桩锚支护技术在矿山边坡工程勘察中的应用研究.pdf

工程技术建 筑 技 术 开 发92 Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月桩锚支护技术在矿山边坡工程勘察中的 应用研究陈 显，靳二举（河南省第二地质大队有限公司，郑州 450046）摘要 以楸树湾铜钼矿为例，根据边坡勘察结果，通过GeoStudio软件模拟分析其边坡不同降雨模式的渗流场，确定边坡稳定性情况，并设计针对性的桩锚支护方案，即旋挖灌注桩+预应力锚杆对边坡进行支护，最终经验证相同预应力下，该桩锚支护方案的稳定系数要优于传统支护方案，证明旋挖灌注桩+预应力锚杆支护技术在矿山边坡支护中有着良好的应用价值。关键词 矿山边坡；工程勘察；桩锚支护；稳定性 中图分类号TU 753 文献标志码B 文章编号1001-523X（2023）08-0092-03APPLICATION OF PILE-ANCHOR SUPPORT TECHNOLOGY IN MINE SLOPE ENGINEERING INVESTIGATIONChen Xian，Jin Er-ju AbstractIn this paper,Qiushuwan copper molybdenum Mine is taken as an example.According to the slope investigation results,GeoStudio software is used to simulate and analyze the seepage field of the slope in different rainfall modes to determine the stability of the slope,and a targeted pile-anchor support scheme is designed,that is,rotary cast-in pile+prestressed anchor bolt to support the slope.Finally,under the same prestressed stress,the stability coefficient of the pile-anchor support scheme is better than that of the traditional support scheme,which proves that the technology of rotary excavation cast-in-place pile and prestressed anchor bolt has good application value in the mine slope support.Keywordsmine slope;engineering survey;pile-anchor support;stability1 工程概况楸树湾铜钼矿矿区位于东秦岭余脉伏牛山南麓，南阳盆地的西北边缘丘陵地区，海拔高程一般300450 m，最高海拔473.90 m，最低海拔210.00 m，地势总体东北高西南低，矿区南部有凸出山峰海拔高度为459.29 m。矿区植被不发育。经过钻探揭露，矿区岩土组成主要为残积粘土、碎石土、全中风化大理岩、矽卡岩化大理岩、石英岩、花岗片麻岩、黑云母片岩，全强风化大理岩及矽卡岩化大理岩遇水易软化崩解特性，花岗片麻岩、黑云母片岩具片理结构，形成易滑地层；据实测构造裂隙结果，发育多组构造裂隙，岩层整体产状为1802205070，开挖过程中易形成顺向坡。在矿区开采过程中易发小崩小塌，遇强降雨或暴雨时，易诱发崩塌/滑坡地质灾收稿日期：20230425作者简介：陈显（1976），男，河南社旗县人，高级工程师，主要研究方向为钻探工程、岩土工程、环境工程。1500，管线图内容包括各种管线、各类管线的附属设施以及周边地形的相对关系。5 结论和建议实地对本地铁交通工程进行勘察，得出以下结论及建议。本工程范围为高架线，高架车站、高架区间及其附属工程，应重点核实特殊性岩土、可液化土层、采空区、人工洞穴、土洞、溶洞等的特征及分布，作用于桩基及墩台基础的危害程度得到分析，进而桩基及墩台地基的稳定性得到评价。可能的话，异常范围可通过选择物探方式将地面线、房屋建筑、站场进行确认，选择钻探确认物探是否出现偏差，确认土洞及基底溶洞；线位于地面以下时，土洞与溶洞的发育状态与岩溶水特征，确需情况可选择水文地质试验，综合物探可用于严重影响工程的地方。参考文献1 刘港.岩土工程场地抗震安全性评价与实例分析J.建筑技术开 发,2021,48(23):132133.2 刘港.基于轨道交通隧道施工安全的岩土工程勘察方法分析J.建筑技术开发,2021,48(19):8082.3 刘港.小转弯半径盾构隧道的施工变形分析D.广州:华南理工大学,2013.4 龚晓南,高有潮.深基坑工程设计施工手册M.北京:中国建筑工业出版社,1998.工程技术建 筑 技 术 开 发 93Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月害现象，故在矿山开采过程中，需考虑边坡稳定性。2 稳定性计算模型及工况为验证矿区边坡稳定性，使用GeoStudio软件对不同降雨模式下边坡稳定性进行模拟计算如下。2.1 模型建立利用GeoStudio软件根据地质勘察资料在SEEP/W中建立楸树湾铜钼矿矿区边坡不同降雨模式下的渗流场模型，并通过SLOPE/W及SIGMA/W分别对边坡不同降雨模式下的稳定性及位移进行计算。模型中将边坡分成1 735个单元及1 795个节点，具体网格模型如图1所示。模拟中将边坡分为坡体、坡带及基岩，其岩土体力学参数见表1。01002004403402401403902901909040300400500距离/m高差/m600700800900 100 0图1 边坡网格模型示意表1 边坡岩土体力学参数表类型坡体坡带基岩变形模量E/MPa1411800泊松比/0.400.350.25粘聚力c/kPa1621.32270摩擦角/（）20.518.244容重/（kNm-3）20.420.825.9渗透系数k/（md-1）5.410-3510-3510-202.2 不同降雨模式对边坡的影响此次边坡稳定模拟分析中将降雨分为减弱型、集中型、平均型、增强型4种模式，以此确定对边坡稳定性最不利的降雨模式。4种不同降雨模式下，边坡稳定性系数变化如图2所示。?图2 不同降雨模式下边坡稳定性系数变化示意从图2可以看出，4种不同降雨模式下，边坡稳定性系数均是随降雨天数增长而减小，其中减弱型降雨模式下边坡稳定性系数下降幅度最大，降幅最大值为0.32；集中型及平均型次之；增强型降雨模式下边坡稳定性系数下降幅度最小。3 桩锚支护设计根据边坡稳定性结构及现场地质情况，经综合考虑后，决定采用桩锚支护方案对边坡进行加固处 理2。具体方案设计如下。3.1 支护桩参数设计此次边坡加固支护中，支护桩选用旋挖灌注桩，桩径设计为d=1 m，桩体嵌入深度为4 m，各排桩的间距为N=1.8 m。为保障成桩质量，混凝土保护层设计厚度为35 mm，桩身纵筋选用HRB400钢筋；螺旋插筋选用HRB325钢筋，箍筋时，间距为150 mm，剪力折减系数为1.00，弯矩折减系数为0.85，荷载系 数为1.25。3.2 锚索及锚杆参数设计选 用 1 8 6 0 级 钢 绞 线 制 作 预 应 力 锚 索，用 PO42.5 R硅酸盐水泥按水灰比0.51进行锚杆注浆，注浆完工后，锚杆需养护7 d。锚杆设计倾角为20，间距为1 800 mm，共设4排锚杆，从上向下进行锚固，自上向下各排锚杆长度依次为10 m、14 m、12 m、8 m，锚固段长度依次为9 m、8 m、7 m、6 m。4 桩锚支护结构施工工艺桩锚支护指的是将预应力锚索一端固定于基坑稳定层，另一端与围护桩相连的支护方法，可根据实际需要设置一道或多道锚索，以此实现预期的加固效果。此次桩锚支护施工要点如下。4.1 旋挖灌注桩施工此次支护桩采用的是桩径1 m的灌注桩，按间距1.8 m布置，桩身强度为C35。根据现场地层岩性情况，决定采用泥浆护壁成孔+跳打法施工（跳打1根桩），具体施工如下。（1）放样定位。旋挖灌注桩施工前，在现场按设计要求进行测量并画出控制网，并基于控制网将各桩中心点逐一 标出4。（2）护筒埋设。护筒为钢护筒，采用10 mm厚钢板制作而成，内工程技术建 筑 技 术 开 发94 Engineering and TechnologyBuilding Technology Development第50卷第8期2023年8月直径为1.2 m，高度为5 m，以确保满足筒底可进入坚硬密实土层至少0.5 m，且顶端可高出地面0.3 m的要求。埋设过程中需控制护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5 cm，且倾斜度需不大于1%。完成护筒埋设后使用粘土对护筒四周进行分层回填并夯实。（3）钻机成孔。钻机就位，并测量定位，开启钻机及泥浆泵，边钻进边使泥浆对孔壁进行保护，以免出现孔壁坍塌。泥浆密度为1.5 g/cm3，以确保顺利钻进及护壁效果。（4）钢筋笼制作与吊装。现场焊接制作钢筋笼，若钢筋笼长度超过4 m，则需每间隔2 m设置1道直径不小于12 mm加劲箍筋，同截面的钢筋接头数量应不大于50%配筋量，且间距应错开至少35 d（d=钢筋直径）。然后使用汽车式起重机将钢筋笼吊至桩孔，对齐后缓慢下放至孔内，严禁出现砸笼情况5。（5）下导管。在桩孔中垂直吊放入导管，直至距离孔底0.5 m处，并使导管居中，以防卡挂到钢筋笼上或与孔壁发生碰撞。放好导管后，在导管和桩孔口连接位置安装密封圈，确保连接紧固。（6）水下混凝土浇筑。该灌注桩桩径为1 m，则初次混凝土浇筑量不得小于1 m，且浇筑中，导管应埋入混凝土内26 m深，确保混凝土浇筑充分，为后续优质成桩奠定基础。4.2 锚杆施工锚杆施工流程如图3所示。?图3 锚杆施工工艺流程4.2.1 预应力锚杆成孔采用套管护壁湿式成孔方法进行锚杆成孔，钻孔深度应大于设计孔深50 cm，并稳钻35 min，直至成孔。成孔后及时用清水冲洗孔洞，直至排出净水为止。同时要及时放入杆体及钢绞线并注浆，以防 塌孔。4.2.2 注入浆液第一次注浆按常压进行，并在孔口安装止浆塞，以防浆液回流。直至浆液从孔口溢出，停止注浆。待首次注浆后锚固体强度达到5 MPa后，拔除套管并进行二次高压注浆，注浆压力控制在23 MPa。注浆过程中，若出现注浆损坏或注浆量明显降低，则需及时拔出杆体及注浆管，重新更换注浆管后，再下放杆体，并重新进行注浆。4.2.3 锚索锚固张拉先是按设计张拉工作荷载的10%20%对锚索进行预张拉12次，待钢绞线完全平直且各部分均接触牢固后，再按 25%、50%、75%、100%、110%五级设计荷载进行分级张拉，荷载增加速度按40 kN/min计。待张拉达到110%且稳定后，及时锚固锚索，观察48 h，若出现预应力损失，则需及时补偿。5 应用效果为验证此次旋挖灌注桩+锚杆支护方案的效果，将此次桩锚支护后边坡加固效果与传统搅拌桩法边坡加固效果进行了对比，取相同工况下两种加固方案的安全系数，具体结果见表2。表2 两种加固方案的安全系数对比预应力/kN406080100120150200桩锚支护方案1.6791.8791.9962.3942.5872.7482.847搅拌桩支护方案1.5581.7521.8571.9852.4652.5632.761从表2中可以看出，相同工况下，利用旋挖灌注桩+锚杆支护方案加固后的边坡，其安全系数均高于传统搅拌桩法加固后的边坡。这说明应用旋挖灌注桩+锚杆支护方案对边坡进行加固，边坡的稳定性更好，且桩锚支护方案的整体效益也优于传统搅拌桩支护方案。6 结束语综上所述，以楸树湾铜钼矿矿区边坡勘察为背景，详细分析了桩锚支护技术应用的要点，综合现场地质条件及不同降雨模式对边坡稳定性的影响，确定采用旋挖灌注桩+预应力锚索的支护方案，边坡加固效果显著，可满足矿山边坡加固实际需要。参考文献1 昌思.桩锚支护结构在高边坡治理工程中的应用J.广东土木与建筑,2023,30(1):3739,50.2 赵娇,于刚,糜彰健.紧临建筑物的桩锚支护体系应用分析J.江苏建筑,2023(1):9598.3 张宝,丁文玲.深基坑桩锚支护结构加固施工J.江苏建筑,2022(S2):5356.4 邢世潜.岩土工程中边坡加固施工技术探讨J.房地产世界,2022(23):152154.5 朱茂强.预应力锚索技术在边坡加固中的综合效益分析J.价值工程,2022,41(24):1618.