淺談錨桿格構梁及植被混凝土在露天采礦場邊坡治理中的應用

賀 歡

（湖南省地質調查院，湖南 長沙 410000）

隨著社會經濟、基礎設施的高速發展，自然環境的變化或人為因素的影響導致水土流失面積擴張，其中大部分為邊坡水土流失，大強度的水土流失，不僅破壞生態景觀且極易誘導地質災害的發生，危及基礎設施及人們的正常生活和生命財產安全，對社會經濟的可持續發展構成嚴重威脅。現邊坡防護技術形式多樣，如削坡減載、抗滑樁、錨噴支護、錨桿格構梁、擋土墻、噴射植被混凝土、防護網等。譚家山礦區因區內礦業活動，大量開采風化砂巖礦，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，坡面不規則，水土流失嚴重，造成了自然景觀的嚴重破壞。本文就談談露天采礦場邊坡治理方法及成效[1，2]。

1 工程概況

譚家山煤礦區生態保護修復區隸屬湖南省湘潭縣境內，地理坐標為東經112°56′15″～112°59′9.5″，北緯27°40′00″～27°41′45″。范圍區整體呈不規則橢圓狀，南北寬約5.5km，東西長約7.8km，面積17.77km2。

工作區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。區內山丘整體沿南西—北東方向延伸，丘頂渾圓，坡度一般為5°～15°，植被發育，多為灌木蒿草，覆蓋率80%以上。

區內礦業活動遺留下來的露天采礦場有占用破壞土地資源的現象，占用的土地類型以林地為主。露天采礦場為采風化砂巖礦所致，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，坡面不規則，水土流失嚴重，造成了自然景觀的嚴重破損，并危及基礎設施及人們的正常生活和生命財產安全。根據設計要求，對區內22處露天采礦場進行治理，通過削坡減載工程、錨桿格構梁工程、擋土墻工程、截排水溝工程、加筋麥克墊掛網噴坡工程、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，恢復植被覆蓋，并與周邊環境相融合，以達到保持水土、涵養水源、調節氣候、減少污染等生態效益。

2 錨桿格構梁治理方法

錨桿格構梁是一種將格構梁與錨固工程相結合形成的支檔結構，它通過錨桿及鋼筋混凝土格構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坡，對邊坡起到穩定性作用并且增強邊坡的整體性，是治理邊坡的一種常見的有效的措施，具有布置靈活、結構形式多樣、治理效果好等優點，格構內可進行植草綠化、鋪設植生袋綠化、掛網、填砌等方式進行防護。湘潭市譚家山煤礦區生態修復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，漿液強度M30，格構梁截面尺寸400mm×400mm。

2.1 錨桿格構梁的主要施工工藝流程

錨桿格構梁的施工工藝流程一般為：測量放線→坡面修整→錨孔定位→鉆機就位→鉆進成孔→鉆孔清孔→錨桿制作及安裝→錨固注漿→格構梁基槽開挖→模板安裝→格構梁鋼筋制作安裝及錨桿頭制作安裝→澆筑混凝土→模板拆除→格構內填充、防護→養護。

2.2 錨桿格構梁的主要施工方法及質量控制措施

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

（2）錨桿制安。錨桿鋼筋放入錨孔前應檢查鋼筋質量與長度，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。待漿液強度達到齡期后，對錨桿抗拔力進行檢測，實驗錨桿經檢測后不能再作為工作錨桿使用。

（4）格構梁基槽開挖。格構梁的截面尺寸不小于設計值，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，要確保格構梁設計寬度，確保鋼筋的保護層厚度，現澆結構模板安裝軸線位置偏差不超過10mm，截面內部尺寸偏差不大于±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層厚度為3cm～5cm，在綁扎和支撐過程中，鋼筋籠底部和側面設置墊塊。鋼筋的交叉點必須按規定用鋼絲綁扎牢固、位置準確，鋼筋接頭同一平面內不超過50%。

（7）混凝土澆筑。砼格構梁采取一次澆筑成型，澆筑混凝土時，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）格構梁內部填充。格構梁內部采用植生袋填充，袋內裝干土，從下至上堆碼，堆碼整齊，表面人工拍平整。并及時進行補漏及被吹開破壞的無紡布進行添補，噴播高效肥，噴施農藥、預防病蟲害等。

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

植被混凝土生態修復技術適用于坡度45°～85°高阧邊坡，利用客土摻混粘結劑等介質和錨固鐵絲網技術，將種植土、CBS植被混凝土綠化添加劑、植物種子、肥料、有機質等按照比例混合好噴射到邊坡上，從而達到抗沖刷、保持水土、恢復植被、美化環境的效果。湘潭市譚家山煤礦區生態修復工程設計為10cm厚植被混凝土噴坡，基層8cm，面層2cm，網面采用14#鍍鋅勾花鐵絲網與HRB400 18錨釘進行固定，坡面設置抗滑營養棒增加抗滑阻力及提供緩釋營養成分。

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→抗滑營養棒制作安裝→鐵絲網鋪設→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→養護。

3.2 植被混凝土的主要施工方法及質量控制措施

（1）坡面修整。按坡比要求從上至下進行削坡處理，機械修坡后采用人工從上至下清除坡面雜草、雜物、浮土等，達到作業面平整、干凈，保證基材混合物與坡面緊密連接，作業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，采用風鑿成孔，進行灌漿處理，確保錨釘的牢固性及抗腐蝕。坡體頂部進行加密布置，保證頂部穩定。

（3）抗滑營養棒制作及安裝。抗滑營養棒采用聚丙烯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。生態棒內填充種植土、長效緩釋劑、抗旱保水劑、綠化專用B菌、生根粉、腐殖質等。

（4）鐵絲網鋪設。鐵絲網采用14#鍍鋅勾花鐵絲網，安裝時網片拉緊，網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、有機質、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，腐殖質采用稻殼、秸稈、稻草的粉碎物自然發酵，植被混凝土綠化添加劑A、B菌采用國家知識產權局授權的專利產品，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行濕式噴播。

噴播前對坡面進行濕潤處理，然后進行試噴試驗，試噴調節水灰比后再進行基層噴播施工，噴射時先送風、后開機、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。基層噴射結束后8h以內進行面層的噴射，面層噴射前，需對基層進行灑水濕潤保證基層與面層的粘結，面層噴播時必須近距離進行噴播，以保證草籽播撒的均勻性。

（7）養護。為保證種子的發芽率，噴播完成后采用無紡布從上至下進行覆蓋。

植被混凝土養護作業主要包括了水分、肥料以及病蟲害的防止三個方面的內容。噴播完成后應進行60天的苗期養護管理，并每兩周對坡面植被生長情況進行檢查，對生長明顯不均勻的位置進行補播。

4 治理成效

目前，譚家山煤礦區生態修復邊坡治理工程已經完成，露天采礦場邊坡安全隱患已消除，錨桿格構梁未出現位移變形等現象，格構梁中填充的植生袋草籽已發芽生長，植被混凝土基質無流失現象，收縮裂縫較少，邊坡草籽已經發芽，植被覆蓋率基本達到了要求，從效果看，已經達到了生態修復的目的。通過本次治理，露采坑周邊區域的生態環境都將得到有效的提升，水土流失現象得到有效的治理。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 結語

在今后的生態修復工程或地質災害治理工程中，經常會遇到邊坡，傳統的邊坡治理技術治理效果顯著但具有一定的局限性，而生態植生袋、植被混凝土技術工藝簡單、適用范圍廣、后期維護成本低。將傳統的邊坡治理技術與生態修復技術相結合綜合治理邊坡既可消除地質災害隱患又可達到保持水土、涵養水源、恢復植被、調節氣候、減少污染、改善景觀、保護環境的目的，綜合效益顯著，應用前景十分廣闊。