漆標定錨桿孔位置。領釬工配合打眼工將錨桿鉆機移至錨桿孔位，嚴格按照操作規程作業。若鉆孔異常，在該鉆孔附近再補打一個鉆孔。鉆孔完畢后。由打眼工負責，對鉆進情況正常的孔用高壓風將石渣、粉塵吹出。按設計要求在單個孔內依次裝入2卷MSK2350型樹脂錨固劑。將錨桿插入孔底，并攪拌至規定時間。按照網間搭接100mm要求鋪設金屬網。之后，裝上托盤、螺帽，用力矩扳手達到設計錨固力。最后噴漿至設計厚度，并灑水養護持續7～10d。

（3）擋土墻施工。

首先基礎開挖，基坑寬度每側較設計基底寬30cm左右。開挖至規定基底標高后，進行驗槽。之后，漿砌片石護坡。砌筑前先進行施工放樣，砌筑時先在兩面立桿掛線，外面線應順直整齊，逐層收坡；砌筑過程中經常校正線桿，保證砌體各部尺寸符合圖紙要求。砌體分層自下而上進行砌筑，砌筑上層時，不應振動下層，直至墻頂。嚴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。

同時根據地基和墻高變化情況，每隔10m設置縫一道，縫寬20mm，縫內用瀝青麻筋填塞，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，并及時灑水養護持續7～10d。

④截（排）水溝。

采用人工開挖，素土夯實用M7.5水泥砂漿砌筑MU30毛石，用20mm厚1∶2水泥砂漿抹面壓光。縱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，用錨桿拉力計做錨桿拉拔試驗，保證抽取的百分之一錨桿錨固力均不小于50kN。否則，在其附近補打錨桿。

（2）噴射混凝土強度檢測。通過噴射混凝土強度檢測方法和比較[3]，結合質量檢測站常用試驗方法，選擇采用鉆芯法檢測噴射混凝土的強度。在進行腳手架架設和其它準備工作的同時，在已噴好的經28d養護的護坡上直接鉆取直徑50mm、長度大于50mm的芯樣，排序分組，每組5個。用切割機加工成兩端面平行的圓柱體試塊進行試驗。其強度符合要求后施工，不符合要求時通過改變混合料配比和混凝土養護方法等手段調整。

（3）水泥砂漿強度檢測。采用70.7mm×70.7mm×70.7mm立方體試模現場制作試塊測其抗壓強度，每組6個。試驗用直徑10mm，長350mm的搗棒，端部磨圓。向試模內一次注滿砂漿，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℃溫度環境下停置一晝夜，然后對試件進行編號并拆模；試件拆模后，在標準養護條件下，繼續養護至28d，然后進行試壓。以六個試件測值的算術平均值作為該組試件的抗壓強度值，平均值計算精確至0.lMPa。當六個試件的最大值或最小值與平均值的差超過20%時，以中間四個試件的平均值作為該組試件的抗壓強度值。

錨桿間排距、噴層厚度和觀感質量由監理人員現場按照設計要求管理。

6 結論

該護坡自完工半年以來，經歷了一次大暴雨侵襲，兩處護坡穩固性好，沒出現裂縫、滑坡現象，確保了工業場地安全。為采用錨網噴支護加固高陡巖質山體邊坡積累了豐富的經驗。

參考文獻

[1] 王星華.地基處理與加固[M].長沙：中南大學出版社，2002（7）：174.

[2] 董愛民，蘇本勝，陳偉.礦區山體護坡錨網噴加固技術實踐[J].中州煤炭，2011（8）：94-95.

[3] 王曉寧.噴射混凝土強度檢測方法與比較[J].建井技術，2006（12）：19-21.

[4] 涂生友.噴錨網技術在高陡邊坡防護中的應用[J].四川文理學院學報，2007（6）：140-141.

[5] 王軍，劉澤林.噴錨網技術在高陡邊坡防護中的應用[J].山西交通科技，2005（10）.