柔性防護系統在礦山地質環境治理工程中的應用

侯云龍，張仲福，丁國軒

(甘肅工程地質研究院，甘肅 蘭州 730000)

柔性防護系統在礦山地質環境治理工程中的應用

侯云龍，張仲福，丁國軒

(甘肅工程地質研究院，甘肅 蘭州 730000)

以清水畢家里礦山地質環境恢復治理工程為例，闡述了SNS主動柔性防護系統在廢棄礦山采區，邊坡地質災害防治設計中的技術方法、施工工藝，結合工程實例介紹并探討該方法在礦山治理恢復工程中的應用。

柔性防護;礦山環境治理;設計方案;施工工藝

1995年邊坡柔性防護系統技術引入我國，先后在鐵路、公路、水利、等領域中廣泛應用，主要以防治坡面的淺層危巖落石為主。SNS主動柔性防護系統具有穩定邊坡，抑制邊坡遭受進一步的風化剝蝕，對坡面形態特征無特殊要求，且不破壞和改變坡面原有地貌形態和植被生長條件等特點。SNS主動柔性防護網系統的開放特征給實施人工坡面綠化保留了必要的條件，能夠使綠色植物在SNS柔性防護網開放的空間上自由生長，植物根系的固土作用與坡面防護系統結為一體，從而抑制坡面破壞和水土流失，反過來又保護了地貌和坡面植被，實現了最佳的邊坡防護和環境保護目的。

針對礦山露天開采形成的大面積挖損坡體，坡面松散、危巖體突兀不整、局部崩塌災害發育，往往形成較大的地質災害隱患以及嚴重的地形地貌景觀破壞實際情況。在清水縣畢家里礦山地質環境恢復治理工程中，我院采用SNS主動柔性防護網結合加強錨桿進行了巖體邊坡設計施工，解決了挖損坡體的地質災害防治與環境治理問題，實現了防治方法經濟有效、工程質量安全可靠、環境恢復效果顯著，必將對同類型治理項目的設計施工提供一些參考和借鑒。

1 工程概況

1.1 項目場地情況

畢家里白云石礦在三十多的采礦過程中，由于采用露天崩落法開采，在河北岸山坡上形成了規模較大的挖損面，底部寬 220 m，高度 80～120 m，坡度 50°～70°，造成 13 400.0 m2的山體裸露，地形地貌及植被毀壞嚴重。坡面上巖石突兀嶙峋，節理裂隙將巖體切割成菱形塊體，形成危巖，巖體變形破壞深度 0.5～3.0 m，其穩定性較差，經常發生崩塌、滾(落)石、坡面泥流，對省道305線造成破壞，危害車輛及行人。

1.2 地層條件

坡體主要地層為下古生界牛頭河群角閃片麻巖夾大理巖、白云巖(PZntl)，層狀或片狀、塊狀構造，巖層產狀235°∠78°。發育多組節理，其中兩組產狀為 110°∠80°、195°∠75°，發育密度3～4條/m，巖體被切割成菱形塊體。地勢低洼處，巖體風化強烈，強風化層厚度0.5～1 m。山坡上，弱風化層界線埋深約1.5 m。

角閃片麻巖夾白云質灰巖(PZntl)的物理力學指標參考值為:干容重 2.09 ～3.00 g/cm3，干抗壓強度 80 ～100 Mpa，軟化系數 0.44 ～0.84，內聚力 0.1 ～2.2 Mpa，摩擦系數 0.5 ～1.10。

1.3 勘查結論

礦區邊坡地質災害發育特征主要為:(1)坡體高度面積大、坡面不整、坡度陡。(2)坡面的巖石破碎層一般0.5～1.0 m，體積較小;局部巖體變形破壞深度達3.0 m，形成危巖。(3)邊坡地質災害主要以落石、局部小型崩塌為主，威脅省道305線過往車輛及行人安全。

2 設計方案

以往常規的方法，多采用削坡、錨桿(錨索)格構的治理措施。這些方式工程量大，施工周期長，尤其在破碎的巖質邊坡的施工中，施工難度大，將產生大量的土石方體對環境再次形成破壞，完工后工程構造物與環境的協調性差。

清水畢家里礦山環境恢復治理工程的邊坡設計方案，經過有關專家和部門的論證，認為針對災害發育特征及危害方式，采用SNS主動柔性防護系統對坡面淺層危巖整體防護，危巖使用加強錨桿錨固以提高其穩定性防治崩塌災害，最后對坡面覆土綠化，可達到災害防治與環境恢復的目的。與其它方案相比，施工工藝簡便、效率高、經濟可行。

2.1 SNS主動柔性防護系統

2.1.1 設計網型

為防止坡體落石破壞公路，危害過往車輛和行人，考慮到坡體巖石的破碎程度和后期綠化的需要，此次設計采用SNS主動柔性防護系統對整個坡體進行防護。防護網型號選用了GPS2(普通型)，這是由鋼絲繩網+鋼絲格柵組成的雙層復合型網，該網可抑制崩塌和淺層滑動的發生，鋼絲格柵的加入可以有效的攔阻坡體表層較小巖塊，在覆土綠化時對土體的穩固作用好，利于植被的生長。

結構配置為:系統錨桿(1φ16HRB、長度3 m、間距4.5 m)+縱橫支撐繩(φ16)+縫合繩(φ8)+鋼絲繩網(DO/08/300/4×4)+鋼絲格柵(SO/2.2/50)。

圖1 SNS主動柔性防護系統布置及縫合圖

該網型是目前比較通行的，材料也容易購得。與目前行業標準不同的是，系統錨桿設計采用鋼筋錨桿代替了鋼絲繩錨桿，解決了鋼絲繩錨桿在施工制安中難度較大，可靠性低的問題。

2.1.2 材料規格、指標

系統錨桿型號為1φ16HRB錨桿，間距4.5 m，抗拔力大于50 kN。鋼絲繩網(DO/08/300/4×4):指鋼絲繩直徑8 mm，網孔規格300，網塊規格4 m×4 m，鋼絲抗拉強度≥1 770 MPa，破斷拉力＞40 KN，熱浸鍍鋅等級大于AB級。鋼絲格柵(SO/2.2/50):指鋼絲直徑 2.2 mm，網孔直徑 50 mm。

2.1.3 施工工藝

1)清坡:清除坡面防護區域影響施工的浮土和浮石，對不利于施工安裝和影響安裝后系統發揮正常功能的局部地形進行適當修整。

2)放線:確定錨桿的位置，打孔，(根據地形條件，孔距可有0.3 m的調節范圍)，在孔間距可調整的范圍內，盡可能在低凹處打孔，對非低凹處或不能滿足系統安裝后盡可能貼近坡面的錨桿孔，應在每一孔位處鑿一深度不小于錨桿外露環套長度的錨孔，一般深度為20 cm，直徑20 cm。

3)錨桿制安:系統錨桿孔徑不小于φ42，加強錨桿孔徑不小于 φ90，注漿灰砂比 1.1 ～1.2，水灰比約 0.45 ～0.5，確定孔內漿液飽滿，養護3天以上，再進行下一步工序。

4)安裝縱橫支撐繩，張拉緊后兩端各用2－4個繩卡與外露錨桿環套固定連接。

5)從上向下鋪掛格柵網:(1)格柵網鋪掛在鋼繩網的內側，并應疊蓋鋼繩網上緣并折到網的外側15 cm，用扎絲將鋼繩網與格柵網聯結在一起;(2)格柵網底部應沿斜坡向上敷設1.0 m左右，為使下支撐繩與地面間不留縫隙，用一些石塊將格柵網底部壓住;(3)每張格柵網之間應疊蓋10 cm;(4)用扎絲將格柵網固定到鋼繩網上，每平方米固定約為4處。

6)從上向下鋪掛鋼絲繩網并連接，縫合繩為φ8的鋼絲繩，每張鋼絲繩網與四周的支撐繩連接，縫合繩之間用各用兩個繩卡與網繩進行固定聯結。

2.2 加強錨桿

2.2.1 設計原則

對危巖體實施加強錨桿加固，徹底根治危巖災害。設計理論基礎是在代表斷面上，采用極限平衡法進行穩定性評價和推力計算。加強錨桿采用梅花型布置，設置于柔性網塊的中部(網塊受力最大的地方)實現效率最大化。

2.2.2 施工方案

采用錨桿型號為1φ28HRB，孔徑 φ90，錨桿長8 m，錨桿間距4 m×4 m，孔內壓注M30水泥砂漿，錨桿設計荷載為165 KN，鎖定載荷為140 KN，錨桿外部反力構件采用直徑為0.3 m、厚20 mm的鋼墊板，對錨桿加載后采用 M28高強度螺栓進行封閉。

2.3 坡面綠化工程

坡面防護工程結束后，在坡面實施噴混快速綠化。利用噴混機械將士壤、肥料、有機質、保水材料、粘合劑、pH緩沖劑、植物種子等混合干料加水后噴射到巖面上。上述混合物可在巖石表面形成一層具有連續空隙的硬化體。空隙既是種植基質的填充空間，也是植物根系的生長空間。巖體邊坡噴混綠化一般以草本植物為主，為了豐富景觀，可加入一定比例的草花種子。

3 施工效果

工程采用主動SNS柔性防護網總面積13 400 m2，系統錨桿729根，總長度2 187 m;加強錨桿加固面積2 874 m2，錨桿共220根，總長度1 760 m;裸露坡體全部實施覆土綠化。該工程的實施達到了改善礦區地質生態環境，消除地質災害隱患，降低水土流失強度的目的，為防災減災、交通基礎設施建設和經濟可持續發展創造了條件;而工程自身功能性很強，卻不突出，與周邊環境融為一體，淡化了存在感。

4 結語

柔性防護系統經過多年的工程實踐，施工工藝日趨成熟，工程材料品種多樣，應用前景廣闊。柔性防護系統在礦山巖體邊坡治理工程中具有顯著的質量效益，通過與加強錨桿等邊坡防治技術的結合，其壽命可達50～100 a。柔性防護系統在巖體邊坡治理中減少了削坡工程量，施工簡便、工程造價相對較低、適用性強，治理工程的環境景觀恢復效果顯著，具有良好的社會效益和環境效益。這一技術方案在地質災害治理，尤其是結合環境治理恢復中有著很強的適用性，在礦山地質環境恢復治理工程中具有一定的推廣價值。

［1］陽友奎，周迎慶，姜瑞琪，等.坡面地質災害柔性防護技術的理論與實踐［M］.北京:科學出版社.2005.

［2］TB/T3089－2004.鐵路沿線斜坡柔性安全防護網［S］.北京:中國鐵道出版社.2004.

［3］JT/T528－2004.公路邊坡柔性防護系統構件［S］.北京:中國交通出版社.2004.

P642.2

B

1004－1184(2012)03－0211－02

2012－03－07

侯云龍(1976－)，男，河北邢臺人，工程師，主要從事巖土工程勘察、設計、施工與技術管理工作。