熊 朋，龔福初，盧藝偉

（中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 工程概況

長(zhǎng)沙某礦坑建設(shè)場(chǎng)地位于湖南省長(zhǎng)沙市望城區(qū)坪塘鎮(zhèn)新屋里。原為水泥廠露天開采的石灰?guī)r采石場(chǎng)所遺留的采石坑，為近環(huán)狀高陡邊坡，頂南北縱向長(zhǎng)約為480m，東西橫向長(zhǎng)約450m。底縱向長(zhǎng)約為390m，橫向長(zhǎng)約為380m，坡度45～90°，現(xiàn)狀頂標(biāo)高42.77～59.39m，高度約70.0～120.0m。

如何結(jié)合礦坑自然景觀的優(yōu)勢(shì)，采用有效的支護(hù)手段保證礦坑巖壁的穩(wěn)定，確保上部旅游開發(fā)的實(shí)現(xiàn)，是建設(shè)單位關(guān)注的重點(diǎn)，也是支護(hù)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。

2 場(chǎng)地巖土工程與水文地質(zhì)條件

2.1 地層巖性

礦坑坑壁分布的主要地層：上部淺層為人工填土層和第四系新近沖積層、殘積層，整體厚度不大。下部基巖為泥盆系灰?guī)r及泥灰?guī)r，產(chǎn)狀210°～290°∠45°～50°，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ～V級(jí)。本文涉及的坑壁巖土體的物理力學(xué)參數(shù)詳見表1。

2.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地表水主要為泉水、巖溶水、礦坑頂排水明渠、水塘及礦坑積水，與大氣降水密切相關(guān)。地下水主要有上層滯水、潛水及基巖裂隙或巖溶裂隙水三種。

3 礦坑坑壁支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 支護(hù)方案選型

目前常用的邊坡治理措施很多，常見的治理方案有：錨噴方案，樁板墻方案，放坡結(jié)合樁板墻方案，錨桿格構(gòu)梁方案。

錨噴方案：采用較陡的坡率開挖或直接采用錨桿或預(yù)應(yīng)力錨桿對(duì)邊坡進(jìn)行加固，坡面結(jié)合植生袋綠化。適用于整體性較好，坡高不大的邊坡，適宜范圍廣。本項(xiàng)目基本穩(wěn)定的區(qū)域采用該方案。

錨桿格構(gòu)梁方案：采用錨桿和縱橫梁對(duì)邊坡整體加固，坡面可結(jié)合植生袋綠化。該方案適用于整體性較差，坡高不大的邊坡。本項(xiàng)目建設(shè)單位提前對(duì)礦坑治理投資進(jìn)行研究和分析，經(jīng)過技術(shù)可行性、環(huán)境結(jié)合性、工期可行性以及經(jīng)濟(jì)可行性比選后，將項(xiàng)目開發(fā)主題定為公園，并將建筑物設(shè)置在坑頂邊線40m以外，降低礦坑治理難度和要求，節(jié)約投資資金。本次選用的典型斷面采用先清除危巖體，再采用錨噴結(jié)合環(huán)梁錨索的支護(hù)方式。

3.2 坑壁支護(hù)設(shè)計(jì)

本次選取礦坑南側(cè)典型斷面，順層巖質(zhì)邊坡，現(xiàn)狀坡面整體穩(wěn)定性計(jì)算不滿足規(guī)范要求。如圖1。切除危巖后整個(gè)坡面設(shè)置φ32長(zhǎng)6m@3m的系統(tǒng)錨桿，噴射面板厚100mm，網(wǎng)筋φ8@200×200，加強(qiáng)筋C16@1500×1500；上部增設(shè)三排4φs15.2@6m×6m的預(yù)應(yīng)力錨索，下部增設(shè)六排4φs15.2@9m×9m的錨索。典型斷面支護(hù)方案如圖2。

圖1 礦坑現(xiàn)狀典型斷面圖

圖2 坑壁邊坡支護(hù)方案

本次礦坑治理為永久性邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)，安全等級(jí)為一級(jí)，支護(hù)設(shè)計(jì)后的邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)應(yīng)≥1.35。

采用理正巖土計(jì)算治理后的整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.422，如圖3。采用Midas Soilworks軟件按強(qiáng)度折減法計(jì)算治理后的邊坡安全系數(shù)為1.435，邊坡最大變形為30.9mm。如圖4。均滿足規(guī)范整體穩(wěn)定性要求。

圖3 治理后的邊坡整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

圖4 按強(qiáng)度折減法法治理 后邊坡計(jì)算結(jié)果

4 礦坑坑壁支護(hù)施工

4.1 坑壁支護(hù)施工工序

測(cè)量放線→爆破清理危巖→監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置→坡頂?shù)仔藿ㄅR時(shí)排截水溝→分段分區(qū)域搭設(shè)腳手架→掛鐵絲網(wǎng)，噴射混凝土→分層分段施工錨桿（索）與環(huán)梁→鎖定錨索→依次重復(fù)→坡面美化。

4.2 坑壁支護(hù)施工要求

采用“信息化施工”的原則，及時(shí)了解和掌握整個(gè)坑壁的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)做出相應(yīng)對(duì)策。地質(zhì)勘察所獲得的數(shù)據(jù)還很難準(zhǔn)確代表巖土層的全面情況，類似邊坡工程設(shè)計(jì)理論和依據(jù)還不夠完善，本構(gòu)模型、計(jì)算假定以及參數(shù)選用等與實(shí)際狀況相比存在著一定的誤差。

表1 巖土體物理力學(xué)參數(shù)表

施工過程中，支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力經(jīng)常發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，諸如地面堆載突變、爆破超挖等偶然因素的發(fā)生，使得結(jié)構(gòu)荷載作用時(shí)間和影響范圍難以預(yù)料，出現(xiàn)施工工況與設(shè)計(jì)工況不一致的情況，必須采用信息施工法進(jìn)行施工。

坑壁危巖清除應(yīng)分段分塊爆破施工，并有專門的施工組織方案、專項(xiàng)的爆破和腳手架施工方案設(shè)計(jì)，并組織專家組審查合格后再實(shí)施。

5 結(jié)語

本文針對(duì)采礦形成巖質(zhì)高邊坡，分析了治理方案的選型，研究了順層巖質(zhì)高邊坡的穩(wěn)定性及支護(hù)治理方案，得到了以下結(jié)論：

節(jié)理裂隙等軟弱面是巖質(zhì)高邊坡滑動(dòng)的條件，巖質(zhì)邊坡的滑動(dòng)規(guī)模一般較大，準(zhǔn)確獲得巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的空間分布和物理力學(xué)參數(shù)，是巖質(zhì)邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)與施工成功的關(guān)鍵和重要依據(jù)。

礦坑治理的投資決策在滿足國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)方針、政策和法規(guī)的要求下，結(jié)合當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^、地質(zhì)條件和施工技術(shù)條件，統(tǒng)籌規(guī)劃，獲取最優(yōu)的治理設(shè)計(jì)方案。

在巖質(zhì)高邊坡的治理中，在滿足工程建設(shè)要求時(shí)，應(yīng)考慮加固與清除危巖比較、不同支護(hù)結(jié)構(gòu)比較、放坡與支護(hù)樁比較等方面，以達(dá)到選取最優(yōu)的支護(hù)結(jié)構(gòu)。

若能查明巖質(zhì)高邊坡的破壞趨勢(shì)，有針對(duì)性的及時(shí)支護(hù)治理，阻止結(jié)構(gòu)面的弱化因素和潛在滑動(dòng)面的發(fā)展，降低邊坡破壞的概率，能大大降低巖質(zhì)高邊坡的治理的工作量和節(jié)約社會(huì)資源。

廢棄礦坑作為旅游開發(fā)是一項(xiàng)利國(guó)利民的事業(yè)，對(duì)采空后的礦坑有效的治理能夠保護(hù)環(huán)境和維護(hù)社會(huì)安全。