某煤礦高切方邊坡支護(hù)方案研究

0高壓噴射流加固土體的原理高壓旋流泵采用一臺鉆床，立流針頭及噴嘴，設(shè)計高度，用高壓泥漿泵等安裝裝置。預(yù)埋液流由高壓裝置產(chǎn)生，并沿注漿管端的噴嘴高速釋放，形成高能量集中化液流，直接破壞地面。噴射過程中,鉆桿邊旋轉(zhuǎn)邊提升,使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌?在土中形成一定直徑的柱狀固結(jié)體,從而使地基得到加固。另外,可根據(jù)工程需要調(diào)整提升速度、變化噴射壓力或變換噴嘴的直徑,從而改變流量,使固結(jié)體成為所需要的設(shè)計形狀。由于高壓噴射流是高能高速集中和連續(xù)作用于土體上,壓應(yīng)力和沖蝕等多種因素總是同時密集在壓應(yīng)力區(qū)域內(nèi)發(fā)生效應(yīng),因此,噴射流具有沖擊切削破壞土體并使?jié){液與土攪拌混合的功能。旋噴時,高壓噴射流在地基中切削破壞土體,其加固范圍就是以噴射距離加上滲透部分或壓縮部分的長度為半徑的圓柱體。高壓旋噴法加固土體作用機(jī)理主要體現(xiàn)在3個方面,即高壓旋噴流切割破壞土體作用、混合攪拌作用及壓密作用。1地質(zhì)條件及地質(zhì)背景分析某煤礦四平臺位于廠區(qū)工業(yè)廣場東南側(cè),地勢較高,標(biāo)高為1215~1225m,與工業(yè)廣場高差約為30m,擬修建的四平臺與工業(yè)廣場連接線道路兩側(cè)將形成高為18m的高切方邊坡,坡體上部有38m風(fēng)積沙,下部為黃土。為了保證道路施工過程及后期運(yùn)營的安全性及廠區(qū)的整潔美觀性,對該高切方邊坡支護(hù)工程進(jìn)行了設(shè)計。煤礦工業(yè)廣場位于陜北黃土高原北部,毛烏素沙漠東南緣。該區(qū)域地貌單元可分為風(fēng)沙區(qū)、河谷區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)3種地貌類型,其中以風(fēng)沙區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)為主。根據(jù)鉆孔揭露,勘察區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)(Q4)風(fēng)積層沙土。(1)新近系上新統(tǒng)保德組(N2b)。巖性為淺棕紅色黏土、亞黏土,夾多層鈣質(zhì)結(jié)核層,結(jié)核層厚一般為0.40m,黏土層厚度為0.50~2.00m,呈互層狀,結(jié)構(gòu)較致密,具黏滑感,塑性好,地貌上多沖蝕為V型溝谷。其底部偶有薄層淺灰色礫石,礫石成份復(fù)雜,礫徑一般為0.5~1.0cm。與下伏地層呈不整合接觸,在個別鉆孔有揭露,據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,本層基巖厚度為0~109.50m,平均厚度為37.76m。(2)第四系。厚度為0~39.08m,平均厚度為9.20m。其巖性為灰黃色固定沙、半固定沙、流動沙,以細(xì)粒沙為主,滾圓度好,分選性差。2聯(lián)合支護(hù)施工依據(jù)道路設(shè)計、周圍環(huán)境及地層狀況,擬對該道路邊坡采用漿砌片石擋土墻、拱形漿砌片石骨架、錨噴與旋噴樁進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)。邊坡分兩級支護(hù),一級坡為漿砌片石擋土墻,二級坡為拱形漿砌片石骨架,支護(hù)設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。2.1旋噴樁的布置(1)旋噴樁自道路中心8.5m處開始布置,旋噴樁梅花型布置,縱橫間距為1.5m,旋噴樁伸入路面以下5m。(2)旋噴樁直徑為600mm,選用42.5級普通硅酸鹽水泥。2.2擋土墻體石強(qiáng)度(1)道路兩側(cè)一級坡采用M10漿砌片石擋土墻進(jìn)行支護(hù),片石強(qiáng)度不低于MU25。(2)擋土墻每間隔20m布設(shè)豎向沉降縫,縫寬為2cm,擋土墻坡比為1∶0.25。(3)擋土墻基礎(chǔ)埋深為2m,基底施工0.5m厚沙石墊層。2.3整地石骨架截面尺寸(1)二級坡采用M10拱形漿砌片石骨架支護(hù),片石強(qiáng)度不低于MU25,坡比為1∶1。(2)拱形漿砌片石骨架截面尺寸為0.3m×0.3m,縱橫間距為4m。(3)拱形漿砌片石骨架每間隔20m布設(shè)豎向沉降縫,縫寬為2cm。2.4表面填平和基礎(chǔ)變形(1)坡腳、擋土墻頂及坡頂布設(shè)排水明溝,溝寬為0.4m,溝深為0.5m,溝底縱坡度同道路及平臺縱坡。(2)溝體采用M10漿砌片石,片石強(qiáng)度不低于MU25,表面施工2cm厚砂漿抹面。(3)水溝每間隔20m布設(shè)一道伸縮縫,縫內(nèi)采用瀝青麻筋填塞,基底施工0.15m厚、3∶7灰土墊層。(4)一級坡布設(shè)泄水孔,縱橫間距為2.5m,梅花型布置,泄水孔后設(shè)置反濾層。3施工技術(shù)要求和質(zhì)量控制施工中應(yīng)符合文獻(xiàn)[2,5-10]漿砌工程技術(shù)要求。3.1旋噴樁施工工藝(1)旋噴樁施工時,鉆機(jī)就位機(jī)座要平移,立軸要與孔位正對,并保持鉆機(jī)垂直度。(2)噴射注漿時要檢查高壓設(shè)備和管路系統(tǒng),泵壓必須滿足施工要求。(3)旋噴樁施工中,旋噴壓力為22~25MPa,旋轉(zhuǎn)速度為20~25r/min,提升速度為25~30cm/min,泵量為70~90L/min,水灰比為1∶1。根據(jù)施工情況,可適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù),注意返漿情況,作好記錄。(4)旋噴樁強(qiáng)度不小于4MPa,注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。(5)水泥漿水灰比按設(shè)計規(guī)定嚴(yán)格執(zhí)行,禁止使用受潮或過期水泥,噴射過程中,防止水泥漿沉淀。3.2錨噴混凝土(1)噴射混凝土施工要求對一些凹凸較多的區(qū)域應(yīng)注意局部修坡,或采用短鋼筋局部錨固,埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志。(2)鋼筋網(wǎng)編網(wǎng)前應(yīng)清除鋼筋污銹,鋼筋網(wǎng)的交點(diǎn)用隔點(diǎn)式焊接或滿扎,鋼筋網(wǎng)與土釘連接時,采用焊接固定。(3)噴射混凝土應(yīng)采用分段分片,自上而下分布進(jìn)行,分步開挖深度主要取決于暴露坡面的直立能力,為給錨噴網(wǎng)施工提供良好的工作條件,每層挖深為1.5~2m,不允許超深開挖。開挖長度應(yīng)根據(jù)交叉施工期間能保持坡面穩(wěn)定的前提決定,一般開挖長度為15~20m。每片區(qū)應(yīng)預(yù)留30cm暫不噴射,并做成斜面形狀,以利于施工搭接。(4)水泥、砂、石質(zhì)量比為1∶2∶2~1∶2∶3,水灰比為0.4,砂率為45%~55%,最大石子粒徑不得大于15mm,采用42.5普通硅酸鹽水泥,采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌混合料,砂子采用中粗砂。3.3抗壓強(qiáng)度檢驗(1)原材料檢驗。原材料為水泥、片石,主要檢驗水泥強(qiáng)度及安定性、片石抗壓強(qiáng)度。(2)旋噴樁水泥土強(qiáng)度檢驗。旋噴樁強(qiáng)度試驗為水泥土的抗壓強(qiáng)度試驗,即為旋噴樁返漿在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的抗壓強(qiáng)度,每個工作日取一組試塊,一組試塊為3個,試塊尺寸為70.7mm×70.7mm×