探討加筋環(huán)代替拉筋帶在礦山工程支護(hù)中的應(yīng)用

梁宇輝

（廣東省地質(zhì)局第六地質(zhì)大隊(duì)，廣東 江門 529000）

礦山工程支護(hù)是利用礦山工程技術(shù)修建的一種支擋結(jié)構(gòu)物。一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上，在礦山挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。

圖1 整體式加筋土擋墻示意圖

礦山支護(hù)是一種在礦山中加入拉筋的復(fù)合土，它利用拉筋與土之間的摩擦作用，改善礦體的變形條件和提高礦體的工程性能，從而達(dá)到穩(wěn)定礦體的目的。礦山支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用無疑是一次重大的技術(shù)創(chuàng)新，然而在經(jīng)過大量工程實(shí)踐和理論研究后逐漸發(fā)現(xiàn)一些不足，主要問題有①由于礦山支護(hù)作用機(jī)理的復(fù)雜性，設(shè)計(jì)人員很難把握準(zhǔn)什么樣的模型用什么理論計(jì)算比較適合礦山支護(hù)的作用機(jī)理，因此設(shè)計(jì)人員常常對(duì)理論計(jì)算數(shù)據(jù)感到信心不足，只好增加礦山支護(hù)數(shù)量提高安全系數(shù)來達(dá)到保證礦山工程安全的目的，從而導(dǎo)致工程費(fèi)用偏高。②支護(hù)表面難以防腐以及對(duì)填料適應(yīng)性較差。施工過程中如用拉筋環(huán)代替拉筋帶就比較好的解決了以上礦山支護(hù)目前存在的各種問題。先把加筋環(huán)技術(shù)介紹如下。

1 以加筋環(huán)替代拉筋帶

（1）加筋環(huán)的制作流程。①根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的鋼筋尺寸→②將鋼筋進(jìn)行斷料，按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行加筋環(huán)加工焊接→③涂抹瀝青并外裹瀝青土工布等防腐材料→④按3個(gè)鋼筋環(huán)為一組和若干豎向立筋綁扎組成加筋環(huán)骨架，立筋穿過加筋環(huán)內(nèi)側(cè)→⑤用礦山開采做襯墊，并用扎絲將其與加筋環(huán)綁扎牢固。

（2）安裝加筋環(huán)。礦山支護(hù)施工過程中當(dāng)?shù)V層填土碾壓至某一設(shè)計(jì)標(biāo)高后將礦區(qū)場地平整，按設(shè)計(jì)要求定測(cè)出加筋環(huán)圓心位置，根據(jù)設(shè)計(jì)半徑畫出設(shè)計(jì)圓。然后采用人工錘擊或機(jī)械沖壓沖切鋼鏟沿圓弧逐段沖切形成環(huán)溝，沖切出來的礦區(qū)環(huán)溝深度要比加筋環(huán)略高，寬度大于加筋環(huán)厚度，以剛好能放下加筋環(huán)就行。安置好加筋環(huán)后沿沖溝兩側(cè)將夯實(shí)。最后檢測(cè)礦體密實(shí)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）安裝墻面板。用支護(hù)設(shè)備來安裝已經(jīng)預(yù)制好的礦區(qū)板墻。預(yù)制板安裝完成后對(duì)墻背進(jìn)行填土。填土的碾壓順序?yàn)閺慕顜е胁块_始?jí)合蚪顜膊?，再返回從中部向面板碾壓。礦山壓實(shí)機(jī)械與面板距離應(yīng)保持不小于2m的安全距離，在此范圍內(nèi)可采用小型夯實(shí)機(jī)夯實(shí)或人工進(jìn)行夯實(shí)。

2 加筋環(huán)的作用

加筋環(huán)的作用機(jī)理是充分利用鋼筋受拉強(qiáng)度高的特征，使環(huán)內(nèi)填料產(chǎn)生的側(cè)向壓力轉(zhuǎn)由加筋環(huán)承擔(dān)。當(dāng)填料在垂直荷載作用下受到擠壓并產(chǎn)生側(cè)向膨脹，鋼筋制作而成的加筋環(huán)阻斷了環(huán)內(nèi)側(cè)壓力向環(huán)外的傳遞。現(xiàn)場試驗(yàn)和大量的工程實(shí)例獲得的數(shù)據(jù)表明：加筋環(huán)在垂直均布荷載作用下的受力狀態(tài)與三軸試驗(yàn)土的受力狀態(tài)相類似。加筋環(huán)比拉筋帶的好處就是設(shè)計(jì)人員可以隨時(shí)觀察到加筋環(huán)的拉應(yīng)力變化，為設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的參數(shù)和依據(jù)。

3 使用加筋環(huán)的優(yōu)點(diǎn)

（1）填料要求低。填料的物理性質(zhì)及顆粒大小對(duì)礦山支護(hù)的穩(wěn)定性影響較大，一般采用不具有蠕變性能的砂質(zhì)粘性土才是理想的填料，這就在一定程度上限制了這項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

（2）材料耐用性久。如果在筋帶上涂上防腐材料會(huì)影響筋帶與填料間的摩阻力，而沒有防腐材料保護(hù)的筋帶又會(huì)影響其耐久性，給礦山墻板永久性支護(hù)留下安全隱患。采用加筋環(huán)卻不受此影響，鋼筋制作而成的加筋環(huán)涂抹上防腐材料不會(huì)影響使用效果。

（3）施工方便。加筋環(huán)是先碾壓整平填加后再?zèng)_切環(huán)溝安裝加筋環(huán)，而拉筋帶是先鋪筋帶后覆土碾壓，鋪設(shè)間距小施工工藝技術(shù)要求高，碾壓添加時(shí)還容易把鋪設(shè)好的筋帶壓壞或彎曲變形。所以采用加筋環(huán)替代拉筋帶施工起來方便快捷。

（4）技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益好。從技術(shù)層面上分析：當(dāng)設(shè)計(jì)人員需要核實(shí)自己的設(shè)計(jì)合理不合理是可以在加筋環(huán)上粘貼上電阻應(yīng)變片，通過從電阻應(yīng)變片上獲得的數(shù)據(jù)就可以分析到加筋環(huán)此時(shí)承受多大的側(cè)向壓力。

設(shè)計(jì)人員可以在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，這樣使得工程設(shè)計(jì)具有較高的可靠度和安全性，也使得在材料利用上更加經(jīng)濟(jì)合理。

從經(jīng)濟(jì)層面上分析：以建造高10m，長100m加筋支護(hù)版為例，分別計(jì)算采用CAT拉筋帶和采用加筋環(huán)所需費(fèi)用多少進(jìn)行比較。用加筋環(huán)來代替拉筋帶，材料成本只有拉筋帶費(fèi)用的43%，大大節(jié)省了成本。

綜合分析，使用加筋環(huán)無論是施工還是技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)效益上都比拉筋帶優(yōu)越。

4 擴(kuò)展應(yīng)用設(shè)想

加筋環(huán)技術(shù)可以在眾多的工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用，用于礦山工程地基加固，可以提高地基承載力。除了在工程上應(yīng)用外還可以應(yīng)用于日常生活領(lǐng)域，例如將加筋環(huán)連續(xù)向上疊加可以構(gòu)造成超大型柔性筒倉，用來貯存礦產(chǎn)、礦砂等各種散裝集料方便簡單實(shí)用。

如果在生活垃圾的固化處理上能像礦山支護(hù)填料一樣進(jìn)行處理，那該技術(shù)對(duì)我們礦山生態(tài)環(huán)境的保護(hù)做出的貢獻(xiàn)那就功不可沒。

5 總結(jié)

加筋環(huán)代替拉筋帶使加筋土內(nèi)部的受力狀態(tài)發(fā)生了很大變化，技術(shù)人員只要借助電阻應(yīng)變儀就可以非常直觀地觀察到加筋環(huán)在礦層壓力作用下產(chǎn)生的拉伸變形，為設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確可靠的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。