露天礦第四系土質(zhì)邊坡治理技術(shù)的應(yīng)用

謝道雄

（河鋼集團礦業(yè)公司工程管理部，河北 唐山 063700）

1 工程概述

司家營鐵礦位于河北省唐山市灤縣境內(nèi)，地貌單元為沖洪積階地和沖洪積平原，鐵礦東部為冀東最大的河流—灤河，邊坡的場地屬于灤河一級階地。司家營鐵礦露天采場最大邊坡高度427m，西幫第四系表土層厚大，厚20m～70m，屬高邊坡類型。西幫頂部邊緣設(shè)有高壓線桿和皮帶通廊，高壓線桿距邊坡邊緣最近為23.9m，皮帶通廊距邊坡邊緣最近為55m。

2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查及外業(yè)鉆探資料顯示，西幫邊坡主要地層為：素填土、粉砂、含碎石粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化頁巖、強風(fēng)化頁巖、強風(fēng)化石英砂巖等。整體巖土結(jié)構(gòu)節(jié)理發(fā)育，結(jié)構(gòu)面平直，結(jié)合差，易開裂，裂隙面附泥質(zhì)膠結(jié)，巖芯手捏呈土狀，巖層的產(chǎn)狀為151°～163°，∠SW12°～23°。西幫邊坡地下水的類型主要為第四系孔隙潛水，本區(qū)地下水補給來源主要為大氣降水入滲和側(cè)向徑流補給[1]。地下水主要賦存在粉砂及以下的砂層中，根據(jù)水井抽水試驗，粉砂層的滲透系數(shù)為1.37m/d～2.94m/d，粉質(zhì)粘土層為相對隔水層。基巖中賦存有風(fēng)化巖裂隙水，但富水性較差。

3 邊坡滑坡情況

第一次，西幫N14線～16線之間表土層發(fā)生滑坡，滑坡高度從地表標高+38m水平到-18m水平，滑坡長度為100m，滑坡后，坡頂發(fā)生滑動的土體水平距離為23m～26m，坡底滑動距離約60m，沿土層底板近水平滑出。第二次，在+6m～-18m標高發(fā)生滑坡，滑坡長度145m。由于西幫邊坡土層含水層富水性強，邊坡角變化較大，土層底板有水滲流侵蝕條件下，軟化底部土層，易發(fā)生近似圓弧型失穩(wěn)破壞，危及地面多個高壓線塔及皮帶廊道的安全，嚴重威脅礦山安全生產(chǎn)。從已有勘查鉆孔的勘探線驗算邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)不能滿足《非煤露天礦邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB51016-2014)的規(guī)定，急需進行邊坡加固治理工作。

4 邊坡治理方案

按照最終境界與標高進行放坡，根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性分析結(jié)果，結(jié)合邊坡的特點，對滑坡段采用“土釘墻+抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索+塊石反壓加固”的方法，并在坡頂外設(shè)置降水井，下部砂層設(shè)置放水孔[2]。邊坡加固治理的主要工序為：根據(jù)土釘標高位置分層自上而下削坡并清除滑坡擾動土→施工土釘→錨索施工→抗滑樁和冠梁施工→噴射混凝土→邊坡降排水工程→坡底碎石回填反壓→邊坡監(jiān)測布置→竣工驗收。

（1）削坡并清除滑坡擾動土。按照最終境界與標高，并根據(jù)土釘或錨索標高位置分層開挖土方，自上而下分步開挖至土釘或錨索標高以下0.5m，以便施工。削坡完成后，清除下部滑坡擾動土。

（2）土釘施工。土釘長度24m，成孔直徑110mm，下傾角15°，土釘水平、垂直間距均為2.0m。桿體采用1根Ⅲ級Φ25螺紋鋼筋，鋼筋強度等級均為HRB400。孔內(nèi)注漿采用純水泥漿，水泥采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，注漿應(yīng)采用孔底注漿法，漿液灌注必須飽滿密實，拌合水可采用地下水。

（3）錨索施工。錨索自由段成孔孔徑150mm，錨固段孔徑150mm，施工過程中要保證錨孔深度和錨固段注漿量，單根錨索施加預(yù)應(yīng)力200kN。錨索采用高強度、低松弛、無粘結(jié)鋼絞線制作，鋼絞線強度為1860MPa，鋼絞線符合現(xiàn)行國家標準《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》（GB/T5224-2003）規(guī)定，對有機械損傷、嚴重銹腐、電燒傷等造成強度降低的錨索材料，在施工中不得使用。錨索為永久工程，必須作好防銹、防腐處理。錨固段錨索應(yīng)清污除銹，張拉段、自由段錨索應(yīng)涂抹專用防腐油脂，并且外套Φ22波紋管隔離防護。

（4）抗滑樁和冠梁施工。抗滑樁采用1200mm直徑的鉆孔灌注樁，采用泥漿護壁成孔工藝，樁間距2.50m，樁長約20.0m。樁頂設(shè)置冠梁連接，冠梁截面尺寸1300mm×1000mm，鋼筋保護層厚均為50mm。樁身混凝土嵌入冠梁100mm，樁頂錨筋進入冠梁不少于700mm。

（5）噴射混凝土施工。該段噴射混凝土面板厚度100mm，混凝土設(shè)計強度等級為C25，1d齡期的抗壓強度不低于5 MPa；面板沿邊坡走向，每隔20m的長度豎向分段設(shè)置伸縮縫，內(nèi)填瀝青木板。在坡面設(shè)置泄水孔，泄水孔位置、間距可根據(jù)地下水的發(fā)育情況適當調(diào)整。鋼筋網(wǎng)必須緊貼混凝土表面，以保證鋼筋保護層厚度。噴射混凝土終凝后2小時采取連續(xù)噴水養(yǎng)護5天～7天，在終凝后第一次噴水養(yǎng)護時，壓力不宜過大，以防止沖壞噴射混凝土防護層表面。

（6）邊坡降排水工程。在粉砂層中打仰斜放水孔。放水孔水平間距6.6.m，長度75m，孔徑Φ91mm，上仰角5°～10°。放水孔內(nèi)安放Φ63.5δ3.8 UPVC集滲管，管體呈梅花形設(shè)置16mm花孔。集滲管外包400g/m2土工布，用鉛絲綁扎，嚴禁漏砂。為保證滑坡段+6m以下施工安全，新滑坡段坡頂截水溝西側(cè)設(shè)計降水井，間距12.5m，井深60m，成孔直徑600mm，內(nèi)安裝300mm無砂砼管。

（7）坡底碎石回填反壓。在采場選取較為新鮮的采礦廢石，在坡底回填反壓，回填長度為滑坡段治理長度，回填高度為滑坡高度的四分之一，采礦廢石粒徑不宜大于500mm。以此對土質(zhì)邊坡起到阻擋和反壓作用。

（8）邊坡監(jiān)測布置。根據(jù)《崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測規(guī)范》DZT0223-2004，施工期間和邊坡開挖后應(yīng)進行邊坡監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容主要有變形監(jiān)測、相關(guān)因素監(jiān)測和宏觀前兆監(jiān)測。在坡頂及6m、-18m、-42m標高設(shè)置變形監(jiān)測點，水平間距30m，監(jiān)測土層及風(fēng)化巖體的變形。檢測設(shè)備采用GNSS設(shè)備，并在采場調(diào)度室安裝設(shè)備軟件及報警系統(tǒng)，對檢測數(shù)據(jù)進行檢測。礦山安全人員定期對邊坡及周邊進行巡視，查看邊坡的安全情況。雨季應(yīng)每天由安全人員巡視邊坡，查看地表水的流量，含砂情況以及地表水沖蝕情況和沖蝕作用對邊坡的不利影響。由技術(shù)人員分析地表水與滑坡體內(nèi)地下水補給、徑流、排泄的關(guān)系，必要時進行穩(wěn)定性相關(guān)分析。

5 治理效果

通過對滑坡段采用“土釘墻+抗滑樁和預(yù)應(yīng)力錨索+塊石反壓加固”的治理方法，邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，目前原滑坡體區(qū)域內(nèi)未見滑坡跡象，邊坡較為穩(wěn)定。通過及時治理，保證了西幫頂部邊緣高壓線桿和皮帶通廊基礎(chǔ)穩(wěn)固，取得了良好的額效果。

6 結(jié)語

露天礦邊坡治理是露天開采工程中重大安全工程，發(fā)生滑坡后治理難度大費用高，且對礦山安全生產(chǎn)造成較大影響。特別是司家營鐵礦邊坡角相對較陡，第四系土質(zhì)邊坡厚度較大且含水豐富，因此在開采過程中應(yīng)進一步加大邊坡治理投入密切監(jiān)視邊坡穩(wěn)定性，做到及早發(fā)現(xiàn)，及早整治，確保采礦作業(yè)持續(xù)進行。