垂直錨桿式鋼筋砼擋土墻在深凹煤礦邊坡滑坡治理中的研究和應(yīng)用摘

要：垂直錨桿式Ｃ２５鋼筋砼擋土墻是一種復(fù)合型的支護結(jié)構(gòu)，其支護原理是利用鋼筋砼擋土墻進行抗傾覆與抗滑，利用垂直錨桿彌補抗滑的不足，并通過錨桿將坡體下滑力傳遞到穩(wěn)定地層，從而達到利用滑體抗滑段的抗滑力、減少支擋結(jié)構(gòu)的荷載、防護加固滑坡的工程目的。該支護加固結(jié)構(gòu)綜合考慮了“地應(yīng)力最佳邊坡角設(shè)計”的觀念和方法，盡可能提高支護結(jié)構(gòu)的邊坡角，減少了剝離量，降低了成本，提高了生產(chǎn)效益；在深凹煤礦邊坡滑坡治理中是一次全新的嘗試，其變形機理有待進一步研究。本例的成功實施表明，垂直錨桿式鋼筋砼擋土墻在深凹煤礦邊坡支護與滑坡治理中具有廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：垂直錨桿；鋼筋砼擋土墻；深凹煤礦；邊坡；滑坡治理１

工程背景與問題的提出XX產(chǎn)業(yè)集團XX煤礦由原新建煤礦單獨保留礦井經(jīng)兼并重組整合后，開采方式由井工礦改為開采，開采深度由１２００ｍ至９００ｍ標(biāo)高。該煤礦為典型的深凹煤礦，最大的凹陷開采深度達１１０ｍ左右，最終形成邊坡的垂直高度達３００ｍ。煤礦兼并重組整合前，由于當(dāng)?shù)卮迕袼讲蔀E挖，XX廟西南側(cè)已形成深凹煤礦采場。在無設(shè)計、無規(guī)劃、無許可證的情況下，私營業(yè)主為節(jié)約成本、增加效益，提高剝采比，不顧生產(chǎn)安全，不斷地加高加陡采場邊坡，對采場已造成嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致XX廟西南側(cè)形成高陡邊坡。滑坡發(fā)生前，邊坡土體已出現(xiàn)裂縫，２０１０年８月中旬連續(xù)７天大雨，由于雨水沖刷浸泡，XX廟西南側(cè)高邊坡發(fā)生滑坡。２０１１年１月，兼并重組整合后的煤礦進入基建期礦建工程施工，為防止滑坡繼續(xù)擴展、雨季形成泥石流，危及礦建工程施工交通運輸安全及人身安全，消除煤礦生產(chǎn)期采場的安全生產(chǎn)隱患，保護XX廟，需對該滑坡體進行綜合治理。２

滑坡現(xiàn)場勘察與監(jiān)測為治理XX廟西南側(cè)高邊坡滑坡，２０１１年２月，技術(shù)人員先后３次進行了現(xiàn)場勘察，由XX集團和XX煤炭科學(xué)研究院組成滑坡治理專家組，按重大危險源等級對該滑坡進行了工程地質(zhì)勘察，以工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探和室內(nèi)試驗為主，并輔以工程測量（包括１：１０００地形圖測量、斷面測量及定點測量）、挖探等多種現(xiàn)場勘測手段進行工程勘察，對所取資料進行綜合分析利用。工程測量采用尼康牌全站儀；鉆孔采用一臺ＸＹ－１００型和一臺ＸＹ－１５０型巖芯鉆機，對土體部分完全采用干鉆，取土用薄壁取土器；探井布置在滑坡周界，以便揭露滑帶；室內(nèi)對所取滑體和滑帶土做了常規(guī)物理力學(xué)性質(zhì)試驗及抗剪強度試驗。查清了滑坡的范圍、性質(zhì)和滑體結(jié)構(gòu)，查明了滑坡的規(guī)模、分條、分塊、分層、滑動面的空間形態(tài)和地下水的補排等地質(zhì)條件，并布置滑坡位移監(jiān)測網(wǎng)，現(xiàn)場設(shè)置觀測點１０個，對滑坡動態(tài)進行監(jiān)測。３

滑坡工程地質(zhì)特征３．１

滑坡形態(tài)該滑坡為典型的高邊坡失穩(wěn)轉(zhuǎn)化為牽引式順層滑坡，在距XX廟３５．０ｍ、８０．５ｍ、１６９．０ｍ處分別形成３條貫通式弧形張拉裂縫，裂縫最大寬度２５~３０ｃｍ；滑坡后緣高程為１

１７５．００ｍ，前緣高程為１

０９７．６３ｍ，高差約７７．３７ｍ；滑體分為上、中、下三級，分別為抗滑段、主滑段和牽引段；滑坡前緣寬度約為１０５ｍ，順主滑方向長約２０４ｍ，滑體最大厚度約為５０．０ｍ，體積約１００×１０４ｍ３，滑動面角度上陡下緩，為大型土質(zhì)深層滑坡。３．２

滑體巖土特征滑體鉆孔及探井柱狀圖揭示，組成滑坡體的巖土沿深度范圍可以分為三層，上層為淡黃土，以亞砂土，亞粘土為主，厚度８．０~３０ｍ，滑體前緣最薄處約８．０ｍ，中間約１５．７ｍ，后緣最厚處約３０．０ｍ，垂直裂隙發(fā)育，巖性呈可塑～硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)較松散，鉆孔巖芯呈散塊狀，粉粒含量較高；中層為淺紅色土，以紅黃色亞粘土為主，厚度２０~５０

ｍ，硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，鉆孔巖芯呈柱狀，夾有少量鈣質(zhì)結(jié)核；下層又為深黃色土，以亞粘土、肉紅色粘土為主，厚度在２０~４０ｍ之間，硬塑狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，鉆孔巖芯呈散塊－短柱狀，夾薄層紫色泥巖。滑坡體下伏地層為泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)砂巖、中砂巖、粗砂巖和含礫粗砂巖。根據(jù)鉆孔及探井所揭露的滑動面位置，可以推斷出該滑坡的滑動面剖面形狀為近似圓弧形，滑坡前緣大致與基巖面緊密接觸。３．３

滑坡變形破壞與成因分析根據(jù)野外調(diào)查和勘探，該滑坡是在深凹煤礦采場邊坡形成后，發(fā)生連續(xù)暴雨，雨水沿土體表面垂直裂隙下滲而引發(fā)的?；庐a(chǎn)生后，坡體表層出現(xiàn)了弧形的張拉裂縫。從總體上來看，造成滑坡的成因主要有以下幾點：（1）坡體結(jié)構(gòu)是形成滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)。上覆黃土，下伏伏泥巖－砂巖是易滑坡地層，本邊坡上部黃土易滲水，下部泥巖相對隔水，從而形成滑動帶，使其具備了滑坡的物質(zhì)條件。港殃（辯2司）連續(xù)暴雨是堆滑坡產(chǎn)生的直宇接誘因。由于弦滑體后部的未稀挖設(shè)截排水溝勺，致使雨水順風(fēng)地表裂縫不斷絲下滲，浸潤滑甩面，使滑帶強漁度進一步降低松；同時降雨在侄滑體后部裂縫掩中形成較大的稀靜水壓力，進袖一步增加了滑磁體的不穩(wěn)定性耽。盟重（固3涌）高陡人工臨石空面，坡體失果穩(wěn)是誘發(fā)滑坡傻產(chǎn)生的主要原惰因。原因是煤疑層采剝后，深創(chuàng)凹煤礦采掘場蜂幫坡坡體發(fā)生部卸荷作用，邊侄坡巖體的內(nèi)應(yīng)德力重新進行調(diào)篩整，在一定深冰度內(nèi)形成卸荷隔帶，卸荷帶內(nèi)芒邊坡坡腳附近秤產(chǎn)生剪應(yīng)力集榆中，造成坡腳縣巖體剪切破壞詢，形成滑移裂挨面；同時開挖揮后的采掘場幫等坡改變了地下閱水的流向和水代力梯度，增加地了水的動力。狡由于地表降水拉、斷層導(dǎo)水、炒陷落柱溝通含斯水層水及采空炭區(qū)積水等引起年邊坡地層中的現(xiàn)泥巖等軟化，疑降低了主滑坡荒地段原有裂面尚的巖土強度，衡繼而在重力作替用下，主滑段戒沿軟弱結(jié)構(gòu)面縫蠕動，邊坡后油部形成張拉帶歡，地面出現(xiàn)張賠拉裂縫，在漸合進破壞變形過窮程中，最終使踏裂面首尾貫通搭，導(dǎo)致了坡體初失穩(wěn)變形。麗犁（４）采剝活誤動的人為影響史加劇了滑坡的丘發(fā)生。邊坡土遷體出現(xiàn)張拉裂捎縫發(fā)生坡體失章穩(wěn)變形后，必否須立即停止開陪挖，甚至回填夜反壓，否則，材可能導(dǎo)致深部慈潛在滑動面下褲滑，出現(xiàn)更大辜的滑坡，加大虜治理難度。不矛幸的是，在利飲益的驅(qū)動下，膽采剝活動不但瑞沒有停止，由網(wǎng)于繼續(xù)開挖坡壟腳，切斷巖層諸層面，巖層失贏去支撐，同時航坡體向臨空面國卸荷進行應(yīng)力暢調(diào)整，促使坡燒體向臨空面變碑形松弛，加之資采剝爆破震動棕的影響降低了盆坡體的穩(wěn)定性刊，造成土體結(jié)紀(jì)構(gòu)松動，加劇拿了滑坡的發(fā)生剃。旬４備或玉滑坡穩(wěn)定性評沾價神４．施１沙欲犯定性評價槽趙現(xiàn)場調(diào)查表明突，滑坡體所反坐應(yīng)的宏觀變形媽跡象已很明顯舊，主要是由于過以前高陡人工炒臨空面爆破施民工刷坡及連續(xù)出暴雨而造成。湖坡體后緣裂縫紗不斷擴展和下棉挫，前緣土體惕有被推出順坡音滑落的現(xiàn)象，欣均反應(yīng)了該滑史坡處于不穩(wěn)定帆狀態(tài)，對兼并扭重組整合后的羽煤礦進入基建室期礦建工程施旨工造成直接威翠脅。稠４．會２硬深記穩(wěn)定性計算下我根據(jù)滑坡推力叼計算公式和滑烤坡穩(wěn)定性計算懂公式，考慮滑揪坡發(fā)生后的破辛壞性大小，計芳算滑坡推力時杠安全系數(shù)?。敕福剑保玻?，茫計算得：最終膝滑坡推力Ｅ１木＝１１７．８啦ｋＮ／萬ｍ萬≥轉(zhuǎn)０；飽水狀態(tài)派下最終滑坡推副力Ｅ２＝１５信５ｋＮ／ｍ故≥控０，滑坡穩(wěn)定憑系數(shù)為０．９賀５７，說明在憶連續(xù)降雨的條我件下，可能失慧穩(wěn)。避４．珍３枯駛扭滑坡發(fā)展趨勢信預(yù)測瞞堆本滑坡為牽引動式順層滑坡，嘗由滑坡穩(wěn)定性沿評價可知，滑汽坡已處于滑動各階段，滑坡的恩發(fā)生發(fā)展速度寨較快。同時本盈滑坡區(qū)斜坡為燭順傾的砂泥巖涌互層，又具有蹈易形成滑坡后宜緣和側(cè)界的控憤制性結(jié)構(gòu)面等低不良地質(zhì)基礎(chǔ)導(dǎo)，因此在前部猛滑坡的滑動下柴，會逐漸向后啦及兩側(cè)牽引，乘若不及時治理悔，滑動的范圍曲和規(guī)模將會越端來越大，治理芳的難度也會隨梅之加大，余XX紹廟亦會發(fā)生沉婦降、坍塌。誓５帥徹狀滑坡治理方案岔５．頸１狂鋤元治理原則鋒欺（１）綜合分辰析研究滑坡產(chǎn)只生的影響因素會及其邊坡穩(wěn)定警性的相互關(guān)系腰，分清主次因遭素，確保兼并例重組整合后的末煤礦基建期及懇生產(chǎn)運行期采鹽剝施工的邊坡叼穩(wěn)定，做到一伙次治理，不留聲后患。茅懸（２）治理方砍案技術(shù)可行、筋施工簡便、安蛋全可靠、經(jīng)濟沃合理。支擋工糕程盡可能利用作滑體抗滑段的監(jiān)抗滑力，以減仍少支擋結(jié)構(gòu)的錫荷載。記遮（３）以刷方稈減重為基礎(chǔ)，嘗采賤用終“敏支擋、護坡、悟治水、整坡反泰壓柄”危的綜合治理措街施，統(tǒng)籌兼顧跡、因害設(shè)防，撓因地制宜。松碑（４）應(yīng)急處臭理與徹底根治軟相結(jié)合，先應(yīng)皆急處理，徹底繳根治跟進，確落保邊坡安全穩(wěn)丸定；戒在燃“屯無水、輕載免”怎的前提下，遵長循輸“彎工藝簡單、快共速高效、投資框合理牲”暮的原則。津５．袋２處搬艦滑坡治理方案瘋挺由于滑坡體總境體已滑移，滑辱坡土體的殘余感強度極低，土飾體松散，力學(xué)辦強度低，采用賤預(yù)應(yīng)力錨索抗致滑樁、預(yù)應(yīng)力待長錨索加固時騙，因錨索易受灰酸性水銹蝕和熟應(yīng)力松弛及土康體蠕變等不利嗓因素影響，且院工期長、困工藝復(fù)雜、費論用高、施工難確度大，加固效足果極差，故不槽宜采用；補強啟土體只是局部滋強度提高，而蕉整體抗拉強度職仍低，難以滿爭足徹底根治的遇要求，不宜采打用；采用鉆孔豈灌注樁加固時袖，由于設(shè)備重娛、耗水量大，瀉鉆孔沖擊震動拆荷載大，會加賣劇滑坡體的滑音移，且工期長妹、投資大，也啊不宜采用。娘幣經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)車濟及施工幾方陷面的綜合比較賓，結(jié)合應(yīng)急處究理與徹底根治江的需要，決定犁采用垂直錨桿禁式鋼筋砼擋土客墻支護治理方忍案，具體見躬圖蔬1因。懷６類紙鉛治理工程措施驕６．汗１欣硬既應(yīng)急處理工程丹措施尾喪XX申廟滑坡治理工茶程主要是針對稅已失穩(wěn)的邊坡娃進行，帶有應(yīng)顯急工程的性質(zhì)沖。應(yīng)急處理遵昨循陷“說工藝簡單、快血速高效萄”懸的原則，以達簡到快速消除滑向坡危險源、控詞制滑坡發(fā)展趨帽勢的目的。應(yīng)聯(lián)急工程以坡面飼刷方減載、滑午坡體前緣回填處反壓為基礎(chǔ)，紛同時夯填地表爐裂縫，完善地上表截排水措施袖，并進行臨時古支擋與加固處傘理。便杜（１）刷方減慚載。由于滑坡半體總體已滑移派，為控制滑坡比的范圍和規(guī)模僅，快速消除滑俗坡危險源，采壯取放緩邊坡與跑減重相結(jié)合的融措施對滑坡體抵進行刷方減載姻。第一級邊坡搬設(shè)計高度為１亮７．３７ｍ，票邊坡坡率為１貪：３．５８，崇滑坡體前緣堆懸置塊石排水棱連體反壓碼，以念利于滑坡前緣忠剪出口排水；格第二級邊坡設(shè)涼計高度為１０曲ｍ，邊坡坡率紙為１：１，卸鄙荷平臺寬度１坐０ｍ；第三級病邊坡設(shè)計高度準(zhǔn)為１０ｍ，邊統(tǒng)坡坡率為１：激１，卸荷平臺椒寬度３０ｍ；略其余邊坡設(shè)計導(dǎo)高度均為１０啞ｍ，邊坡坡率灰均為１：１，書卸荷平臺寬度琴均為１０ｍ。搜刷方卸載約１毫４韻×禁１０４ｍ３。秒狹（２）回填反追壓。為防止滑笛坡前緣土體被爽推出順坡滑落精，逐漸向后及至兩側(cè)牽引，導(dǎo)慢致深部潛在滑汪動面下滑，出溉現(xiàn)更大的滑坡宣，在滑坡體前摔緣堆置塊石排菊水棱體反壓碼款進行回填反壓相。葛窩（３）夯填地塊表裂縫。由于夾滑坡體上裂縫要滿布，為防止款地表水沿裂縫個滲入滑坡土體要，導(dǎo)致滑坡體先推力增大，滑刺床摩察系數(shù)減蹤小，在施工之項前用粘士對滑理體上的裂縫進文行夯填封閉處巧理。解凱（４）臨時支處擋加固。為防勸止滑體后緣土戚體不發(fā)生崩塌甲，避免因XX掉廟基礎(chǔ)土體產(chǎn)附生沉降、裂縫阿，保護竹XX飯廟，在距滑體綱后緣張拉裂縫弦５．０ｍ處打咱設(shè)１排抗滑松顏木樁，樁眉徑臂Ф娛１５０ｍｍ，田樁長Ｌ６．０卵ｍ，間距＠肥１怕榜００杜０楚謠ｍｍ，深入滑遺床下部土體１廣．０ｍ，將坡昨體下滑力傳遞貌到穩(wěn)定地層中樓，從而達到支尚擋滑體、增加醬坡體抗滑力的僅目的。茂傘（５）截排水艦。在邊坡坡頂蛇滑坡后緣５ｍ帥以外，設(shè)矩形檔地面截水溝及倡急流槽，截排初山坡上的匯水照，將其引入到陷附近的自然沖吸溝中，防止?jié)B廚入滑體。由于排滑坡體兩側(cè)有章２道自然沖溝左，粒呈孤“彩Ｖ恥”溉宇形，沖切嚴(yán)告重，不利于滑六體的穩(wěn)定，故也對自然沖溝溝桂底用漿砌片石效進行鋪砌，提帖高自然沖溝的鍋排水能力。便６．欠２焦?fàn)攤未怪卞^桿式Ｃ綢２５鋼筋砼擋浙土墻支護盤絮邊坡在刷方減墨載后，坡體在敲降雨及地下水判的作用下仍然扭變形滑動，如角果過度刷方減去載可能牽引上聲部坡體，切斷脅坡腳巖層，使屋其穩(wěn)定性降低評。為徹底根治輕XX撞廟滑坡，在應(yīng)杏急處理工程措耕施的基礎(chǔ)上，貓盡費可能利用滑體毫抗滑段的抗滑栗力，減少支擋芬結(jié)構(gòu)的荷載，聚在滑坡體前緣派坡腳采用垂直油錨桿式Ｃ２５中鋼筋砼擋土墻偏支護進行治理背。妥6.2.熱１蘿鉛怒垂直錨桿式Ｃ憐２５鋼筋砼擋石土墻構(gòu)造與支唉護原理扭懶垂直錨桿式Ｃ烈２５鋼筋砼擋植土墻是一種復(fù)筆合型的支護結(jié)戰(zhàn)構(gòu)，其基本原關(guān)理是利用鋼筋念砼擋土墻作為滴直接擋土結(jié)構(gòu)予，擋土墻基礎(chǔ)凝附加設(shè)置垂直總錨桿，錨桿深魂入基礎(chǔ)下部巖牙體，將坡體下扔滑力傳遞到穩(wěn)箭定地層中，從邪而達到支擋滑剪體、增加坡體寇抗滑力的目的箭。霉屠通常情況下，侄鋼筋砼擋土墻呈的抗傾覆能力于、拉應(yīng)力、壓位應(yīng)力滿足穩(wěn)定吩要求，抗滑能智力不足。其支竊護原理是利用敘鋼筋砼擋土墻球進行抗傾覆與燙抗滑，利用垂暖直錨桿彌補抗考滑的不足，并瓣通過錨桿將坡揀體下滑力傳遞將到穩(wěn)定地層，徐從而達到利用軍滑體抗滑段的據(jù)抗滑力、減少薦支擋結(jié)構(gòu)的荷匯載、防護加固?；碌墓こ棠看舻?。弓6.2.揉２蛛圓詢垂直錨桿式Ｃ杰２５鋼筋砼擋墻土墻結(jié)構(gòu)的特煌點堵剪通過工程實踐留證明，應(yīng)用該脂技術(shù)進行滑坡唱支護加固具有印以下特點：志①窗施工工藝簡單脖，易操作；盈②香防治滑坡效果跌好。由于錨桿亭的加入，提高糧了墻體整體的澡抗彎剛度，也流使墻底地基抗陳扭剛度得到提自高；增加了墻討體底部摩擦力坊；通過錨桿將瘋坡體下滑力傳嘉遞到穩(wěn)定地層級