邊坡巖體的治理工程方案設計

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邊坡巖體的綜合分區(qū)及穩(wěn)定性評價

1邊坡巖體的綜合分區(qū)

根據(jù)現(xiàn)場工程地質測繪資料，結合邊坡危巖體評價結果，對場地地質災害分布情況進行了分區(qū)［1］。1)Ⅰ區(qū)(淺層滑坡分布區(qū))屬于滑移式危巖。在勘測區(qū)內存在3處，受197°～213°∠42°～75°結構面控制。該結構面呈舒緩波狀，無充填，貫通性好，傾角變化較大，與坡面形成順向坡，產生滑移式破壞，其中以1070m平臺形成的滑坡最為典型，破壞規(guī)模最大。2)Ⅱ區(qū)(松散崩塌堆積體)為松散巖塊分布區(qū)。主要分布在各級開挖平臺邊緣、邊坡上部，以孤石、墜石和落石為主，該區(qū)分布廣泛，破壞規(guī)模不大但危害極大。3)Ⅲ區(qū)(碎裂巖體)以傾倒式危巖和墜落式危巖為主，在各級邊坡已產生明顯位移和松動。4)Ⅳ區(qū)(層狀、塊狀巖體區(qū))為相對穩(wěn)定區(qū)，只有局部有墜落式危巖存在，危險較小。

2邊坡巖體的穩(wěn)定性評價

根據(jù)已揭露的邊坡及附近的地質情況綜合分析，礦體位于向斜構造的核部，圍巖傾角較大;圍巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，大多比較破碎，現(xiàn)場可以看出，巖層中各級結構面發(fā)育，節(jié)理、小斷層以及軟弱巖層夾層都有出露，對邊坡的開挖以及以后的穩(wěn)定造成了一定的影響。邊坡危巖體以塊狀～碎裂狀結構巖組為主，含構造破碎帶，蝕變破碎帶，巖體多見角閃變粒巖，其強度相對較高，風化帶、裂隙破碎帶的分布較集中?？傮w而言，邊坡危巖體穩(wěn)定性較差。邊坡可能的破壞模式有沿大傾角結構面的局部崩塌破壞、淺表層的滑動破壞、近圓弧的復合破壞等。由于危巖體的節(jié)理裂隙非常發(fā)育，在人工爆破振動力、暴雨、暴曬凍脹等外部因素的作用下，發(fā)生較大規(guī)模的整體滑移式傾倒、墜落崩塌的可能性較大。

邊坡治理工程設計參數(shù)的選取

邊坡穩(wěn)定性分析計算所采取的抗剪強度指標是依據(jù)《富蘊蒙庫鐵礦邊坡地質災害勘查報告》［1］來進行選取的，設計參數(shù)選取表見表1。

邊坡綜合治理工程方案設計

1Ⅰ區(qū)治理工程設計

1)治理工程措施的選擇。Ⅰ區(qū)部分地段沿巖體的軟弱結構面產生過順層滑動，采用巖質邊坡平面滑動穩(wěn)定分析計算模式［2］，計算方法為極限平衡法。本段邊坡的治理采用預應力錨索進行支護［3］。2)錨索工程措施設計。a．按1∶0．75的邊坡坡度修整坡面，使坡面達到一定的平整度。b．素噴C20細石混凝土一層，厚度5cm，掛8@200mm×200mm的鋼筋網，再噴射厚度為5cm的C20細石混凝土一層［4］。c．錨索在坡面上的水平間距為3．0m，豎向間距為4．0m。d．錨索由8束15．2mm的1860MPa高強低松弛鋼絞線組成，自由段采用外套22mm聚乙烯管作防腐處理，其錨固段長為8．0m，每根的最大抗拉力為11．8t，每個錨索孔的抗拉力為93．8t。錨索張拉力按抗拉力的75%考慮，即張拉力為70．4t。e．錨索孔直徑為130mm，錨索與水平線的夾角為20°，錨索孔所灌注漿液采用純水泥漿液，漿液水灰比為0．35～0．40。f．錨具采用OVM錨具系統(tǒng)，該錨具由錨環(huán)、夾片、錨板和螺旋筋組成。1000kN級錨索采用OVM15-8型錨具，張拉千斤頂用YCW150型。g．錨索承壓板為正方形，寬度為1．0m，厚度為20cm，內配Φ14mm鋼筋網一層，C30混凝土澆筑而成。h．錨墩上臺面400mm×400mm，與錨索軸向垂直，高400mm(含承壓板厚度)，錐角35°，采用C30混凝土，錨墩內設8mm間距為80mm的圓形鋼筋圈3層，鋼筋兩端采用搭接焊。i．鋼筋混凝土面板設置泄水孔，其水平間距3．0m，豎向間距4．0m，呈梅花形布設。泄水孔直徑為49mm，深10．0m，下傾15°，孔內插42mmPVC花管。

2Ⅱ區(qū)治理工程設計

Ⅱ區(qū)所采取的工程措施為一次性清除處理，其清除施工工序和方法如下:1)采用人工或機械設備一次性清除松散崩塌堆積體。2)施工時先從邊坡頂部的1150m平臺開始，從上到下依次對各級平臺以及平臺邊緣進行清理。3)對于大塊的巖石需就地進行機械或靜態(tài)爆破解體后方可運出。4)清除堆石時，嚴禁亂清亂堆，能通過邊坡平臺及時運走的，不得清推到下一級邊坡平臺，以免滾石傷人。5)巖塊石的清理應分區(qū)分段進行，清理工作應做到合理有序、互不干擾。

3Ⅲ區(qū)治理工程設計

Ⅲ區(qū)為碎裂巖體區(qū)，在清除邊坡體坡面上的部分已松動巖塊的基礎上，進行邊坡坡面的修整，然后，采用噴錨網支護措施對邊坡進行加固治理［4］。1)邊坡按1∶0．45的坡率進行刷坡;巖石邊坡體潛在破裂面按50°考慮。2)錨桿為1Φ32鋼筋，C20細石混凝土的厚度為150mm［4］。3)錨桿采用1Φ32Ⅱ級熱軋螺紋鋼筋制作，每根錨桿的長度為4．5m～9．5m，邊坡剖面斜面上共布設錨桿9排～10排。4)錨桿傾角為15°，采用矩形排列，錨桿橫向間距2m，豎向間距2m，均為全長粘結性錨桿。5)錨桿孔直徑為90mm;錨桿孔水平方向的孔距偏差不大于50mm，垂直方向的孔距偏差不大于100mm。6)錨桿孔采用M30水泥砂漿灌注，注漿直到孔口冒漿時為止。7)面板采用單層配筋，鋼筋直徑為8mm，鋼筋間距為200mm，鋼筋保護層厚度不小于25mm。8)坡面泄水孔采用42mmPVC花管，間距4．0m×4．0m，深10．0m，下傾15°，梅花形布設。9)C20細石混凝土厚度為15cm，分2次進行噴射，所形成的素混凝土面板每間隔20m左右設置豎向伸縮縫一道，伸縮縫寬度為3．0cm左右［4］。

4Ⅳ區(qū)治理工程設計

Ⅳ區(qū)治理措施以危巖清除為主，輔以坡面清理。對清理過程中所形成的巖腔用C20細石混凝土嵌補，部分節(jié)理裂隙發(fā)育地段素噴C20細石混凝土進行巖面封閉處理。Ⅳ區(qū)邊坡坡腳均在61°～64°之間，刷坡坡率應控制在1∶0．50～1∶0．55之間。

結語

1)蒙庫鐵礦露天礦北幫邊坡目前已經進行了綜合治理，從根本上解決了邊坡變形給安全生產帶來的隱患，實現(xiàn)了企業(yè)經濟效益和社會效益的良好組合。2)高邊坡綜合治理工程應在保證安全的前提下，兼顧技術可行，經濟合理，便于施工。3)對于大型高邊坡治理工程，首先通過現(xiàn)場實際情況分析，確定不同的區(qū)域，然后針對不同的穩(wěn)定區(qū)域，進行分區(qū)治理。4)露天礦生產爆破是對邊坡穩(wěn)定性產生影響的主要因素之一，良好的控制爆破措施可以提高邊坡穩(wěn)定性，并且減少邊坡維護費用。5)高邊坡危巖崩塌整治設計必須在充分分析研究地質資料和現(xiàn)場條件后進行設計，并需進行“動態(tài)設計”，以達到最佳治理效果。（本文作者：張紅旗、李國祥、常永興 單位：中冶集團武漢勘察研究院有限公司）