礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術(shù)研究

侯志鵬

工程技術(shù) Engineering technique

礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術(shù)研究

侯志鵬

（中國(guó)非金屬材料南京礦山工程有限公司，江蘇 南京 210016）

礦山工程對(duì)于邊坡穩(wěn)定性和安全性的要求極高，邊坡的治理水平將起到較大的影響，需要加強(qiáng)對(duì)邊坡治理的研究，達(dá)到更高的治理質(zhì)量和效率。巖土錨固技術(shù)是礦山工程邊坡治理中常用的技術(shù)，能夠達(dá)到較好的邊坡治理效果。本文就將對(duì)當(dāng)前邊坡治理的巖土錨固技術(shù)進(jìn)行深入分析，探討巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，期望能夠促進(jìn)巖土錨固技術(shù)的水平提高，也促進(jìn)礦山工程的發(fā)展。

礦山工程；邊坡治理；巖土錨固技術(shù)

0 引言

在采用巖土錨固技術(shù)進(jìn)行礦山工程邊坡治理時(shí)，需要對(duì)錨桿的承載能力、施工工藝和錨固段傳力機(jī)理等技術(shù)要點(diǎn)有所掌握，才能夠?qū)吰碌能浲翆雍蛷?fù)雜土層等情況起到有效的治理作用。所以必須要加強(qiáng)對(duì)巖土錨固技術(shù)研究的重視，充分掌握礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術(shù)的要點(diǎn)，才能夠使技術(shù)得到理想的發(fā)揮，做好礦山工程的邊坡治理。

1 巖土錨固技術(shù)的先進(jìn)性及重要性

我國(guó)對(duì)于巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用較早，積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和研究，再經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改善，已經(jīng)能夠達(dá)到較為先進(jìn)的技術(shù)水平，尤其是我國(guó)研制出的新型擴(kuò)體型錨桿的應(yīng)用，能夠具有重復(fù)性高壓灌漿和旋噴灌漿的技術(shù)，在實(shí)際的邊坡治理中，對(duì)于軟土層和復(fù)雜土層的承載力低、蠕變量大等問(wèn)題都能夠進(jìn)行有效的解決。在錨桿荷載機(jī)制方面，我國(guó)也進(jìn)行了深入的研究，對(duì)粘結(jié)度和錨固定長(zhǎng)度之間的關(guān)系進(jìn)行了多次的科學(xué)驗(yàn)證，最終進(jìn)行了最合理的劃分，使錨桿長(zhǎng)度保持在最佳范圍內(nèi)，起到最大的技術(shù)作用。在錨桿粘結(jié)應(yīng)力方面，我國(guó)也研制出了荷載分散性錨固體系，能夠使錨桿粘結(jié)應(yīng)力達(dá)到更高的均勻分布水平，也能夠使錨桿的承載能力和防腐性能得到更大的提高，在實(shí)際的邊坡治理中達(dá)到更好的治理效果。在錨桿的長(zhǎng)期性和安全性方面，我國(guó)也建立起了完善的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，并且在工程領(lǐng)域中不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使巖土錨固技術(shù)能夠更多的應(yīng)用到適合的工程項(xiàng)目中，推動(dòng)巖土錨固技術(shù)的不斷發(fā)展。

在工程領(lǐng)域中，巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠加強(qiáng)巖土的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，還能夠促進(jìn)結(jié)構(gòu)重量和體積的降低，有利于巖土工程在結(jié)構(gòu)方面的穩(wěn)定性，使變形量得到更好的控制。尤其是巖土錨固技術(shù)可控可測(cè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于復(fù)雜土層環(huán)境也能夠達(dá)到理想的技術(shù)效果。如今我國(guó)的巖土錨固技術(shù)隨著快速發(fā)展的社會(huì)建設(shè)，技術(shù)水平的增加也極為快速，錨桿品種的研制也經(jīng)達(dá)到了60多種，通過(guò)不同的承載力等性能，發(fā)揮出更加有力的技術(shù)作用，在多個(gè)工程領(lǐng)域中都具有極為重要的技術(shù)地位。

2 巖土錨固技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)及要點(diǎn)

巖土錨固技術(shù)包括巖錨和土錨兩種類(lèi)型，都需要將工程結(jié)構(gòu)物或擋土墻的一端與錨固地基的土層或巖層進(jìn)行連接，使承受結(jié)構(gòu)物獲得更大的托力和抗拔力。巖土錨固技術(shù)能夠充分利用巖土的自身?xiàng)l件，使巖土的自穩(wěn)能力有所提高，有效防止工程產(chǎn)生坍塌、滑移等事故的發(fā)生，使工程的安全性得到極大程度的保障。巖土錨固技術(shù)還具有較為廣泛的錨固范圍，對(duì)于工程作業(yè)空間的占用也較少，能夠大量減少鋼支撐等材料的應(yīng)用。在施工過(guò)程中，對(duì)于施工環(huán)境的要求較低，產(chǎn)生的施工噪音也很小，還不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。但是巖土錨股技術(shù)中的拉桿會(huì)在長(zhǎng)期受力下產(chǎn)生蠕變或松弛等問(wèn)題，就必須要在施工中予以極高的重視，對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，并采取更加科學(xué)的防范措施，對(duì)巖土錨固技術(shù)的質(zhì)量予以加強(qiáng)。

通過(guò)對(duì)巖土錨固技術(shù)的分析能夠發(fā)現(xiàn)，想要加強(qiáng)技術(shù)質(zhì)量和效率，有以下幾技術(shù)要點(diǎn)是關(guān)鍵：一是做好施工前的準(zhǔn)備工作，對(duì)礦山工程、地質(zhì)條件、技術(shù)人員數(shù)量和水平等方面做到詳細(xì)的了解，掌握真實(shí)和全面的資料信息，并對(duì)所需的技術(shù)人員和施工材料進(jìn)行規(guī)劃，才能夠有利于后續(xù)施工的順利進(jìn)行；二是根據(jù)掌握的資料信息做好技術(shù)方案的制定，尤其是對(duì)于錨固打孔、錨桿制作和安裝等技術(shù)環(huán)節(jié)，必須要確保技術(shù)要求的標(biāo)準(zhǔn)和明確，才能夠有效發(fā)揮出對(duì)技術(shù)人員的指導(dǎo)和約束作用，降低技術(shù)質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生的可能性；三是根據(jù)技術(shù)方案和工程的實(shí)際情況，對(duì)技術(shù)人員進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)和考核，確保技術(shù)人員能夠掌握施工所需的技術(shù)水平，并提高技術(shù)人員的技術(shù)能力，避免由于技術(shù)人員能力不足造成的技術(shù)問(wèn)題；四是在施工過(guò)程中對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，技術(shù)人員必須嚴(yán)格按照技術(shù)方案進(jìn)行施工，當(dāng)實(shí)際情況與技術(shù)方案不符時(shí)，需要暫停施工匯報(bào)管理人員，對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行合理調(diào)整之后才能夠繼續(xù)施工，避免技術(shù)質(zhì)量無(wú)法達(dá)到工程需求；五是在施工過(guò)程中要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理，由專(zhuān)門(mén)的監(jiān)管人員進(jìn)行巡檢或抽檢，確保施工能夠按照工程要求順利進(jìn)行，也確保技術(shù)質(zhì)量能夠達(dá)到質(zhì)量要求。科學(xué)的巡檢和抽檢安排能夠有效把控整體的技術(shù)和施工情況，如果存在技術(shù)問(wèn)題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)解決，避免對(duì)整體工程造成的延期、超支等不良影響。

3 礦山工程邊坡治理中巖土錨固技術(shù)的應(yīng)用

礦山工程對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性要求較高，也必須要保障工程的安全性，巖土錨固技術(shù)是常用的邊坡治理技術(shù)，尤其是礦山工程邊坡會(huì)隨著內(nèi)部承受力度狀態(tài)的變化，導(dǎo)致巖土受力方向和受力大小產(chǎn)生變化，為了適應(yīng)這種變化，就會(huì)形成邊坡的變形和受力破損等情況，巖土錨固技術(shù)能夠通過(guò)錨桿的軸應(yīng)力和剪應(yīng)力等作用力的分布，與巖土產(chǎn)生共同的承載力，使邊坡等到更加穩(wěn)固的加持，有效保障礦山工程的穩(wěn)定性和安全性。

礦山工程的施工環(huán)境較為惡劣，需要面對(duì)極為復(fù)雜的環(huán)境條件，巖土錨固技術(shù)具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在達(dá)到理想的邊坡治理的效果同時(shí)，發(fā)揮節(jié)約用地、節(jié)約造價(jià)、利于綠化美觀(guān)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。比如在觀(guān)音山礦山工程中，邊坡支護(hù)高度為10.0m-27.0m，現(xiàn)場(chǎng)放坡空間極小，經(jīng)過(guò)全面的設(shè)計(jì)審查后，以巖土錨固技術(shù)最為適用。根據(jù)邊坡27.0m的最高支護(hù)高度，劃分為三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行支護(hù)，將邊坡的坡率設(shè)置為1:0.4、1:0.4和1:0.2，并在中間設(shè)置寬度為1.5m和2.0m的安全平臺(tái)。在各臺(tái)階的支護(hù)中采用C30鋼筋混凝土的格構(gòu)錨桿，設(shè)置橫向和豎向間距均為2.5m，錨固體直徑為150mm。最終在占地和造價(jià)極小的條件下，將邊坡的穩(wěn)定度控制在工程所需的范圍以?xún)?nèi)。

但在實(shí)際的巖土錨固技術(shù)應(yīng)用中，由于不同礦山工程的坡體地質(zhì)存在差異性，會(huì)產(chǎn)生不同的影響因素，對(duì)于施工工藝的影響也不盡相同，所以還需要根據(jù)工程的具體情況，對(duì)巖土錨固技術(shù)方案進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，并與工程后續(xù)的技術(shù)環(huán)節(jié)做好銜接。

4 礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術(shù)發(fā)展分析

我國(guó)的巖土錨固技術(shù)已經(jīng)能夠達(dá)到世界范圍內(nèi)的先進(jìn)水平，在水利水電、土木建筑、鐵路交通、礦山工程等多種工程領(lǐng)域中都能夠進(jìn)行高效的應(yīng)用。礦山工程對(duì)于巖土錨固的長(zhǎng)期性要求較高，越好的長(zhǎng)期性效果越能夠保障工程的安全性，也有利于礦山工程其他施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定。但在采用巖土錨固技術(shù)時(shí)，還需要對(duì)錨固過(guò)程中可能存在的危險(xiǎn)因素做好評(píng)估，包括危險(xiǎn)因素的來(lái)源、程度、錨桿的長(zhǎng)期性能以及對(duì)病害的監(jiān)測(cè)和處理等，最終形成巖土錨固技術(shù)的整體評(píng)估，能夠使技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到更加針對(duì)性、有效性和全面性的作用，減少對(duì)巖土錨固技術(shù)質(zhì)量的不良影響。基于我國(guó)對(duì)巖土錨固技術(shù)的大量研究，整理出一下幾點(diǎn)巖土錨固技術(shù)的發(fā)展成果：

4.1 可重復(fù)高壓灌漿型和旋噴灌漿擴(kuò)體型錨桿

在進(jìn)行工程項(xiàng)目的邊坡治理時(shí)，常常由于軟土層和復(fù)雜地層造成承載力降低和蠕變形量增加的問(wèn)題，針對(duì)這種情況，我國(guó)進(jìn)行了新型錨桿的研制，最終研制出可重復(fù)高壓灌漿型錨桿和旋噴灌漿擴(kuò)提型錨桿。可重復(fù)高壓灌漿型錨桿能夠通過(guò)高壓劈裂灌漿的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使錨桿的承載能力和土體粘結(jié)強(qiáng)度得到同時(shí)提高。對(duì)于錨桿承載能力的提高，還可以采取鉆孔內(nèi)預(yù)埋二次注漿管的方式達(dá)到理想效果。旋噴灌漿擴(kuò)體型錨桿是根據(jù)高壓噴射的原理，通過(guò)水力切割在錨固段內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)孔，與填充的水泥進(jìn)行置換，利用擴(kuò)大頭的形成提高端承的作用力，通常能夠達(dá)到1.2m的擴(kuò)大頭長(zhǎng)度和0.7-0.8m的直徑，最終達(dá)到傳統(tǒng)錨桿承載能力的三倍以上。

4.2 載荷傳遞機(jī)制和載荷分散型錨固體系

在錨固體系中，需要采用不同的材料進(jìn)行不同部位的制定，在彈性力學(xué)參數(shù)和接觸面粘結(jié)強(qiáng)度方面就會(huì)表現(xiàn)出一定的差異性，會(huì)造成錨桿在載荷分布方面的不均勻現(xiàn)象，尤其是部分部位的應(yīng)力會(huì)過(guò)于集中，當(dāng)粘結(jié)應(yīng)力超過(guò)承受范圍就會(huì)造成粘結(jié)效應(yīng)的降低和脫開(kāi)，殘余強(qiáng)度將無(wú)法保持錨桿的有效作用。這種不良影響還具有漸進(jìn)性，產(chǎn)生的破壞程度也會(huì)逐漸加強(qiáng)，長(zhǎng)期影響會(huì)導(dǎo)致錨桿蠕變的加劇，當(dāng)錨固段加長(zhǎng)時(shí)，也無(wú)法促進(jìn)錨桿承載能力的比例增長(zhǎng)。

針對(duì)這種情況，通過(guò)在錨桿承載能力設(shè)計(jì)中引入錨固長(zhǎng)度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度影響因子的方式，進(jìn)行有限元分析和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的優(yōu)化，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在巖錨錨固長(zhǎng)度達(dá)到6m以上、土錨錨固長(zhǎng)度達(dá)到10m以上的時(shí)候，影響因子的取值保持在0.6-1.0之間，而巖錨錨固長(zhǎng)度在6m以下、土錨錨固長(zhǎng)度在10m以下的時(shí)候，影響因子的取值保持在1.0-1.6之間，最終得到了錨桿錨固長(zhǎng)度的合理范圍。

根據(jù)原有的傳力機(jī)制基礎(chǔ)，我國(guó)又研制出了增加錨桿錨固段長(zhǎng)度促進(jìn)錨桿承載能力加強(qiáng)的技術(shù)，就是使錨桿的承載能力與其長(zhǎng)度保持一定的線(xiàn)性關(guān)系，也就是荷載分散型錨桿，并完成了與其配套應(yīng)用的綜合配套技術(shù)設(shè)計(jì)。主要是通過(guò)錨桿不同單元的劃分，對(duì)錨桿的張拉進(jìn)行提前補(bǔ)償，使不同單元的錨桿都能夠保持相近的荷載程度，將應(yīng)力集中的問(wèn)題徹底解決。

壓力分散型錨桿具有更強(qiáng)的雙層防腐性能，當(dāng)壓力不斷升高時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生灌漿體的開(kāi)裂，有效加強(qiáng)了錨桿的長(zhǎng)久耐用性。并且由于錨桿芯體具有方便拆除的特性，在臨時(shí)工程中也能得到良好的應(yīng)用，對(duì)于其他工程也不會(huì)產(chǎn)生阻礙影響。壓力分散型錨桿還具有應(yīng)力分布均勻、承載能力強(qiáng)、蠕變變形量小、防腐性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)工程領(lǐng)域中都得到了廣泛性的應(yīng)用。

4.3 巖土錨固技術(shù)的長(zhǎng)期性和安全性評(píng)價(jià)

我國(guó)的建設(shè)工程數(shù)量較多，規(guī)模也較大，巖土錨固技術(shù)具有極為重要的技術(shù)地位，尤其是在長(zhǎng)期性和安全性方面的表現(xiàn)，得到了極高的重視，我國(guó)也不斷加大對(duì)這方面的研究投入。經(jīng)過(guò)多次的腐蝕程度試驗(yàn)后，基于物元理論與層次分析法的結(jié)合應(yīng)用，最終形成了多層次的評(píng)估模型和評(píng)估指標(biāo)，能夠?qū)r土錨固工程進(jìn)行各部分的初始權(quán)重評(píng)估，使其長(zhǎng)期性和安全性得到更加科學(xué)的評(píng)價(jià)，有利于巖土錨固技術(shù)的質(zhì)量保障。

4.4 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

在巖土錨固技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的環(huán)境下，為了加強(qiáng)巖土錨固技術(shù)的質(zhì)量和效率，我國(guó)也已經(jīng)制定出了完善的巖土錨固技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，尤其是對(duì)錨桿的設(shè)計(jì)和材料等方面，都提出了明確的要求，使巖土錨固技術(shù)得到了規(guī)范性和統(tǒng)一性的保障。對(duì)錨固段長(zhǎng)度計(jì)算公式也進(jìn)行規(guī)范性的修改，使錨固長(zhǎng)度與粘結(jié)強(qiáng)度得到更加標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)效果，有利于在各個(gè)工程領(lǐng)域中，保持巖土錨固技術(shù)的理想作用。

4.5 進(jìn)一步的研究方向

雖然經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究發(fā)展，我國(guó)的巖土錨固技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)的水平，但仍然存在較大的發(fā)展空間，也仍然需要繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)研究與創(chuàng)新，比如在新型錨固結(jié)構(gòu)方面的研究以及配套技術(shù)的推廣、對(duì)錨固結(jié)構(gòu)與周?chē)Y(jié)構(gòu)的傳力機(jī)制研究、巖土錨固技術(shù)的力學(xué)性能和破壞機(jī)制研究等，促進(jìn)巖土錨固技術(shù)更多的技術(shù)性提高，發(fā)揮出更多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到更好的技術(shù)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

巖土錨固技術(shù)在礦山工程邊坡治理中的應(yīng)用較為廣泛，具有較多的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，能夠針對(duì)不同的礦山工程邊坡情況進(jìn)行針對(duì)性的治理，充分利用巖土的自身屬性和地質(zhì)條件，在節(jié)約成本、保護(hù)環(huán)境等條件下，達(dá)到礦山工程邊坡治理的需求。

[1]劉鵬. 錨固技術(shù)在礦山工程邊坡治理中應(yīng)用研究[J]. 世界有色金屬, 2018(07):298+300.

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[3]陳先日. 礦山工程地質(zhì)災(zāi)害防治方案探究[J]. 世界有色金屬, 2018(17):158-159.

侯志鵬（1973.03- ），男，漢族，山東省泰安市人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：施工管理，施工技術(shù)。

TU723

A

1007-6344（2021）01-0194-02