基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法——以大亚湾石化区A1A2地块高边坡治理工程为例.pdf

摘要：为降低高边坡滑移造成的地质灾害事故发生率，文章以惠州大亚湾石化区A1A2地块高边坡治理工程为例，开展基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法研究。按照相关规定，采用自上而下的顺序进行施工，利用机械人工配合的方式进行削坡处理，坡面按设计要求设置锚杆（索）和格构梁，坡脚采用旋挖灌注桩工艺制作抗滑桩。实例证明，该技术在实际应用中能够起到控制高边坡滑动、沉降位移，提高作业面安全系数的综合效果。关键词：地质灾害；高边坡；抗滑桩加固技术；防治方法中图分类号：P69 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-83-4曾 滔（广东省核工业地质调查院，广东 广州 510800）作者简介：曾滔（1978），男，工程师，本科，毕业于南华大学，主要从事地质灾害治理与防治工作。基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法以大亚湾石化区A1A2地块高边坡治理工程为例为降低地质灾害造成的安全事故，本文提出在高边坡地质灾害常发区域增设抗滑桩对高边坡地质1进行加固，以提高地基结构的稳定性。1 工程概况研究项目位于惠州大亚湾石化区北侧，南侧紧2邻精工南环路及北环路，交通便利。场地原始地貌是剥蚀低山丘陵，勘查时高差变化较大，总体呈北高南低，场区最高处97.52 m，最低处47.08 m，高度差约50.44 m。本场地原始地貌为低山丘陵地区，现状边坡内设有较完善的排水系统，坡顶处设有截水沟，坡面设有钢筋砼排水骨架及跌水台阶，降雨能顺着边坡排水系统汇集至坡脚排洪渠，排洪渠中的地表水自西向东流入东一路的排洪沟。东一路排洪沟距本场地东侧约600 m，水深0.51.5 m，水质混浊，流速缓慢，整个边坡排泄条件较好。场地边坡呈东西走向，坡向155190，长约2430 m，高约4.8550 m，治理面积约16000 m，坡脚为石化区A1地块场平区。边坡现状按35级:1 1.0的坡率分级放坡，并结合锚杆+钢筋砼排水骨架及人字架支护，坡度约4055，坡底垂直开挖、采用毛石砼挡墙护脚支护措施。边坡坡顶设置了截水沟及急流槽，汇集至坡底排洪渠向东侧A2地块排泄。边坡中部宽约83 m处出现滑坡，滑坡体前缘位于坡底毛石砼挡墙，距离排洪渠底约2 m，后缘延伸至昭炼线L11号塔基，该电塔为中海油惠州石化有限公司主输电线220 kV昭炼线L11号塔，塔基距离边坡顶边线仅16.8 m。滑坡体侧面出现多处剪切拉裂缝、钢筋砼排水骨架及人字架支护损坏等现象。经2019年应急处置，滑坡段坡底约103 m处采用堆土反压、坡顶昭炼线L11号塔基处采用抗滑桩处理，滑坡体经持续监测及巡查，未出现较大变形趋势。本工程对该边坡重新进行加固治理，不影响A1地块场平区的正常使用。082083华北自然资源地质环境2023.5曾 滔：基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法总第116期052023年4 结论通过实验可知，本研究可对现阶段烃类气藏和地热气藏中宽幅浓度氦气样品进行测定，得出以下结论：-61）本研究得出的实验方法可对10*10 20 VOL%浓度的氦气样品进行一针进样无稀释的测定，并可同时测定氢、氧、氮、甲烷永久性气体含量，减少了稀释过程中不确定度的增加，最大程度还原了样品实际浓度，为氦气样品提供了可靠检测方法。2）实验方法使用了反吹原理，提高了分子筛柱的使用寿命，在提高工作效率的同时减少了实验室日常成本。3）实验条件受进样口温度、柱箱温度以及色谱柱流量的影响，应定期校准温度和流量，以保证数据的可靠性。参考文献：1 董敏,王宗秀,董会,李宏,张林炎,马立成.关中 盆地花岗岩石英脉流体包裹体与氦气成藏特征 研究J.西北地质,2017,50(03):222-230.2 张文,李玉宏,王利,赵峰华,韩伟,宋昌贵.渭河 盆地氦气成藏条件分析及资源量预测J.天然 气地球科学,2018,29(02):236-244.3 吴雨彤,毕哲,杨扬仲夫,马浩淼,吴海.气体动态 稀释装置的可靠性评价J.计量学报,2021,42 (07):956-963.4 GB/T 27894.22020,天然气用气相色谱法测定 组成和计算相关不确定度(第2部分:不确定度计 算)S.组分平均值标准偏差相对标准偏差平均值标准偏差相对标准偏差平均值标准偏差相对标准偏差低浓度中浓度高浓度氦14.71.6311.10%28 311.9985.613.50%132 822.82 156.241.60%氢1 552.6148.879.60%1566.4143.499.20%8 907.7207.142.30%氮000.00%775 641.0 15 614.912.00%542 811.110 989.342.00%氧505.48.771.70%36.62.15.70%14.81.9813.40%甲烷937 096.012 461.821.30%12 671.4524.194.10%29 784.7464.021.60%组分平均值标准值绝对误差相对误差氦132 822.8130 0002 822.82.17%氢8 907.79 00092.31.03%氮542 811.1540 0002 811.10.52%氧14.8150.21.33%甲烷29 784.729 80015.30.05%表2 有证标准物质测试结果 表1 低、中、高浓度氦样品精密度测试结果-6单位：10-6单位：10084085华北自然资源地质环境2023.5总第116期052023年深，控制在6 m以内，混凝土的浇筑高度要超过设计桩顶标高0.5 m。浇筑完成后即可拔护筒。抗滑桩施工完毕后，达到设计强度值时进行桩身检测，符合设计要求后才能进行下一道工序的施工。抗滑桩与冠梁连接时，桩身的钢筋要与冠梁钢筋通过焊接链接，锚固长度以及搭接要符合设计及规范要求，目的是使抗滑桩、冠梁和锚索形成一个有效整体，提高抗滑稳定性。2.5 绿化工程坡面框格内采用挂三维网喷播植草绿化，挂三维网喷播植草采用混凝土喷射机把基材与植被种子混合物均匀喷射到边坡表面，喷混植生的基本构造为：钢钉、三维网和基材混合物三部分。其施工工艺边坡场地处理固定喷播覆盖无纺布养护管理，厚度10 cm。种植基材和植物种子推荐选用灌木草种比例:为：银合欢刺树百幕达百喜草柱花草2:5 5 8 10 7，总用量3040 g/m。种植草种后，因坡面陡峭，养护难度较大，建议后期设置自动喷淋系统进行养护。3 施工效果分析本工程边坡底部为A1场平区，考虑到安全、美观及便于施工等因素，根据边坡场地的施工条件及坡面现状，滑坡区采用卸载结合抗滑桩+挡土板及坡面锚杆（索）+格构梁、培土挂网植草绿化进行治理，其他区域采用坡底增加锚杆（索）+格构梁加固坡底毛石砼挡墙，局部对钢筋砼排水骨架增加格构梁进行加固，同时完善坡顶截水、修缮坡中排2 边坡治理施工2.1 锚杆（索）施工本工程按设计要求进行施工，施工锚孔直径DN130 mm，中风化岩层中成孔直径 DN110 mm，倾角1530，局部根据场地施工条件进行适当调整。成孔深度在土层中超过锚杆（索）设计长度 0.5 m。锚杆长9.012.0 m，材料为HRB40028螺纹钢筋，锚索材料为高强度低松弛的钢绞线，强度等级为1860 MPa。锚杆间距为水平向2.0 m、3.0 m，锚筋伸入梁内200 mm后，锚头钢筋弯起400 mm浇筑入竖梁，锚杆锚头处加强筋为1根1 m长HRB40022螺纹钢筋，加强筋往两边伸入横梁。注浆材料为P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.450.50，浆体材料28天的无侧限抗压强度不低于30 MPa。锚杆采用一次注浆，锚索采用二次注浆，一次注浆压力为0.40.5 MPa，孔口溢浆即停止注浆，二次注浆在注浆体强度达到5 MPa后进行，在第一次注浆24 h进行，注浆压力2.04.5 MPa。锚杆注浆采用孔底反浆法，注浆管插至距孔底200 mm处。锚杆锚筋制作时先除锈，在锚杆端头2 m范围内表面涂防锈环氧保护漆。锚杆（索）采用潜孔钻机械成孔，为干法成孔，成孔时孔深应比设计孔深长50 cm，施工中做好锚杆、锚索成孔记录，详细记录锚杆所处地层情况。预应力锚索锚头张拉锁定后用C30砼将锚头封闭。在各锚杆格构梁支护坡段间隔2530 m设置一纵向通长变形缝，缝宽30 mm，内填沥青麻筋。钢筋接头的位置、搭接长度、锚固长度、钢筋直径、保护层厚度等均严格按照设计图和有关规范施工。2.2 格构梁施工本工程格构梁尺寸为400400、400750（钢筋砼排水骨架加固），砼强度等级为C30，主筋为1018螺纹钢（HRB400），箍筋为8200（HPB300）。本次施工格构梁每隔25 m设变形缝，缝宽2 cm，深度30 cm，缝内填塞沥青麻筋。格构梁在土质边坡中为半埋半露形式，格构梁设置底梁，与格构梁连为一体。2.3 抗滑桩施工措施为满足基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治工作需求，本工程抗滑桩采用圆桩结构，直径1.5 m，间距3000，共44根桩，桩身长度12 m。抗滑桩采用旋挖桩的开挖方法，桩底沉渣厚度不大于120 mm。桩身、冠梁均采用C30商品混凝土，桩身保护层厚度为50 mm，在施工冠梁之前，先凿掉桩上的浮浆。冠梁尺寸为15001000，主筋1628+1318（HRB400），箍筋采用10200，采用分段方式进4行施工。桩主筋为2325螺纹钢（HRB400），主筋伸入冠梁长度不少于800 mm，主筋采用焊接方式进行连接，箍筋为10200。抗滑桩配筋的截面示意图如图1所示。抗滑桩桩孔开挖时，开挖前应整平孔口，孔口应有明确施工安全标志，并做好桩区围栏和地表截、排水及防渗工作，确保施工安全。挖孔桩采用跳挖方式，间隔2根，相邻批次孔桩浇筑混凝土达到设计强度70%后进行下一批次施工。桩坑护壁开挖分节进行，根据岩土地质每节高度为1 m。2.4 旋挖桩施工工艺 根据设计要求结合本项目现场实际施工情况，在征得参建单位同意后，抗滑桩采用旋挖灌注桩的施工工艺。工艺流程为：测量放线埋设护筒钻机就位钻进泥浆制备成孔后清孔钢筋笼的制作与安装混凝土浇筑。在施工过程中需要特别注意桩机垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋跳三线合一，钻机就位时确保钻杆能自由上下，保证桩身垂直度符合规范及设计要求。埋设护筒时，护筒顶端高度要高出地下水位2 m以上，以增加孔内水头压力。在钻进过程中，孔内泥浆要高出地下水位一定高度，防止孔壁坍塌或者剥落以及地下水渗入。钢筋笼在制作过程中要适当增加三角固定钢筋，以保证整个钢筋笼在吊装过程中不会变形、弯曲。浇筑混凝土前要做好桩身内清孔，导管离孔底300600 mm为宜，停止清孔后30 min内要浇筑混凝土，混凝土采用商品混凝土水下砼，使用混凝土前要现场检查砼的塌落度和和易性。在浇筑提升导管时要保证导管在混凝土中的深度不得小于2 m，但也不宜过图1 抗滑桩配筋截面示意图曾 滔：基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法084085华北自然资源地质环境2023.5总第116期052023年深，控制在6 m以内，混凝土的浇筑高度要超过设计桩顶标高0.5 m。浇筑完成后即可拔护筒。抗滑桩施工完毕后，达到设计强度值时进行桩身检测，符合设计要求后才能进行下一道工序的施工。抗滑桩与冠梁连接时，桩身的钢筋要与冠梁钢筋通过焊接链接，锚固长度以及搭接要符合设计及规范要求，目的是使抗滑桩、冠梁和锚索形成一个有效整体，提高抗滑稳定性。2.5 绿化工程坡面框格内采用挂三维网喷播植草绿化，挂三维网喷播植草采用混凝土喷射机把基材与植被种子混合物均匀喷射到边坡表面，喷混植生的基本构造为：钢钉、三维网和基材混合物三部分。其施工工艺边坡场地处理固定喷播覆盖无纺布养护管理，厚度10 cm。种植基材和植物种子推荐选用灌木草种比例:为：银合欢刺树百幕达百喜草柱花草2:5 5 8 10 7，总用量3040 g/m。种植草种后，因坡面陡峭，养护难度较大，建议后期设置自动喷淋系统进行养护。3 施工效果分析本工程边坡底部为A1场平区，考虑到安全、美观及便于施工等因素，根据边坡场地的施工条件及坡面现状，滑坡区采用卸载结合抗滑桩+挡土板及坡面锚杆（索）+格构梁、培土挂网植草绿化进行治理，其他区域采用坡底增加锚杆（索）+格构梁加固坡底毛石砼挡墙，局部对钢筋砼排水骨架增加格构梁进行加固，同时完善坡顶截水、修缮坡中排2 边坡治理施工2.1 锚杆（索）施工本工程按设计要求进行施工，施工锚孔直径DN130 mm，中风化岩层中成孔直径 DN110 mm，倾角1530，局部根据场地施工条件进行适当调整。成孔深度在土层中超过锚杆（索）设计长度 0.5 m。锚杆长9.012.0 m，材料为HRB40028螺纹钢筋，锚索材料为高强度低松弛的钢绞线，强度等级为1860 MPa。锚杆间距为水平向2.0 m、3.0 m，锚筋伸入梁内200 mm后，锚头钢筋弯起400 mm浇筑入竖梁，锚杆锚头处加强筋为1根1 m长HRB40022螺纹钢筋，加强筋往两边伸入横梁。注浆材料为P.O42.5R普通硅酸盐水泥，水灰比0.450.50，浆体材料28天的无侧限抗压强度不低于30 MPa。锚杆采用一次注浆，锚索采用二次注浆，一次注浆压力为0.40.5 MPa，孔口溢浆即停止注浆，二次注浆在注浆体强度达到5 MPa后进行，在第一次注浆24 h进行，注浆压力2.04.5 MPa。锚杆注浆采用孔底反浆法，注浆管插至距孔底200 mm处。锚杆锚筋制作时先除锈，在锚杆端头2 m范围内表面涂防锈环氧保护漆。锚杆（索）采用潜孔钻机械成孔，为干法成孔，成孔时孔深应比设计孔深长50 cm，施工中做好锚杆、锚索成孔记录，详细记录锚杆所处地层情况。预应力锚索锚头张拉锁定后用C30砼将锚头封闭。在各锚杆格构梁支护坡段间隔2530 m设置一纵向通长变形缝，缝宽30 mm，内填沥青麻筋。钢筋接头的位置、搭接长度、锚固长度、钢筋直径、保护层厚度等均严格按照设计图和有关规范施工。2.2 格构梁施工本工程格构梁尺寸为400400、400750（钢筋砼排水骨架加固），砼强度等级为C30，主筋为1018螺纹钢（HRB400），箍筋为8200（HPB300）。本次施工格构梁每隔25 m设变形缝，缝宽2 cm，深度30 cm，缝内填塞沥青麻筋。格构梁在土质边坡中为半埋半露形式，格构梁设置底梁，与格构梁连为一体。2.3 抗滑桩施工措施为满足基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治工作需求，本工程抗滑桩采用圆桩结构，直径1.5 m，间距3000，共44根桩，桩身长度12 m。抗滑桩采用旋挖桩的开挖方法，桩底沉渣厚度不大于120 mm。桩身、冠梁均采用C30商品混凝土，桩身保护层厚度为50 mm，在施工冠梁之前，先凿掉桩上的浮浆。冠梁尺寸为15001000，主筋1628+1318（HRB400），箍筋采用10200，采用分段方式进4行施工。桩主筋为2325螺纹钢（HRB400），主筋伸入冠梁长度不少于800 mm，主筋采用焊接方式进行连接，箍筋为10200。抗滑桩配筋的截面示意图如图1所示。抗滑桩桩孔开挖时，开挖前应整平孔口，孔口应有明确施工安全标志，并做好桩区围栏和地表截、排水及防渗工作，确保施工安全。挖孔桩采用跳挖方式，间隔2根，相邻批次孔桩浇筑混凝土达到设计强度70%后进行下一批次施工。桩坑护壁开挖分节进行，根据岩土地质每节高度为1 m。2.4 旋挖桩施工工艺 根据设计要求结合本项目现场实际施工情况，在征得参建单位同意后，抗滑桩采用旋挖灌注桩的施工工艺。工艺流程为：测量放线埋设护筒钻机就位钻进泥浆制备成孔后清孔钢筋笼的制作与安装混凝土浇筑。在施工过程中需要特别注意桩机垂直度、钻杆垂直度和桩位钢筋跳三线合一，钻机就位时确保钻杆能自由上下，保证桩身垂直度符合规范及设计要求。埋设护筒时，护筒顶端高度要高出地下水位2 m以上，以增加孔内水头压力。在钻进过程中，孔内泥浆要高出地下水位一定高度，防止孔壁坍塌或者剥落以及地下水渗入。钢筋笼在制作过程中要适当增加三角固定钢筋，以保证整个钢筋笼在吊装过程中不会变形、弯曲。浇筑混凝土前要做好桩身内清孔，导管离孔底300600 mm为宜，停止清孔后30 min内要浇筑混凝土，混凝土采用商品混凝土水下砼，使用混凝土前要现场检查砼的塌落度和和易性。在浇筑提升导管时要保证导管在混凝土中的深度不得小于2 m，但也不宜过图1 抗滑桩配筋截面示意图曾 滔：基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法摘要：目前，煤炭行业正处于发展转型的关键阶段，煤炭安全开采至关重要。煤矿地质防治水工作是煤炭安全生产的重要环节。文章以西曲矿地质防治水项目为例，阐述了煤矿地质防治水工作进展，并针对存在的问题提出应对策略，确保地质防治水工作取得预期效果。关键词：煤矿生产；防治水；水患灾害中图分类号：P641 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2023）05-87-3庞雯雯（山西地宝能源有限公司，山西 太原 030045）作者简介：庞雯雯（1990），女，工程师，本科，毕业于中国地质大学（北京），主要从事地质相关工作。煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析以西曲矿地质防治水项目为例随着煤炭采掘的不断深入，开采难度越来越大。在地下工作面采掘作业中，煤矿水害时有发生，成为威胁煤矿生产的安全隐患之一。鉴于煤矿生产环境的复杂性，必须高度重视煤矿地质防治水工作。首先要识别不同水害类型及影响、收集并分析水文地质资料、完善井下防治水管理制度等，实现地质防治水工作精细化、科学化和合理化，从源头上规避矿井突水等安全事故。1 矿井概述西曲矿南四盘区18404综采工作面于2016年5月5日发生一起严重的透水事故，初始涌水量约30 33m/h，21时左右涌水量逐渐增大，达到80 m/h。发现涌水事故后立即启动应急预案，及时撤离工作面，避免了人员伤亡。西山煤电公司积极汲取教训，进一步加大矿井防治水力度，对煤矿水害进行分类统计，并就防治水工作存在的问题集中整治，1进一步提高了地质防治水工作质量。2 西曲矿地质防治水工作存在的问题2.1 水文地质资料缺乏开展煤矿地质防治水工作首先要全面掌握矿井地质条件，了解周边矿井充水源、水害分布、积水量等环境信息。从西曲矿近几年的水害事故来看，矿区防范工作有所疏漏，水文地质资料不够完善，没有从整体上掌握工作面的水文地质信息，主要表现为以下几点：1）前期水文地质调研工作规范性较差，未结合工作面的地质特征制定防治水方案；2）绘制的充水性图完善度不高，部分图纸对矿区水文地质信息记录不够全面，防治水措施编制过程中缺乏关键数据信息；3）水文地质资料缺乏标记特殊地貌的位置、范围、积排水量、水情变化等关键信息，导致后续开采作业必须通过打眼钻孔的方式寻找安全方位，影响采掘进度。2.2 排水系统建设滞后完善的排水系统是提高煤矿开采安全性的重要保障，能为防治水工作提供有力支持。设计排水系统时，若不考虑煤矿后期的增产情况，可能导致排水系统难以满足煤矿的生产要求。结合西曲矿水患事件案例发现，水患发生时排水系统并没有发086087华北自然资源地质环境2023.5庞雯雯：煤矿地质防治水工作常见问题及解决方法探析总第116期052023年水导水面及坡底排洪渠系统。本次边坡治理施工流程为：坡顶截水沟施工、从上往下进行分级卸荷（上一级完成治理施工后，再进行下一级卸载及治理施工）、逐级搭设钢脚手架施工平台、逐级锚杆（索）、格构梁、植草绿化施工坡底抗滑桩、挡土板、格构梁及锚杆（索）、施工修缮坡底排洪沟工程、完工。完成施工后，再对整体结构进行沉降位移监测，坡顶最大水平及沉降位移允许值20 mm，预警值取最大水平位移值的80%。当水平、竖向位移速度连续3 d大于2 mm/d时或位移大于20 mm时，同样应进行危险报警。对坡顶进行连续7 d的最大水平及沉降位移监测，统计监测结果见表1。从表1可以看出，沉降位移连续7 d监测后为0.9 mm，未达到预警值，位移速度也未出现连续3 d大于2 mm/d的现象。从上述实验结果可以看出，连续测点的安全系数均满足1.1的条件，证明基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法在实际应用中可以起到控制坡顶沉降位移、提高作业面安全系数的综合效果。抗滑桩是针对高边坡或者稳定性较差的边坡治理较好的一种防治方法，通常情况下与锚杆（索）和坡面格构梁治理措施同时使用，以增强坡体的整体稳定性。但抗滑桩施工对场地有一定要求，特别是机械开挖需要大型设备进场时，需要有足够的工作面，因此采用抗滑桩治理方法时要结合现场实际情况而定。4 结束语滑坡是高边坡地质环境中最容易出现的灾害类型之一，滑坡灾害不仅影响地区的经济建设与发展，还会诱发多种灾害形式，对所在区域内的居民人身安全造成威胁。本文从抗滑桩工程、锚杆格构梁工程进行分析，进行了基于抗滑桩加固技术的高边坡地质灾害防治方法研究，旨在提高作业面安全系数，降低地质灾害发生概率。参考文献：1 黄 良誉,龚震,周成,等.埋入式抗滑桩锚拉植筋 带加固边坡的模型试验研究J.水利与建筑工 程学报,2022,20(03):28-34.2 平诗语,夏元友,陈晨,等.不同演化模式滑坡抗 滑桩加固桩位与嵌固深度的影响分析J.武汉 理工大学学报,2022,44(07):67-74.3 王俊锋,李芒原,孙健,等.单排抗滑桩支挡型黄 土边坡坡脚基坑开挖诱发坡体滑动的演化过程 研究J.建筑结构,2022,52(S1):2541-2545.4 袁丁,刘文德,李金标.圆形截面抗滑桩在红层地 区某高速公路滑坡抢险工程中的应用J.公路 交通技术,2022,38(01):54-61.5 陈素玲,邢红杰,宋叶房,等.基于系统可靠度理 论的抗滑桩加固边坡稳定性研究J.能源与环 保,2022,44(03):14-18+24.6 马晓宁,荀航,孙国柱,等.非线性强度准则下抗 滑桩加固边坡稳定性极限分析研究J.能源与 环保,2022,44(05):19-24.7 易庆林,周瑞,梁卫,等.三峡库区三门洞滑坡稳 定分析及抗滑桩模拟研究J.人民长江,2021,52(11):111-116.天数/d沉降位移/累计值/mm位移速度/(mm/d)10020030040.50.550.5060.90.470.90表1 坡顶最大水平及沉降位移监测结果