新安煤矿岩质高边坡锚网喷治理技术设计及应用

韩志强 朱锡辉 李素勤

摘要：土钉护坡是通过小间距地在边坡原状土中钻孔置筋灌浆，形成土钉网，以使边坡土体得到加固，并保证加固后的土体具有足够的强度和刚度而维持边坡的稳定。实践证明土钉加固边坡具有投资省、及时、快速、施工场地占用小等优点[1]。根据工程类比和工程经验，采用锚杆+铁丝网+喷射混凝土支护合理地加固山体岩质护坡，为平整场地、防止山体滑坡、建造安全稳固的建筑设施奠定了坚实的基础。

关键词：锚网喷 岩质高边坡 治理 类比法

中图分类号：TD804 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0090-03

新安煤矿16采区位于新安井田西部的云梦山中，属低山丘陵区。16采区地面工业广场（变电所平台护坡平面布置图见图1）在半山坡分台阶布置，范围内地势东高西低，且岩石抗风化能力较差，V型冲沟较发育，水土流失较严重。变电所东北侧广场边界护坡一最大高度28m（护坡开挖后裸露各岩层柱状图见图2，岩石力学参数见表1），长105m，坡角70°，支护面积约1840m2。西北侧广场边界护坡二最大高度16.5m，长40.5m，坡角70°，支护面积约640m2。

1 影响边坡稳定性的因素分析

工程实践证明，影响边坡稳定性的因素复杂，而且绝大部分因素是动态、变化的。现针对主要因素加以分析。

（1）岩体结构因素。地质岩性与结构是滑坡发生的内在因素。地质因素对边坡的稳定影响尤为严重。不连续面的抗剪强度是最重要的强度参数。岩体结构面能降低岩体的整体强度，增大岩体的变形性能，加深岩体的不均匀性、各向异性和非连续性等性质。另外，结构面赋存物和裂隙水化学成分又促使结构面的扩大。通常滑坡等边坡工程事故都是沿着结构面或其组合边界产生剪切滑移、错动变形等形成的岩体结构失稳。该边坡中部偏北有一个小断层。断层面与边坡面接近正交分布，对该边坡的稳定构成局部威胁。

（2）岩性风化和侵蚀作用。风化致使岩石变形并降低其他强度。开挖后岩石抗风化能力变差，表层松散、塌落。水是诱发滑坡的重要外部因素。雨水侵蚀致使岩石裂隙加大、增多，且与风化同时相互促进，其物理和化学作用共同使岩体松散、破碎，影响坡面稳定性。

（3）构造作用和残余应力。开挖土方破坏了岩体的原应力状态。加上小断层等构造影响边坡的稳定性。

（4）气温因素。昼夜温差大，促使了岩体风化加剧。

（5）扰动因素。工业广场内布置16进风斜井和回风立井。掘进爆破将影响边坡的稳定性。

（6）时间因素和渐进破坏。以蠕变和流动的方式随时间构成渐进破坏。对边坡的长期稳定造成不利影响。

通过对以上影响因素的分析，可以采用充填岩体结构面、密闭外露岩面、降低外露岩面风化和侵蚀、避开残余应力和减小掘进爆破扰动影响等可行的手段降低对边坡稳定的不利影响。（如表1）。

2 边坡治理的必要性

（1）该处夏季雨水较多，V型冲沟较发育，水土流失较严重，促进了侵蚀作用影响和岩体结构面的扩张。

（2）场地土方开挖高差大，坡角大，支护面积大，促进了构造作用和残余应力的影响。

（3）上部土质松软，开挖后岩石抗风化能力较差，促进了风化作用影响。

（4）土方开挖后，上部沿护坡一上沿向外6m处出现一道宽约0.4m的裂缝。

鉴于边坡实际情况，为保证边坡的长期稳定，采取合理措施增强山体边坡整体稳定性是必要的。

3 设计支护方案

通过对比料石水泥墙体构筑和锚网喷加固护坡两方案优缺点可知：锚网喷支护、加固方案优势明显[2]。最终确定采用树脂锚杆+铁丝网+喷射混凝土联合支护。（如表2）

（1）护坡一：采用锚杆+铁丝网+喷射混凝土支护，坡角70°（断面图见图3）。其中采用Φ20钢筋树脂锚杆，长度2.5m，下倾15°，间排距为1.0m，锚固深度2400mm，锚杆外露长度不应大于100mm。沿框条延深方向每隔10m设伸缩缝一道，缝宽20mm，缝内用沥青麻筋填塞。直径为3.5mm的冷拔丝铁丝网，网格为50×50mm，网间搭接100mm，采用Φ0.8mm普通铁丝绑扎。托盘为Q235钢，尺寸150×150mm，厚度为8mm。喷射C30混凝土厚度100mm。锚杆锚固力不小于50kN，螺帽的扭矩不小于100N·m。MSK2350型号树脂锚固剂。

（2）护坡二：采用喷射素混凝土支护，坡角70°。喷射C30混凝土厚度100mm。

护坡上部挡土墙做法参照图集04J008第33页YQ5。采用M7.5水泥砂浆砌筑MU30毛石，每隔10m设伸缩缝一道，缝宽20mm，缝内用沥青麻筋填塞。挡土墙墙身用1∶2水泥砂浆勾缝。挡土墙墙顶部厚度30mm的C15混凝土压顶。泄水孔间距3m，外斜5%，孔眼尺寸Φ100mmPVC管，外伸100mm。护墙基础坐至基岩上，基础埋深不小于0.2m。

护坡下部护墙采用浆砌片石护裙，M7.5水泥砂浆砌筑MU30毛石，每隔10m设伸缩缝一道，缝宽20mm，缝内用沥青麻筋填塞。护墙墙身用1∶2水泥砂浆勾缝。护墙顶部30mm厚C15混凝土压顶。泄水孔间距3m，外斜5%，孔眼尺寸Φ100mmPVC管，外伸100mm。

护墙基础坐至基岩上，基础埋深不小于200mm。护墙与喷后护坡之间若有空洞等不密实之处须用C15毛石混凝土灌实。

喷浆料配合比设计：采用42.5普通硅酸盐水泥、中粗砂和粒径5～15mm的碎石子。水泥：砂：石子=1∶2∶2.5（重量比）。水灰比0.4，速凝剂为水泥质量的2%～4%。

M7.5水泥砂浆，稠度30～50mm。采用32.5普通硅酸盐水泥；中粗砂。每立方米用量水泥230kg，河砂1450kg，水250～270kg（根据砂含水量适当调整）。水泥：砂=1∶6.3。

4 方案实施

清理开挖工程区内的树根、杂草、垃圾、废渣及障碍物。用挖掘机配合人工沿着护坡上沿施工临时道路，挖去上部黄土层。顺坡势开挖过程中认真对照设计提供地质资料，判别土体的地质情况，直至护坡上沿露出岩层面。

（1）脚手架搭设。

根据坡的高度，搭设钢管脚手架，选择一排、三排或四排，用枕木垫实基础，先搭设主框架，层层加固，最后搭设分支架，使其与坡面接触良好，并用架板铺设成平台，用铁丝绑牢，钢管架竖向钢管间距0.8～1m，横向1.2～1.5m。

（2）锚网喷施工。

工序：修整坡面→标定锚杆位置→钻进锚杆钻孔→清孔→安装树脂锚固剂→插入锚杆→搅拌树脂锚固剂→挂金属网→紧固锚杆→锚杆拉拔试验→喷浆→养护。

方法：施工前清理护坡面碎石、浮矸。根据校延后的中心线及锚杆间排距，用红漆标定锚杆孔位置。领钎工配合打眼工将锚杆钻机移至锚杆孔位，严格按照操作规程作业。若钻孔异常，在该钻孔附近再补打一个钻孔。钻孔完毕后。由打眼工负责，对钻进情况正常的孔用高压风将石渣、粉尘吹出。按设计要求在单个孔内依次装入2卷MSK2350型树脂锚固剂。将锚杆插入孔底，并搅拌至规定时间。按照网间搭接100mm要求铺设金属网。之后，装上托盘、螺帽，用力矩扳手达到设计锚固力。最后喷浆至设计厚度，并洒水养护持续7～10d。

（3）挡土墙施工。

首先基础开挖，基坑宽度每侧较设计基底宽30cm左右。开挖至规定基底标高后，进行验槽。之后，浆砌片石护坡。砌筑前先进行施工放样，砌筑时先在两面立杆挂线，外面线应顺直整齐，逐层收坡；砌筑过程中经常校正线杆，保证砌体各部尺寸符合图纸要求。砌体分层自下而上进行砌筑，砌筑上层时，不应振动下层，直至墙顶。严格按要求施工反滤层、泄水孔。反滤层采用砂砾填筑，厚度为30cm。隔水层用粘土夯填，厚度为30cm，设置在反滤层的底部和顶部，高度为50cm。泄水孔采用Φ100mmPVC管，外伸挡土墙100mm。

同时根据地基和墙高变化情况，每隔10m设置缝一道，缝宽20mm，缝内用沥青麻筋填塞，填塞深度不小于20cm。墙胸外露面采用1∶2水泥砂浆勾缝。墙顶用30mm厚C15混凝土压顶，并及时洒水养护持续7～10d。

④截（排）水沟。

采用人工开挖，素土夯实用M7.5水泥砂浆砌筑MU30毛石，用20mm厚1∶2水泥砂浆抹面压光。纵坡随挡土墙底坡度且不小于1%，最终排至涵洞。（如图3）

5 效果检测

（1）锚杆锚固力检测。待用锚杆搅拌树脂锚固剂20S并等待1min后，用锚杆拉力计做锚杆拉拔试验，保证抽取的百分之一锚杆锚固力均不小于50kN。否则，在其附近补打锚杆。

（2）喷射混凝土强度检测。通过喷射混凝土强度检测方法和比较[3]，结合质量检测站常用试验方法，选择采用钻芯法检测喷射混凝土的强度。在进行脚手架架设和其它准备工作的同时，在已喷好的经28d养护的护坡上直接钻取直径50mm、长度大于50mm的芯样，排序分组，每组5个。用切割机加工成两端面平行的圆柱体试块进行试验。其强度符合要求后施工，不符合要求时通过改变混合料配比和混凝土养护方法等手段调整。

（3）水泥砂浆强度检测。采用70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试模现场制作试块测其抗压强度，每组6个。试验用直径10mm，长350mm的捣棒，端部磨圆。向试模内一次注满砂浆，用捣棒均匀由外向里按螺旋方向插捣25次，使砂浆高出试模顶面6～8mm。试件制作后在20℃±5℃温度环境下停置一昼夜，然后对试件进行编号并拆模；试件拆模后，在标准养护条件下，继续养护至28d，然后进行试压。以六个试件测值的算术平均值作为该组试件的抗压强度值，平均值计算精确至0.lMPa。当六个试件的最大值或最小值与平均值的差超过20%时，以中间四个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值。

锚杆间排距、喷层厚度和观感质量由监理人员现场按照设计要求管理。

6 结论

该护坡自完工半年以来，经历了一次大暴雨侵袭，两处护坡稳固性好，没出现裂缝、滑坡现象，确保了工业场地安全。为采用锚网喷支护加固高陡岩质山体边坡积累了丰富的经验。

参考文献

[1] 王星华.地基处理与加固[M].长沙：中南大学出版社，2002（7）：174.

[2] 董爱民，苏本胜，陈伟.矿区山体护坡锚网喷加固技术实践[J].中州煤炭，2011（8）：94-95.

[3] 王晓宁.喷射混凝土强度检测方法与比较[J].建井技术，2006（12）：19-21.

[4] 涂生友.喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用[J].四川文理学院学报，2007（6）：140-141.

[5] 王军，刘泽林.喷锚网技术在高陡边坡防护中的应用[J].山西交通科技，2005（10）.