王 磊
(中都工程設(shè)計(jì)有限公司,四川 成都 610000)
預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)以鉆孔方式將錨索固定在相對(duì)穩(wěn)定地層中,以自由張拉,對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力,如有不穩(wěn)定巖土,可對(duì)巖土層施壓,之后錨固[1]。預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)以預(yù)應(yīng)力作用,確保巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)密實(shí),發(fā)揮巖土實(shí)際承受能力,調(diào)節(jié)其強(qiáng)度及穩(wěn)定性,減少支護(hù)自重,節(jié)約施工材料,提高經(jīng)濟(jì)效益。因此,預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡工程治理中具有明顯應(yīng)用價(jià)值。
國家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,基建項(xiàng)目不斷完善,國家重視對(duì)礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)。為適用當(dāng)下工程需求,需對(duì)礦產(chǎn)開發(fā)場(chǎng)地改造,工程建設(shè)中有大量巖土邊坡,若未及時(shí)處理邊坡,以科學(xué)措施加固,則易導(dǎo)致安全事故發(fā)生,如滑坡、崩塌等,導(dǎo)致礦產(chǎn)開發(fā)受到嚴(yán)重影響,威脅人民生命安全[2]。
當(dāng)下,巖土邊坡已經(jīng)成為國家重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容,礦產(chǎn)資源不斷開發(fā),建設(shè)項(xiàng)目不斷深入,導(dǎo)致巖土邊坡不斷增加,傳統(tǒng)巖土邊坡固定方式無法滿足當(dāng)下礦山開發(fā)需求[3]。而預(yù)應(yīng)力錨索在邊坡治理中應(yīng)用效果良好,安全性高、風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)低,實(shí)際應(yīng)用經(jīng)濟(jì)效益突出,具有實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。
預(yù)應(yīng)力錨索優(yōu)勢(shì)通過實(shí)際應(yīng)用效果呈現(xiàn):采用預(yù)應(yīng)力錨索可主動(dòng)控制巖土受力,對(duì)出現(xiàn)的變形及時(shí)調(diào)整巖土應(yīng)力,發(fā)揮巖土實(shí)際承受能力,減少結(jié)構(gòu)自重。錨索可對(duì)巖土有效支護(hù),形成較大坡度,減少巖土開挖量及地表植被對(duì)巖土結(jié)構(gòu)的破壞,保護(hù)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定。礦山巖土邊坡治理工程中,施工技術(shù)對(duì)質(zhì)量影響較大,但是施工技術(shù)性風(fēng)險(xiǎn)不高,施工難度小,可以較小的施工設(shè)備對(duì)邊坡改善,避免自然災(zāi)害發(fā)生[4]。預(yù)應(yīng)力錨索在礦山巖土邊坡治理工程中可對(duì)邊坡動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì),針對(duì)開挖地質(zhì)實(shí)際情況調(diào)整不同參數(shù),實(shí)現(xiàn)信息化的施工效果。
錨固段、自由端及錨頭組成預(yù)應(yīng)力錨索,錨索材料包含錨具、鋼絞線及注漿材料。錨固段主要以錨索深入到巖土滑動(dòng)面下,以此穩(wěn)定巖土內(nèi)部結(jié)構(gòu)。以錨固體對(duì)底層抗剪強(qiáng)度承受錨索傳遞拉力,錨固段通過灌漿操作確保錨索和孔壁連接,構(gòu)成整體,以孔周圍穩(wěn)固巖土及孔壁連接,形成承載預(yù)應(yīng)力重要載體[5]。自由端負(fù)責(zé)傳力,下端為錨固端,上部為錨頭。其中,鋼絞線可通過塑料套管更好保護(hù),采用無粘結(jié)鋼絞線、灌漿等方式對(duì)護(hù)套及孔壁連結(jié)。但鋼絞線可在套管上自由伸縮,可將張拉段施加預(yù)應(yīng)力傳遞給錨固段,反饋給錨頭。錨頭是錨索固定在外錨結(jié)構(gòu)的鎖定位置,也是施加預(yù)應(yīng)力的重要張拉部件。
礦山巖土邊坡治理工程實(shí)際施工中,需按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)施工,針對(duì)開挖邊線實(shí)地勘測(cè),采用對(duì)應(yīng)機(jī)械針對(duì)邊坡劃線施工,形成統(tǒng)一坡面,以人工修整方式調(diào)整坡面,維護(hù)邊坡平順,避免邊坡凹凸不平,易出現(xiàn)滑坡、塌陷等自然災(zāi)害。在維護(hù)修整過程中,要及時(shí)清理松動(dòng)的巖土體,以礦山開采安全為最終目標(biāo)[6]。
對(duì)坡面噴射混凝土是提高巖土坡面穩(wěn)定性的重要措施,修整過程中,可以在邊坡面鋪設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng),對(duì)鋪設(shè)完成的鍍鋅鐵絲網(wǎng)噴射混凝土,維護(hù)邊坡穩(wěn)定。鐵絲網(wǎng)布置控制長度和間距為2m,2×2m鐵絲網(wǎng)固定,在上面噴射0.1m厚的C20混凝土,噴射完成要保證坡面平順,針對(duì)實(shí)際情況完善混凝土噴射[7]。
鉆孔是預(yù)應(yīng)力錨孔落實(shí)的基礎(chǔ),若達(dá)到一定深度,要即可停止鉆孔,穩(wěn)鉆1min~2min,防止停止鉆孔后實(shí)際錨孔達(dá)不到理想效果。若在孔壁附近發(fā)現(xiàn)存在水體粘滯及沉渣,應(yīng)及時(shí)清理。鉆孔完成后,可通過高壓空氣槍及時(shí)清除孔內(nèi)水體及巖粉,再經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)全面檢查,對(duì)設(shè)備復(fù)檢后,保證錨孔施工各項(xiàng)工作都檢查合格后,判斷錨孔是否合格。
錨索施工完成后,為真正了解錨桿發(fā)生的位移變化及預(yù)應(yīng)力的損失,應(yīng)對(duì)錨桿進(jìn)行長久觀測(cè)分析。錨索張拉鎖定之后約30d后,要每天進(jìn)行對(duì)應(yīng)觀測(cè)。之后2個(gè)月~3個(gè)月也要每周進(jìn)行一次觀測(cè),4個(gè)月~6個(gè)月后每個(gè)月進(jìn)行三次觀測(cè),之后按照季度逐漸增加觀測(cè)次數(shù),記錄觀測(cè)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)錨索出現(xiàn)問題后及時(shí)處理,并做好后續(xù)跟蹤觀測(cè)。
以某礦山巖土邊坡治理工程為例進(jìn)行分析,該礦山周圍有四段邊坡,邊坡高度均為七級(jí)高邊坡,坡頂和礦山開采區(qū)域距離為60m。且經(jīng)過礦山長久開采以來,高邊坡地質(zhì)變化明顯的,設(shè)計(jì)變更未及時(shí)落實(shí),一些土石方邊坡施工沒有積極開展,一側(cè)邊坡受雨水沖刷,石塊松動(dòng)甚至松動(dòng),坡面土石夾層有石方溜坡、土方坍塌等現(xiàn)象,存在諸多安全隱患,急需治理。
井口開挖,需結(jié)合樁身井口土質(zhì)情況,開挖約2m,需灌注首節(jié)護(hù)壁混凝土,灌注厚度需達(dá)到0.3m。為防止護(hù)壁沉降,增大側(cè)壁摩擦力,要在井口設(shè)置鎖口盤。為避免施工地面存在掉渣,要保證盤內(nèi)緣高出盤面0.2m,做好截排地表水科學(xué)防護(hù)。
對(duì)樁身灌注混凝土,需對(duì)斷面檢查并清潔完畢,護(hù)壁鑿毛處理。以鋪底施工,避免鋼筋、鋼軌出現(xiàn)腐蝕,也確保樁身鋼筋及鋼軌位置的位置準(zhǔn)確。選擇對(duì)接焊,后,加魚尾板邊焊方式,對(duì)鋼軌焊接接長??偨孛嬷?,要控制樁身界面焊接接頭數(shù)量占比在25%以下。接頭切勿設(shè)置在最大彎矩位置及滑動(dòng)面附近,以吊車、搖頭扒桿吊放鋼軌,將鋼筋放入井內(nèi),定位固定并綁扎。
錨索孔位設(shè)計(jì)要以的錨索傾角用風(fēng)鎬鑿穿護(hù)壁,以PVC管連接鑿穿孔,用砂漿對(duì)接口密封處理。鋼筋籠則以扎絲PVC管綁扎并固定,避免灌注樁身的混凝土出現(xiàn)位移。井口周圍混凝土施工中,以串筒向井下運(yùn)輸,搗固。施工中,應(yīng)保證樁身混凝土連續(xù)灌注,每層搗固厚度控制50cm左右,重復(fù)灌注步驟,確保施工質(zhì)量符合對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)。
將液態(tài)水泥試壓注入孔內(nèi)稱為注漿,施工要注重注漿及拔出作業(yè),保證注漿管埋在注漿液中,以排氣法進(jìn)行施工。注漿施工中,要伴隨錨索體排氣管向孔最低端輸送液態(tài)水泥,孔口徹底封閉后從低到高注漿,若發(fā)現(xiàn)排氣管堵塞,要及時(shí)停止注漿,疏通排氣管。
錨索張拉鎖定施工,首先,要安裝錨索測(cè)力,計(jì)安裝完成后要安裝工作錨板及夾片,安裝限位板、千斤頂、工作錨。要求工具錨板上孔和前端工作錨孔保持一致,要避免鋼絞線在千斤頂穿心孔中出現(xiàn)交叉。再者,錨索整體張拉施工準(zhǔn)備階段,要以單孔千斤頂對(duì)鋼絞線對(duì)稱循環(huán)張拉順序預(yù)緊操作,預(yù)緊之后以千斤頂按照分級(jí)張拉鎖定。錨索張拉每級(jí)加荷后測(cè)量實(shí)際伸長值。錨索張拉中前三級(jí)要求荷載穩(wěn)壓5min,最后一級(jí)的持續(xù)荷穩(wěn)壓要30min后次啊能鎖定。實(shí)際張拉過程中,要控制單位加載速度在設(shè)計(jì)應(yīng)力的10%以下,對(duì)應(yīng)的卸載速度也要保證在設(shè)計(jì)應(yīng)力的20%以下。最后,要保證錨索張拉鎖定之后,對(duì)夾片錯(cuò)牙和預(yù)應(yīng)力的鋼絞線實(shí)際滑移量測(cè)量記錄。
在該礦山巖土邊坡治理工程之前,經(jīng)常有土體滑坡及部分坍塌現(xiàn)象出現(xiàn),導(dǎo)致礦產(chǎn)開發(fā)受到的嚴(yán)重威脅,開采人員生命安全得不到有效保障。經(jīng)過礦山巖土邊坡治理工程施工之后,對(duì)應(yīng)安全問題得到解決,對(duì)巖土邊坡實(shí)現(xiàn)有效加固,也有效提高了設(shè)計(jì)效果。預(yù)應(yīng)力錨索施工是巖土邊坡治理當(dāng)中的重要手段,在各項(xiàng)巖土邊坡治理中有廣泛應(yīng)用價(jià)值,可以為巖石邊坡自身穩(wěn)定性提高奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。