淺談錨桿格構(gòu)梁及植被混凝土在露天采礦場邊坡治理中的應(yīng)用

賀 歡

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院，湖南 長沙 410000）

隨著社會經(jīng)濟(jì)、基礎(chǔ)設(shè)施的高速發(fā)展，自然環(huán)境的變化或人為因素的影響導(dǎo)致水土流失面積擴(kuò)張，其中大部分為邊坡水土流失，大強(qiáng)度的水土流失，不僅破壞生態(tài)景觀且極易誘導(dǎo)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，危及基礎(chǔ)設(shè)施及人們的正常生活和生命財產(chǎn)安全，對社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。現(xiàn)邊坡防護(hù)技術(shù)形式多樣，如削坡減載、抗滑樁、錨噴支護(hù)、錨桿格構(gòu)梁、擋土墻、噴射植被混凝土、防護(hù)網(wǎng)等。譚家山礦區(qū)因區(qū)內(nèi)礦業(yè)活動，大量開采風(fēng)化砂巖礦，形成多處露天采礦場，邊坡裸露面積大，巖體較破碎，坡臺縱橫，坡面不規(guī)則，水土流失嚴(yán)重，造成了自然景觀的嚴(yán)重破壞。本文就談?wù)劼短觳傻V場邊坡治理方法及成效[1，2]。

1 工程概況

譚家山煤礦區(qū)生態(tài)保護(hù)修復(fù)區(qū)隸屬湖南省湘潭縣境內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°56′15″～112°59′9.5″，北緯27°40′00″～27°41′45″。范圍區(qū)整體呈不規(guī)則橢圓狀，南北寬約5.5km，東西長約7.8km，面積17.77km2。

工作區(qū)屬雪峰山余脈向濱湖平原過渡的丘(陵)崗(地)地貌，地勢西南高、東北低，自南西向北東呈梯狀降低，地降平緩，但局部起伏大。最高點海拔為162.5m，最低點海拔為54.51m，溝谷地帶一般低于100m。區(qū)內(nèi)山丘整體沿南西—北東方向延伸，丘頂渾圓，坡度一般為5°～15°，植被發(fā)育，多為灌木蒿草，覆蓋率80%以上。

區(qū)內(nèi)礦業(yè)活動遺留下來的露天采礦場有占用破壞土地資源的現(xiàn)象，占用的土地類型以林地為主。露天采礦場為采風(fēng)化砂巖礦所致，高度4m～30m不等，采礦場邊坡裸露面積大，巖體較破碎，坡臺縱橫，坡面不規(guī)則，水土流失嚴(yán)重，造成了自然景觀的嚴(yán)重破損，并危及基礎(chǔ)設(shè)施及人們的正常生活和生命財產(chǎn)安全。根據(jù)設(shè)計要求，對區(qū)內(nèi)22處露天采礦場進(jìn)行治理，通過削坡減載工程、錨桿格構(gòu)梁工程、擋土墻工程、截排水溝工程、加筋麥克墊掛網(wǎng)噴坡工程、植被混凝土工程、植生袋、撒播草籽及植樹造林等工程消除露天采礦場邊坡安全隱患，恢復(fù)植被覆蓋，并與周邊環(huán)境相融合，以達(dá)到保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、減少污染等生態(tài)效益。

2 錨桿格構(gòu)梁治理方法

錨桿格構(gòu)梁是一種將格構(gòu)梁與錨固工程相結(jié)合形成的支檔結(jié)構(gòu)，它通過錨桿及鋼筋混凝土格構(gòu)梁在邊坡上形成骨架，既能保證邊坡深層加固又可兼顧淺層護(hù)坡，對邊坡起到穩(wěn)定性作用并且增強(qiáng)邊坡的整體性，是治理邊坡的一種常見的有效的措施，具有布置靈活、結(jié)構(gòu)形式多樣、治理效果好等優(yōu)點，格構(gòu)內(nèi)可進(jìn)行植草綠化、鋪設(shè)植生袋綠化、掛網(wǎng)、填砌等方式進(jìn)行防護(hù)。湘潭市譚家山煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程錨桿鉆孔孔徑為110mm，鉆孔孔深6m～9m，錨桿筋為HRB400 28螺紋鋼筋，漿液強(qiáng)度M30，格構(gòu)梁截面尺寸400mm×400mm。

2.1 錨桿格構(gòu)梁的主要施工工藝流程

錨桿格構(gòu)梁的施工工藝流程一般為：測量放線→坡面修整→錨孔定位→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→鉆孔清孔→錨桿制作及安裝→錨固注漿→格構(gòu)梁基槽開挖→模板安裝→格構(gòu)梁鋼筋制作安裝及錨桿頭制作安裝→澆筑混凝土→模板拆除→格構(gòu)內(nèi)填充、防護(hù)→養(yǎng)護(hù)。

2.2 錨桿格構(gòu)梁的主要施工方法及質(zhì)量控制措施

（1）成孔方式。基于工程特點及地層巖性，采用110mm潛孔鉆機(jī)沖擊成孔，采用風(fēng)動干鉆。

（2）錨桿制安。錨桿鋼筋放入錨孔前應(yīng)檢查鋼筋質(zhì)量與長度，鋼筋長必須與孔深相符。安放時要防止桿體彎曲、扭壓，不得損壞注漿管和對中支架。鋼筋插入深度不少于錨桿設(shè)計長度的98%。

（3）錨固注漿。注漿采用孔底注漿法二次注漿，注漿材料采用水灰比0.38～0.5的M30水泥漿。水泥漿材料采用PO42.5普通硅酸鹽水泥制作，為保證漿液的流動性加入適量的高效減水劑。待漿液強(qiáng)度達(dá)到齡期后，對錨桿抗拔力進(jìn)行檢測，實驗錨桿經(jīng)檢測后不能再作為工作錨桿使用。

（4）格構(gòu)梁基槽開挖。格構(gòu)梁的截面尺寸不小于設(shè)計值，澆筑框架之前要對坡面整平，框架下的坡面不能欠挖，對于超挖處直接用砼澆筑。

（5）模板制安。支模時，要確保格構(gòu)梁設(shè)計寬度，確保鋼筋的保護(hù)層厚度，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板安裝軸線位置偏差不超過10mm，截面內(nèi)部尺寸偏差不大于±10mm，相鄰兩面板高差不大于2mm，表面平整度偏差不大于5mm。

（6）鋼筋制安。受力鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為3cm～5cm，在綁扎和支撐過程中，鋼筋籠底部和側(cè)面設(shè)置墊塊。鋼筋的交叉點必須按規(guī)定用鋼絲綁扎牢固、位置準(zhǔn)確，鋼筋接頭同一平面內(nèi)不超過50%。

（7）混凝土澆筑。砼格構(gòu)梁采取一次澆筑成型，澆筑混凝土?xí)r，采用插入式振動器振搗，振動棒與砼表面垂直振搗，振搗時“快插慢拔”，保證混凝土振搗均勻及密實。

（8）格構(gòu)梁內(nèi)部填充。格構(gòu)梁內(nèi)部采用植生袋填充，袋內(nèi)裝干土，從下至上堆碼，堆碼整齊，表面人工拍平整。并及時進(jìn)行補(bǔ)漏及被吹開破壞的無紡布進(jìn)行添補(bǔ)，噴播高效肥，噴施農(nóng)藥、預(yù)防病蟲害等。

表1 植被混凝土噴播基層的基材配比情況

3 植被混凝土治理方法

植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù)適用于坡度45°～85°高阧邊坡，利用客土摻混粘結(jié)劑等介質(zhì)和錨固鐵絲網(wǎng)技術(shù)，將種植土、CBS植被混凝土綠化添加劑、植物種子、肥料、有機(jī)質(zhì)等按照比例混合好噴射到邊坡上，從而達(dá)到抗沖刷、保持水土、恢復(fù)植被、美化環(huán)境的效果。湘潭市譚家山煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程設(shè)計為10cm厚植被混凝土噴坡，基層8cm，面層2cm，網(wǎng)面采用14#鍍鋅勾花鐵絲網(wǎng)與HRB400 18錨釘進(jìn)行固定，坡面設(shè)置抗滑營養(yǎng)棒增加抗滑阻力及提供緩釋營養(yǎng)成分。

3.1 植被混凝土的主要施工工藝流程

植被混凝土的施工工藝流程一般為：測量放線→坡面修整→錨釘施工→抗滑營養(yǎng)棒制作安裝→鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)→基材混合物拌制→噴射植被混凝土基層→噴射植被混凝土面層→養(yǎng)護(hù)。

3.2 植被混凝土的主要施工方法及質(zhì)量控制措施

（1）坡面修整。按坡比要求從上至下進(jìn)行削坡處理，機(jī)械修坡后采用人工從上至下清除坡面雜草、雜物、浮土等，達(dá)到作業(yè)面平整、干凈，保證基材混合物與坡面緊密連接，作業(yè)面平整度土坡不超過±100mm、軟巖不超過±200mm、硬巖不超過±350。

（2）錨釘施工。坡面錨釘為HRB400 18螺紋鋼筋，外露長度10cm，間距1m，梅花狀形式布置，采用風(fēng)鑿成孔，進(jìn)行灌漿處理，確保錨釘?shù)睦喂绦约翱垢g。坡體頂部進(jìn)行加密布置，保證頂部穩(wěn)定。

（3）抗滑營養(yǎng)棒制作及安裝。抗滑營養(yǎng)棒采用聚丙烯PP纖維袋，緊貼坡面鋪掛，采用Ф10的U型釘固定，U型釘長度30cm，間距100cm。生態(tài)棒內(nèi)填充種植土、長效緩釋劑、抗旱保水劑、綠化專用B菌、生根粉、腐殖質(zhì)等。

（4）鐵絲網(wǎng)鋪設(shè)。鐵絲網(wǎng)采用14#鍍鋅勾花鐵絲網(wǎng)，安裝時網(wǎng)片拉緊，網(wǎng)間間距搭接長度不小于5cm，每隔一定的距離用鐵絲扎緊，在錨釘處用18#鐵絲綁接牢固。與坡面距離保持7cm，否則用墊塊進(jìn)行支撐。

（5）基材拌制。植被混凝土基材主要由種植土、水泥、有機(jī)質(zhì)、植被混凝土綠化添加劑A、B菌混合組合。種植土選擇譚家山本地的地表土壤風(fēng)干粉碎過篩而成，土壤中砂粒含量不超過5%，最大粒徑小于8mm，含水量不超過20%；水泥采用PO42.5普通硅酸鹽水泥，腐殖質(zhì)采用稻殼、秸稈、稻草的粉碎物自然發(fā)酵，植被混凝土綠化添加劑A、B菌采用國家知識產(chǎn)權(quán)局授權(quán)的專利產(chǎn)品，草籽采用紫穗槐、多花木蘭、小葉胡枝子、銀合歡、馬鞭、高羊茅、黑麥草、狗牙根等按比例配置，噴播基層的基材配比按下表配置。

（6）噴射植被混凝土。植被混凝土基層分為兩次進(jìn)行噴射，第一層為基層，厚度8cm，第二層為植生面層，厚度為2cm。均采用一體液力車進(jìn)行濕式噴播。

噴播前對坡面進(jìn)行濕潤處理，然后進(jìn)行試噴試驗，試噴調(diào)節(jié)水灰比后再進(jìn)行基層噴播施工，噴射時先送風(fēng)、后開機(jī)、再給料，噴射時噴嘴距坡面距離控制在0.6～1.0之間，垂直于坡面進(jìn)行噴射，噴射時，噴射頭壓力不能小于0.1Mpa且要需噴凹陷部分再噴凸出部分，以保證坡面平整度。基層噴射結(jié)束后8h以內(nèi)進(jìn)行面層的噴射，面層噴射前，需對基層進(jìn)行灑水濕潤保證基層與面層的粘結(jié)，面層噴播時必須近距離進(jìn)行噴播，以保證草籽播撒的均勻性。

（7）養(yǎng)護(hù)。為保證種子的發(fā)芽率，噴播完成后采用無紡布從上至下進(jìn)行覆蓋。

植被混凝土養(yǎng)護(hù)作業(yè)主要包括了水分、肥料以及病蟲害的防止三個方面的內(nèi)容。噴播完成后應(yīng)進(jìn)行60天的苗期養(yǎng)護(hù)管理，并每兩周對坡面植被生長情況進(jìn)行檢查，對生長明顯不均勻的位置進(jìn)行補(bǔ)播。

4 治理成效

目前，譚家山煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)邊坡治理工程已經(jīng)完成，露天采礦場邊坡安全隱患已消除，錨桿格構(gòu)梁未出現(xiàn)位移變形等現(xiàn)象，格構(gòu)梁中填充的植生袋草籽已發(fā)芽生長，植被混凝土基質(zhì)無流失現(xiàn)象，收縮裂縫較少，邊坡草籽已經(jīng)發(fā)芽，植被覆蓋率基本達(dá)到了要求，從效果看，已經(jīng)達(dá)到了生態(tài)修復(fù)的目的。通過本次治理，露采坑周邊區(qū)域的生態(tài)環(huán)境都將得到有效的提升，水土流失現(xiàn)象得到有效的治理。治理成效對比見圖1、圖2。

圖1 治理前原始地貌

圖2 治理后（兩個月）

5 結(jié)語

在今后的生態(tài)修復(fù)工程或地質(zhì)災(zāi)害治理工程中，經(jīng)常會遇到邊坡，傳統(tǒng)的邊坡治理技術(shù)治理效果顯著但具有一定的局限性，而生態(tài)植生袋、植被混凝土技術(shù)工藝簡單、適用范圍廣、后期維護(hù)成本低。將傳統(tǒng)的邊坡治理技術(shù)與生態(tài)修復(fù)技術(shù)相結(jié)合綜合治理邊坡既可消除地質(zhì)災(zāi)害隱患又可達(dá)到保持水土、涵養(yǎng)水源、恢復(fù)植被、調(diào)節(jié)氣候、減少污染、改善景觀、保護(hù)環(huán)境的目的，綜合效益顯著，應(yīng)用前景十分廣闊。