礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術研究

侯志鵬

工程技術 Engineering technique

礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術研究

侯志鵬

（中國非金屬材料南京礦山工程有限公司，江蘇 南京 210016）

礦山工程對于邊坡穩定性和安全性的要求極高，邊坡的治理水平將起到較大的影響，需要加強對邊坡治理的研究，達到更高的治理質量和效率。巖土錨固技術是礦山工程邊坡治理中常用的技術，能夠達到較好的邊坡治理效果。本文就將對當前邊坡治理的巖土錨固技術進行深入分析，探討巖土錨固技術的應用和發展，期望能夠促進巖土錨固技術的水平提高，也促進礦山工程的發展。

礦山工程；邊坡治理；巖土錨固技術

0 引言

在采用巖土錨固技術進行礦山工程邊坡治理時，需要對錨桿的承載能力、施工工藝和錨固段傳力機理等技術要點有所掌握，才能夠對邊坡的軟土層和復雜土層等情況起到有效的治理作用。所以必須要加強對巖土錨固技術研究的重視，充分掌握礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術的要點，才能夠使技術得到理想的發揮，做好礦山工程的邊坡治理。

1 巖土錨固技術的先進性及重要性

我國對于巖土錨固技術的應用較早，積累了大量的技術經驗和研究，再經過不斷的技術改善，已經能夠達到較為先進的技術水平，尤其是我國研制出的新型擴體型錨桿的應用，能夠具有重復性高壓灌漿和旋噴灌漿的技術，在實際的邊坡治理中，對于軟土層和復雜土層的承載力低、蠕變量大等問題都能夠進行有效的解決。在錨桿荷載機制方面，我國也進行了深入的研究，對粘結度和錨固定長度之間的關系進行了多次的科學驗證，最終進行了最合理的劃分，使錨桿長度保持在最佳范圍內，起到最大的技術作用。在錨桿粘結應力方面，我國也研制出了荷載分散性錨固體系，能夠使錨桿粘結應力達到更高的均勻分布水平，也能夠使錨桿的承載能力和防腐性能得到更大的提高，在實際的邊坡治理中達到更好的治理效果。在錨桿的長期性和安全性方面，我國也建立起了完善的技術標準體系，并且在工程領域中不斷擴大應用范圍，使巖土錨固技術能夠更多的應用到適合的工程項目中，推動巖土錨固技術的不斷發展。

在工程領域中，巖土錨固技術的應用不僅能夠加強巖土的穩定性和強度，還能夠促進結構重量和體積的降低，有利于巖土工程在結構方面的穩定性，使變形量得到更好的控制。尤其是巖土錨固技術可控可測的技術優勢，對于復雜土層環境也能夠達到理想的技術效果。如今我國的巖土錨固技術隨著快速發展的社會建設，技術水平的增加也極為快速，錨桿品種的研制也經達到了60多種，通過不同的承載力等性能，發揮出更加有力的技術作用，在多個工程領域中都具有極為重要的技術地位。

2 巖土錨固技術的技術特點及要點

巖土錨固技術包括巖錨和土錨兩種類型，都需要將工程結構物或擋土墻的一端與錨固地基的土層或巖層進行連接，使承受結構物獲得更大的托力和抗拔力。巖土錨固技術能夠充分利用巖土的自身條件，使巖土的自穩能力有所提高，有效防止工程產生坍塌、滑移等事故的發生，使工程的安全性得到極大程度的保障。巖土錨固技術還具有較為廣泛的錨固范圍，對于工程作業空間的占用也較少，能夠大量減少鋼支撐等材料的應用。在施工過程中，對于施工環境的要求較低，產生的施工噪音也很小，還不會對環境造成污染。但是巖土錨股技術中的拉桿會在長期受力下產生蠕變或松弛等問題，就必須要在施工中予以極高的重視，對施工質量進行嚴格把控，并采取更加科學的防范措施，對巖土錨固技術的質量予以加強。

通過對巖土錨固技術的分析能夠發現，想要加強技術質量和效率，有以下幾技術要點是關鍵：一是做好施工前的準備工作，對礦山工程、地質條件、技術人員數量和水平等方面做到詳細的了解，掌握真實和全面的資料信息，并對所需的技術人員和施工材料進行規劃，才能夠有利于后續施工的順利進行；二是根據掌握的資料信息做好技術方案的制定，尤其是對于錨固打孔、錨桿制作和安裝等技術環節，必須要確保技術要求的標準和明確，才能夠有效發揮出對技術人員的指導和約束作用，降低技術質量問題產生的可能性；三是根據技術方案和工程的實際情況，對技術人員進行相應的培訓和考核，確保技術人員能夠掌握施工所需的技術水平，并提高技術人員的技術能力，避免由于技術人員能力不足造成的技術問題；四是在施工過程中對各個環節的技術質量進行嚴格檢驗，技術人員必須嚴格按照技術方案進行施工，當實際情況與技術方案不符時，需要暫停施工匯報管理人員，對技術方案進行合理調整之后才能夠繼續施工，避免技術質量無法達到工程需求；五是在施工過程中要進行嚴格的監督管理，由專門的監管人員進行巡檢或抽檢，確保施工能夠按照工程要求順利進行，也確保技術質量能夠達到質量要求。科學的巡檢和抽檢安排能夠有效把控整體的技術和施工情況，如果存在技術問題能夠及時發現及時解決，避免對整體工程造成的延期、超支等不良影響。

3 礦山工程邊坡治理中巖土錨固技術的應用

礦山工程對于邊坡的穩定性要求較高，也必須要保障工程的安全性，巖土錨固技術是常用的邊坡治理技術，尤其是礦山工程邊坡會隨著內部承受力度狀態的變化，導致巖土受力方向和受力大小產生變化，為了適應這種變化，就會形成邊坡的變形和受力破損等情況，巖土錨固技術能夠通過錨桿的軸應力和剪應力等作用力的分布，與巖土產生共同的承載力，使邊坡等到更加穩固的加持，有效保障礦山工程的穩定性和安全性。

礦山工程的施工環境較為惡劣，需要面對極為復雜的環境條件，巖土錨固技術具有極強的適應性，能夠在達到理想的邊坡治理的效果同時，發揮節約用地、節約造價、利于綠化美觀等技術優勢。比如在觀音山礦山工程中，邊坡支護高度為10.0m-27.0m，現場放坡空間極小，經過全面的設計審查后，以巖土錨固技術最為適用。根據邊坡27.0m的最高支護高度，劃分為三個臺階進行支護，將邊坡的坡率設置為1:0.4、1:0.4和1:0.2，并在中間設置寬度為1.5m和2.0m的安全平臺。在各臺階的支護中采用C30鋼筋混凝土的格構錨桿，設置橫向和豎向間距均為2.5m，錨固體直徑為150mm。最終在占地和造價極小的條件下，將邊坡的穩定度控制在工程所需的范圍以內。

但在實際的巖土錨固技術應用中，由于不同礦山工程的坡體地質存在差異性，會產生不同的影響因素，對于施工工藝的影響也不盡相同，所以還需要根據工程的具體情況，對巖土錨固技術方案進行針對性的設計，并與工程后續的技術環節做好銜接。

4 礦山工程邊坡治理的巖土錨固技術發展分析

我國的巖土錨固技術已經能夠達到世界范圍內的先進水平，在水利水電、土木建筑、鐵路交通、礦山工程等多種工程領域中都能夠進行高效的應用。礦山工程對于巖土錨固的長期性要求較高，越好的長期性效果越能夠保障工程的安全性，也有利于礦山工程其他施工技術標準的制定。但在采用巖土錨固技術時，還需要對錨固過程中可能存在的危險因素做好評估，包括危險因素的來源、程度、錨桿的長期性能以及對病害的監測和處理等，最終形成巖土錨固技術的整體評估，能夠使技術的應用達到更加針對性、有效性和全面性的作用，減少對巖土錨固技術質量的不良影響。基于我國對巖土錨固技術的大量研究，整理出一下幾點巖土錨固技術的發展成果：

4.1 可重復高壓灌漿型和旋噴灌漿擴體型錨桿

在進行工程項目的邊坡治理時，常常由于軟土層和復雜地層造成承載力降低和蠕變形量增加的問題，針對這種情況，我國進行了新型錨桿的研制，最終研制出可重復高壓灌漿型錨桿和旋噴灌漿擴提型錨桿。可重復高壓灌漿型錨桿能夠通過高壓劈裂灌漿的技術優勢，使錨桿的承載能力和土體粘結強度得到同時提高。對于錨桿承載能力的提高，還可以采取鉆孔內預埋二次注漿管的方式達到理想效果。旋噴灌漿擴體型錨桿是根據高壓噴射的原理，通過水力切割在錨固段內進行擴孔，與填充的水泥進行置換，利用擴大頭的形成提高端承的作用力，通常能夠達到1.2m的擴大頭長度和0.7-0.8m的直徑，最終達到傳統錨桿承載能力的三倍以上。

4.2 載荷傳遞機制和載荷分散型錨固體系

在錨固體系中，需要采用不同的材料進行不同部位的制定，在彈性力學參數和接觸面粘結強度方面就會表現出一定的差異性，會造成錨桿在載荷分布方面的不均勻現象，尤其是部分部位的應力會過于集中，當粘結應力超過承受范圍就會造成粘結效應的降低和脫開，殘余強度將無法保持錨桿的有效作用。這種不良影響還具有漸進性，產生的破壞程度也會逐漸加強，長期影響會導致錨桿蠕變的加劇，當錨固段加長時，也無法促進錨桿承載能力的比例增長。

針對這種情況，通過在錨桿承載能力設計中引入錨固長度對粘結強度影響因子的方式，進行有限元分析和現場測試的優化，經過多次試驗后發現，在巖錨錨固長度達到6m以上、土錨錨固長度達到10m以上的時候，影響因子的取值保持在0.6-1.0之間，而巖錨錨固長度在6m以下、土錨錨固長度在10m以下的時候，影響因子的取值保持在1.0-1.6之間，最終得到了錨桿錨固長度的合理范圍。

根據原有的傳力機制基礎，我國又研制出了增加錨桿錨固段長度促進錨桿承載能力加強的技術，就是使錨桿的承載能力與其長度保持一定的線性關系，也就是荷載分散型錨桿，并完成了與其配套應用的綜合配套技術設計。主要是通過錨桿不同單元的劃分，對錨桿的張拉進行提前補償，使不同單元的錨桿都能夠保持相近的荷載程度，將應力集中的問題徹底解決。

壓力分散型錨桿具有更強的雙層防腐性能，當壓力不斷升高時，也不會產生灌漿體的開裂，有效加強了錨桿的長久耐用性。并且由于錨桿芯體具有方便拆除的特性，在臨時工程中也能得到良好的應用，對于其他工程也不會產生阻礙影響。壓力分散型錨桿還具有應力分布均勻、承載能力強、蠕變變形量小、防腐性能強等優勢，在多個工程領域中都得到了廣泛性的應用。

4.3 巖土錨固技術的長期性和安全性評價

我國的建設工程數量較多，規模也較大，巖土錨固技術具有極為重要的技術地位，尤其是在長期性和安全性方面的表現，得到了極高的重視，我國也不斷加大對這方面的研究投入。經過多次的腐蝕程度試驗后，基于物元理論與層次分析法的結合應用，最終形成了多層次的評估模型和評估指標，能夠對巖土錨固工程進行各部分的初始權重評估，使其長期性和安全性得到更加科學的評價，有利于巖土錨固技術的質量保障。

4.4 標準化建設

在巖土錨固技術的快速發展和廣泛應用的環境下，為了加強巖土錨固技術的質量和效率，我國也已經制定出了完善的巖土錨固技術標準體系，尤其是對錨桿的設計和材料等方面，都提出了明確的要求，使巖土錨固技術得到了規范性和統一性的保障。對錨固段長度計算公式也進行規范性的修改，使錨固長度與粘結強度得到更加標準化的技術效果，有利于在各個工程領域中，保持巖土錨固技術的理想作用。

4.5 進一步的研究方向

雖然經過長期的研究發展，我國的巖土錨固技術已經達到了世界先進的水平，但仍然存在較大的發展空間，也仍然需要繼續進行技術研究與創新，比如在新型錨固結構方面的研究以及配套技術的推廣、對錨固結構與周圍結構的傳力機制研究、巖土錨固技術的力學性能和破壞機制研究等，促進巖土錨固技術更多的技術性提高，發揮出更多的技術優勢，達到更好的技術作用。

5 結語

巖土錨固技術在礦山工程邊坡治理中的應用較為廣泛，具有較多的技術優勢，能夠針對不同的礦山工程邊坡情況進行針對性的治理，充分利用巖土的自身屬性和地質條件，在節約成本、保護環境等條件下，達到礦山工程邊坡治理的需求。

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侯志鵬（1973.03- ），男，漢族，山東省泰安市人，本科，高級工程師，研究方向：施工管理，施工技術。

TU723

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1007-6344（2021）01-0194-02