礦坑邊坡支護技術(shù)的應(yīng)用案例分析

何明亮

（中煤科工集團重慶設(shè)計研究院有限公司，重慶 400042）

隨著工程建設(shè)的發(fā)展，越來越多的工程建設(shè)存在礦坑，為保證礦坑的穩(wěn)定性，需對礦坑邊坡加以支護。常見的礦坑邊坡有自然放坡、礦坑圍護樁、支護技術(shù)等處理措施，當?shù)V坑邊坡的放坡空間充足時，通常采用自然放坡處理，其缺點是放坡范圍大、礦坑頂部區(qū)域存在建、構(gòu)筑物時不可使用；當?shù)V坑邊坡放坡受限，可采用礦坑圍護樁處理，其缺點是工期長、造價高；當?shù)V坑邊坡頂部僅存在較小的放坡空間時，可采用支護技術(shù)，其具有節(jié)省放坡空間、經(jīng)濟、工期短等優(yōu)點。支護技術(shù)自20世紀50年代開始發(fā)展，最初主要用于巖質(zhì)邊坡的防護，后逐漸應(yīng)用于地質(zhì)邊坡加固。我國于80年代引進該技術(shù)，近年來廣泛應(yīng)用于邊坡、隧道、礦坑的支護中。

1 支護結(jié)構(gòu)的原理

在邊坡開挖后，支護技術(shù)通過錨桿（土釘）、鋼筋網(wǎng)、混凝土的綜合作用，充分利用礦坑邊坡礦體的自穩(wěn)能力，采用柔性方式對邊坡進行加固。先采用錨桿將鋼筋網(wǎng)固定在礦坑邊坡壁上，再采用高壓將混凝土噴射于鋼筋網(wǎng)上，形成統(tǒng)一邊坡護面。在礦坑邊坡開挖形成，且應(yīng)力重分配未完成時，充分利用邊坡土體的自穩(wěn)能力，對邊坡進行加固處理，使邊坡礦體的穩(wěn)定性、整體性得到進一步的加強。

支護技術(shù)所產(chǎn)生的加固效應(yīng)主要體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）有效提高土體強度。礦體具有抗剪強度低的特征，在礦體開挖形成邊坡后，邊坡應(yīng)力重新分配，邊坡穩(wěn)定性變差，在未達到穩(wěn)定坡率的情況下，極易發(fā)生坍塌或滑塌破壞。常見的重力式擋墻、樁板擋墻均是對邊坡土壓力進行支擋，存在工期長、造價高的特點。支護技術(shù)結(jié)構(gòu)則是在土體內(nèi)部形成系統(tǒng)性的錨固體，讓支護技術(shù)在礦體內(nèi)發(fā)揮作用，使礦體形成有效整體，提高礦坑邊坡土體的穩(wěn)定性。此外，當高壓注漿時，水泥砂漿將會進入礦體的孔隙中，凝固后大大提高土體的抗剪強度，水泥砂漿的擴散也使錨固體與周圍土體之間的粘聚力得以加強。

（2）提高邊坡礦體的整體性。錨桿一方面對邊坡土體起到“加筋”的作用，另外一方面起到穩(wěn)固鋼筋網(wǎng)的作用。鋼筋網(wǎng)的聯(lián)合支護，可以將礦坑邊坡體表面松散土體牢牢地穩(wěn)固在邊坡體上。在對鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，并形成混凝土面板后，礦坑邊坡的整體性得到進一步的加強。設(shè)置在坡體中的加筋桿件（錨桿）與其周圍土體牢固粘結(jié)形成的復(fù)合體，以及混凝土面板，構(gòu)成類似力擋土墻的支護結(jié)構(gòu)。

2 礦坑邊坡支護技術(shù)的應(yīng)用案例分析

2.1 工程介紹

以WH礦區(qū)建設(shè)工程為例，其中包含地下一層，工程開挖面積達到了25218m2，礦坑開挖深度2.15m～5.45m，礦坑邊坡類別為臨時邊坡。根據(jù)勘查資料，該礦坑邊坡為土質(zhì)邊坡，屬人工填土，以塊、碎石為主，其結(jié)構(gòu)中等密實。礦坑邊坡坡頂無重要構(gòu)筑物，但其放坡范圍受施工臨時便道的約束，無法自然放坡。據(jù)勘查資料，場地內(nèi)地下水埋深較大，地下水位位于基坑底標高以下。

2.2 礦坑邊坡支護

（1）支護技術(shù)設(shè)計。地下的修建需開挖礦坑，為保證礦坑安全，開挖時需對礦坑邊坡進行支護處理。本工程采用支護技術(shù)，逆作法開挖。邊坡坡率控制在1:0.5，在開挖形成2m高的礦坑邊坡時，及時進行支護技術(shù)，錨桿取2根22HRB400鋼筋，間距1.25m；鋼筋網(wǎng)采用雙層鋼筋網(wǎng)，采用10@150鋼筋；混凝土噴射厚度取100mm。當噴錨強度達到預(yù)定要求后，方可進行下一階的開挖，開挖分級高度控制在2m內(nèi)。邊坡采用跳槽開挖，施工前精確定位邊坡開挖線，開挖后及時修整坡面，對孔位進行標記，支護水平方向的孔距偏差控制在50mm以內(nèi)，注漿施工保持壓力控制在0.3MPa以上，必要情況下需要多次灌漿。本工程采用雙層鋼筋網(wǎng)，掛網(wǎng)施工中需要做好綁扎處理，焊接工程中要對搭焊長度進行控制，如果單面焊接則需要保證其長度控制在10D范圍內(nèi)（D為直徑）。掛網(wǎng)完成之后加入固定支架，保證噴砼過程不會發(fā)生搖動。之后還要做好預(yù)應(yīng)力錨桿的張拉施工，需要保證錨固體與臺座砼之間的強度大于15MPa，施加的力小于支護固力的30%。

（2）支護（土釘）工程。本工程中土釘長度取3m，要求支護抗拔力需要達到5kN/m，土釘外露長度需要達到80mm以上，在頂部使用加強筋進行壓緊和焊接，保證其牢固性。注漿材料為普通水泥，水灰比例為0.45～0.55，水泥漿依照當?shù)貥藴蔬M行預(yù)拌、使用，壓力注漿方法應(yīng)用時候需要保證其壓力控制在0.5MPa以上。漿液注入之后要保證其密實度和飽滿度，導(dǎo)管底部與孔底之間保持一定距離，本工程控制在300mm左右?；炷羾娚洳捎闷展杷?、潔凈的中粗砂和礫石（粒徑為15mm以內(nèi)），混凝土強度采用C20等級?；炷僚c水泥、砂石比例為1:2:2.5。

（3）材料及質(zhì)量要求。原材料需進行批量檢測，沒有經(jīng)過試驗的原材料，或者原材料檢測不合格的都不能進入使用環(huán)節(jié)。鋼筋：鋼筋必須具有出廠合格證明，使用前應(yīng)對鋼筋進行隨機抽檢，作力學(xué)性能試驗，滿足規(guī)范要求后，方可使用。鋼筋的強度標準值應(yīng)具有不小于95%的保證率。混凝土：依照規(guī)定注漿體強度檢驗試塊數(shù)量每30根土釘不少于1組。1組試塊數(shù)量則需要選取砂漿3塊，選取水泥凈漿6塊，在相同條件下養(yǎng)護28天，再進行檢測。噴射混凝土強度試驗則需要保證每500m2/組進行3塊試樣的選取，相同條件下養(yǎng)護28天，再次進行試驗檢測。最后需要進行冠梁混凝土的強度試驗，1組3個試塊，一般選取3組，相同條件下養(yǎng)護28天，再次進行檢測。

（4）礦坑邊坡的開挖。礦坑開挖需嚴格按照先支護、后開挖的工序進行，采用逆作法、跳槽施工?；舆吰麻_挖坡率取1:0.5，開挖至2m高度時，修整坡面，進行支護技術(shù)，支護達到預(yù)定凝期之后，在進行下一階段的開挖，開挖時嚴格控制施工范圍線，避免對已有支護結(jié)構(gòu)造成破壞。邊坡坡面修整時，如遇較大塊石，采用人工修坡，盡量減少對邊坡的擾動。

（5）支護技術(shù)結(jié)構(gòu)檢測。當支護技術(shù)結(jié)構(gòu)達到預(yù)定凝期后，需對支護技術(shù)結(jié)構(gòu)進行檢測。對于土釘，在支護體達到預(yù)定凝期后，需對其抗拔力進行檢測，檢測數(shù)量不少于1%，且同一土層及單元結(jié)構(gòu)體不少于3根。噴射混凝土厚度和強度可以通過鉆孔的方式來進行檢測，100m2設(shè)3個孔位。此外，基坑邊坡位移需滿足規(guī)范要求。

3 結(jié)語

在實際工程中，礦坑邊坡越來越普遍地采用支護技術(shù)，支護技術(shù)充分利用礦體自身穩(wěn)定性，進一步加強其土體抗剪強度，并將其形成統(tǒng)一整體。支護技術(shù)具有放坡范圍小、支護工期短、經(jīng)濟實用的特點。但在施工前應(yīng)根據(jù)場地巖體條件選取相應(yīng)的注漿參數(shù)、錨桿及鋼筋網(wǎng)的尺寸，以保證工程安全。