預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡工程治理中的實(shí)踐分析

王 磊

（中都工程設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610000）

預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)以鉆孔方式將錨索固定在相對(duì)穩(wěn)定地層中，以自由張拉，對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，如有不穩(wěn)定巖土，可對(duì)巖土層施壓，之后錨固[1]。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)以預(yù)應(yīng)力作用，確保巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí)，發(fā)揮巖土實(shí)際承受能力，調(diào)節(jié)其強(qiáng)度及穩(wěn)定性，減少支護(hù)自重，節(jié)約施工材料，提高經(jīng)濟(jì)效益。因此，預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡工程治理中具有明顯應(yīng)用價(jià)值。

1 預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡工程治理中的現(xiàn)狀

國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，基建項(xiàng)目不斷完善，國(guó)家重視對(duì)礦產(chǎn)資源的有效開(kāi)發(fā)。為適用當(dāng)下工程需求，需對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)場(chǎng)地改造，工程建設(shè)中有大量巖土邊坡，若未及時(shí)處理邊坡，以科學(xué)措施加固，則易導(dǎo)致安全事故發(fā)生，如滑坡、崩塌等，導(dǎo)致礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)受到嚴(yán)重影響，威脅人民生命安全[2]。

當(dāng)下，巖土邊坡已經(jīng)成為國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容，礦產(chǎn)資源不斷開(kāi)發(fā)，建設(shè)項(xiàng)目不斷深入，導(dǎo)致巖土邊坡不斷增加，傳統(tǒng)巖土邊坡固定方式無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)下礦山開(kāi)發(fā)需求[3]。而預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡治理中應(yīng)用效果良好，安全性高、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)低，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益突出，具有實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

2 預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡治理工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)勢(shì)通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果呈現(xiàn)：采用預(yù)應(yīng)力錨索可主動(dòng)控制巖土受力，對(duì)出現(xiàn)的變形及時(shí)調(diào)整巖土應(yīng)力，發(fā)揮巖土實(shí)際承受能力，減少結(jié)構(gòu)自重。錨索可對(duì)巖土有效支護(hù)，形成較大坡度，減少巖土開(kāi)挖量及地表植被對(duì)巖土結(jié)構(gòu)的破壞，保護(hù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。礦山巖土邊坡治理工程中，施工技術(shù)對(duì)質(zhì)量影響較大，但是施工技術(shù)性風(fēng)險(xiǎn)不高，施工難度小，可以較小的施工設(shè)備對(duì)邊坡改善，避免自然災(zāi)害發(fā)生[4]。預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡治理工程中可對(duì)邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，針對(duì)開(kāi)挖地質(zhì)實(shí)際情況調(diào)整不同參數(shù)，實(shí)現(xiàn)信息化的施工效果。

3 預(yù)應(yīng)力錨索施工技術(shù)在礦山巖土邊坡治理工程中的應(yīng)用

3.1 預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)

錨固段、自由端及錨頭組成預(yù)應(yīng)力錨索，錨索材料包含錨具、鋼絞線及注漿材料。錨固段主要以錨索深入到巖土滑動(dòng)面下，以此穩(wěn)定巖土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以錨固體對(duì)底層抗剪強(qiáng)度承受錨索傳遞拉力，錨固段通過(guò)灌漿操作確保錨索和孔壁連接，構(gòu)成整體，以孔周?chē)€(wěn)固巖土及孔壁連接，形成承載預(yù)應(yīng)力重要載體[5]。自由端負(fù)責(zé)傳力，下端為錨固端，上部為錨頭。其中，鋼絞線可通過(guò)塑料套管更好保護(hù)，采用無(wú)粘結(jié)鋼絞線、灌漿等方式對(duì)護(hù)套及孔壁連結(jié)。但鋼絞線可在套管上自由伸縮，可將張拉段施加預(yù)應(yīng)力傳遞給錨固段，反饋給錨頭。錨頭是錨索固定在外錨結(jié)構(gòu)的鎖定位置，也是施加預(yù)應(yīng)力的重要張拉部件。

3.2 邊坡開(kāi)挖整修

礦山巖土邊坡治理工程實(shí)際施工中，需按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)施工，針對(duì)開(kāi)挖邊線實(shí)地勘測(cè)，采用對(duì)應(yīng)機(jī)械針對(duì)邊坡劃線施工，形成統(tǒng)一坡面，以人工修整方式調(diào)整坡面，維護(hù)邊坡平順，避免邊坡凹凸不平，易出現(xiàn)滑坡、塌陷等自然災(zāi)害。在維護(hù)修整過(guò)程中，要及時(shí)清理松動(dòng)的巖土體，以礦山開(kāi)采安全為最終目標(biāo)[6]。

3.3 坡面噴射混凝土

對(duì)坡面噴射混凝土是提高巖土坡面穩(wěn)定性的重要措施，修整過(guò)程中，可以在邊坡面鋪設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)，對(duì)鋪設(shè)完成的鍍鋅鐵絲網(wǎng)噴射混凝土，維護(hù)邊坡穩(wěn)定。鐵絲網(wǎng)布置控制長(zhǎng)度和間距為2m，2×2m鐵絲網(wǎng)固定，在上面噴射0.1m厚的C20混凝土，噴射完成要保證坡面平順，針對(duì)實(shí)際情況完善混凝土噴射[7]。

3.4 錨孔清理及檢查

鉆孔是預(yù)應(yīng)力錨孔落實(shí)的基礎(chǔ)，若達(dá)到一定深度，要即可停止鉆孔，穩(wěn)鉆1min～2min，防止停止鉆孔后實(shí)際錨孔達(dá)不到理想效果。若在孔壁附近發(fā)現(xiàn)存在水體粘滯及沉渣，應(yīng)及時(shí)清理。鉆孔完成后，可通過(guò)高壓空氣槍及時(shí)清除孔內(nèi)水體及巖粉，再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)全面檢查，對(duì)設(shè)備復(fù)檢后，保證錨孔施工各項(xiàng)工作都檢查合格后，判斷錨孔是否合格。

3.5 錨索長(zhǎng)久觀測(cè)

錨索施工完成后，為真正了解錨桿發(fā)生的位移變化及預(yù)應(yīng)力的損失，應(yīng)對(duì)錨桿進(jìn)行長(zhǎng)久觀測(cè)分析。錨索張拉鎖定之后約30d后，要每天進(jìn)行對(duì)應(yīng)觀測(cè)。之后2個(gè)月～3個(gè)月也要每周進(jìn)行一次觀測(cè)，4個(gè)月～6個(gè)月后每個(gè)月進(jìn)行三次觀測(cè)，之后按照季度逐漸增加觀測(cè)次數(shù)，記錄觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)錨索出現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)處理，并做好后續(xù)跟蹤觀測(cè)。

4 工程概況

以某礦山巖土邊坡治理工程為例進(jìn)行分析，該礦山周?chē)兴亩芜吰拢吰赂叨染鶠槠呒?jí)高邊坡，坡頂和礦山開(kāi)采區(qū)域距離為60m。且經(jīng)過(guò)礦山長(zhǎng)久開(kāi)采以來(lái)，高邊坡地質(zhì)變化明顯的，設(shè)計(jì)變更未及時(shí)落實(shí)，一些土石方邊坡施工沒(méi)有積極開(kāi)展，一側(cè)邊坡受雨水沖刷，石塊松動(dòng)甚至松動(dòng)，坡面土石夾層有石方溜坡、土方坍塌等現(xiàn)象，存在諸多安全隱患，急需治理。

5 邊坡預(yù)應(yīng)力錨索施工分析

5.1 樁身開(kāi)挖

井口開(kāi)挖，需結(jié)合樁身井口土質(zhì)情況，開(kāi)挖約2m，需灌注首節(jié)護(hù)壁混凝土，灌注厚度需達(dá)到0.3m。為防止護(hù)壁沉降，增大側(cè)壁摩擦力，要在井口設(shè)置鎖口盤(pán)。為避免施工地面存在掉渣，要保證盤(pán)內(nèi)緣高出盤(pán)面0.2m，做好截排地表水科學(xué)防護(hù)。

5.2 灌注樁混凝土

對(duì)樁身灌注混凝土，需對(duì)斷面檢查并清潔完畢，護(hù)壁鑿毛處理。以鋪底施工，避免鋼筋、鋼軌出現(xiàn)腐蝕，也確保樁身鋼筋及鋼軌位置的位置準(zhǔn)確。選擇對(duì)接焊，后，加魚(yú)尾板邊焊方式，對(duì)鋼軌焊接接長(zhǎng)。總截面中，要控制樁身界面焊接接頭數(shù)量占比在25%以下。接頭切勿設(shè)置在最大彎矩位置及滑動(dòng)面附近，以吊車(chē)、搖頭扒桿吊放鋼軌，將鋼筋放入井內(nèi)，定位固定并綁扎。

5.3 錨索孔導(dǎo)管預(yù)埋處理

錨索孔位設(shè)計(jì)要以的錨索傾角用風(fēng)鎬鑿穿護(hù)壁，以PVC管連接鑿穿孔，用砂漿對(duì)接口密封處理。鋼筋籠則以扎絲PVC管綁扎并固定，避免灌注樁身的混凝土出現(xiàn)位移。井口周?chē)炷潦┕ぶ校源蚕蚓逻\(yùn)輸，搗固。施工中，應(yīng)保證樁身混凝土連續(xù)灌注，每層搗固厚度控制50cm左右，重復(fù)灌注步驟，確保施工質(zhì)量符合對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。

5.4 注漿

將液態(tài)水泥試壓注入孔內(nèi)稱(chēng)為注漿，施工要注重注漿及拔出作業(yè)，保證注漿管埋在注漿液中，以排氣法進(jìn)行施工。注漿施工中，要伴隨錨索體排氣管向孔最低端輸送液態(tài)水泥，孔口徹底封閉后從低到高注漿，若發(fā)現(xiàn)排氣管堵塞，要及時(shí)停止注漿，疏通排氣管。

5.5 錨索張拉鎖定

錨索張拉鎖定施工，首先，要安裝錨索測(cè)力，計(jì)安裝完成后要安裝工作錨板及夾片，安裝限位板、千斤頂、工作錨。要求工具錨板上孔和前端工作錨孔保持一致，要避免鋼絞線在千斤頂穿心孔中出現(xiàn)交叉。再者，錨索整體張拉施工準(zhǔn)備階段，要以單孔千斤頂對(duì)鋼絞線對(duì)稱(chēng)循環(huán)張拉順序預(yù)緊操作，預(yù)緊之后以千斤頂按照分級(jí)張拉鎖定。錨索張拉每級(jí)加荷后測(cè)量實(shí)際伸長(zhǎng)值。錨索張拉中前三級(jí)要求荷載穩(wěn)壓5min，最后一級(jí)的持續(xù)荷穩(wěn)壓要30min后次啊能鎖定。實(shí)際張拉過(guò)程中，要控制單位加載速度在設(shè)計(jì)應(yīng)力的10%以下，對(duì)應(yīng)的卸載速度也要保證在設(shè)計(jì)應(yīng)力的20%以下。最后，要保證錨索張拉鎖定之后，對(duì)夾片錯(cuò)牙和預(yù)應(yīng)力的鋼絞線實(shí)際滑移量測(cè)量記錄。

6 結(jié)語(yǔ)

在該礦山巖土邊坡治理工程之前，經(jīng)常有土體滑坡及部分坍塌現(xiàn)象出現(xiàn)，導(dǎo)致礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)受到的嚴(yán)重威脅，開(kāi)采人員生命安全得不到有效保障。經(jīng)過(guò)礦山巖土邊坡治理工程施工之后，對(duì)應(yīng)安全問(wèn)題得到解決，對(duì)巖土邊坡實(shí)現(xiàn)有效加固，也有效提高了設(shè)計(jì)效果。預(yù)應(yīng)力錨索施工是巖土邊坡治理當(dāng)中的重要手段，在各項(xiàng)巖土邊坡治理中有廣泛應(yīng)用價(jià)值，可以為巖石邊坡自身穩(wěn)定性提高奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。