时间:2023-05-30 08:34:51
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关键词:东海县地质灾害防治措施
1、概述
地质灾害指自然因素或者人为活动引发的危害人民生命和财产安全的山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等与地质作用有关的灾害。近年来,随着东海县经济社会的快速发展,人类工程活动规模与强度不断加大,滑坡、崩塌等地质灾害时有发生,不但造成一定的经济损失,影响人民群众生命财产安全,而且破坏东海县的地质环境资源,一定程度上影响了东海县的社会安定和国民经济健康发展。因此,对该地区的地质灾害防治方法的研究是有必要的。
2、地质背景
2.1气象水文
东海县气候温和,四季分明,降雨较为丰沛,属暖温带,以海洋性气候为主,兼有大陆性气候特征。多年平均降水量为965.6mm,多年平均气温13.6℃。降水主要集中在早7~8月份,约占全年总量的50%左右。常年平均气温14℃,全年无霜期达225天,年平均日照2394小时,年平均降水913.0mm,主导风向为东南风。
2.2地形地貌
东海县地处沂蒙山脉的延伸部与淮北平原的交界地带。西倚马陵山脉,地势西高东低。西部与北部是丘陵地带,中部是平原坡地,东部是沭南洼地,西部和北部多为岗岭沙土,东部主要为黑淤土,并含有一定的盐、碱成分。境内主要山脉,西北有羽山、北有磨山、南有牛山、安峰山、房山等。地势北、西高,南、东低,地面相对高差最大250.0m,平均坡降约4%~5%,羽山是区内至高点,海拔269.5m,最低处位于温泉镇南缘刘湾一带,海拔23.0m左右。
2.3地质构造
区域构造单元位于扬子地台北部边缘,与华北地台相邻,地处郯庐断裂带东侧,为大别一苏鲁超高压变质带东段南部地区,构造形迹较为丰富。区内无较大断裂通过,未见活断层,地质构造较稳定。
3、地质灾害现状及成因
3.1地质灾害现状
东海县地质灾害类型主要为崩塌和滑坡。截止2011年底,通过现场踏勘,共发现崩塌地质灾害点49处,占地质灾害总数的85.9%,以中小型规模为主,其中中型规模2处,占4.1%。崩塌地质灾害隐患点6处,占10.5%,规模为小型。滑坡地质灾害点2处,占3.5%,规模为小型。从地域上看,主要分布在东海县中西部低山丘陵地区,其中东海县西部的安峰山、房山、平明山、磨山、羽山等地比较密集,涉及乡镇主要有双店、桃林、山左口、洪庄、温泉等。综上统计,东海县地质灾害点具有灾害点分布多、规模小、分布集中、稳定性差、危害程度小等特点。
3.2成因
自然地质环境条件是地质灾害发生的主要控制因素,大气降雨因素、人类工程活动则是地质灾害发生的诱发或触发因素。根据资料显示:东海县境内地质灾害的发生除了受自然地质环境条件(如地质构造、地形地貌、岩土体结构构造条件)影响外,不合理的人类工程活动破坏了原始斜坡的自然平衡,在遇到强降雨等恶劣天气时,引发了地质灾害。据资料统计,东海县地质灾害中,有80%以上的地质灾害与人类工程活动有关。
3.2.1降雨因素
东海县境内地质灾害大部分发生在雨季,主要原因是降雨对地质灾害的发生及其分布具有明显的控制作用,由于长时间的降雨会使得地下水位升高,对岩土体产生浮托作用,同时因降雨形成的坡面流水体不断地冲刷坡脚或浸泡坡脚、削弱坡体支撑,使得土体饱水软化,抗剪强度降低,不利于斜坡的稳定。
3.2.2人类工程活动因素
东海县近年来人类工程活动非常强烈,建房、道路修筑等活动增强,切坡或开挖坡脚现象普遍存在,由此产生大量的高陡边坡,在降雨等作用下易产生边坡失稳的情况。另外东海县中西部低山丘陵地区露天采石现象较普遍,且开采方法落后,采矿形成的采矿区和采石形成的临空面也是产生地面塌陷和崩塌的重要原因。
4、地质灾害防治措施
4.1建立、健全地质灾害防治工作领导责任制
由县政府统一领导,乡(镇)政府、村(居民)委员会层层负责地质灾害防治工作。县国土资源管理部门要有专门常设机构,配备专业管理人员,统一负责管理地质灾害防治工作,建设、交通、水利等相关部门,按照各自分工职责做好本部门的地质灾害防治工作,将地质灾害危险点的监测和防治工作落实到具体单位,明确具体负责人。
4.2搬迁避让与治理工程
对危害公共安全,可能造成人员伤亡和财产损失,破坏地质环境资源,治理或搬迁避让费用远小于预期损失的灾害体,进行有计划、分期、分批实施搬迁避让和治理工程。对东海县域已有崩塌、滑坡地质灾害点及隐患点,都采取相应的治理工作,逐点进行详细勘察,提出具体的治理方案,彻底排除隐患。对一般治理灾害点,可采用较简便的方法,以消除较明显的险情为基本要求。
4.3地质灾害监测预报网络体系建设
4.3.1地质灾害群测群防预警网络建设。根据本县地质灾害发育现状、地质灾害隐患点(区)的危险性和危害性,由地质灾害监测人员,根据地质灾害防御培训宣传掌握的经验、技术和监测设施观测信息,逐级向上级本门每个地质灾害隐患点的预警信息。东海县地质灾害防治中心接收群测群防监测点、乡(镇)府的、受威胁群体的预警信息,逐级。各乡(镇)政府将东海县地质灾害防治中心或下发的预警信息,传输给受地质灾害威胁群体。紧急情况下东海县地质灾害防治指挥中心可直接对受威胁群体预警信息。整个群防群测灾害预警网络要在专家的指导下进行,同时每年根据地质灾害的发展变化,及时调整完善群测群防网络,做好监测网络中所有监测点的维护工作,并根据运行情况,不断进行补充完善。
4.3.2地质灾害气象预警预报系统和应急反应系统建设。建立科学的信息采集、传输、数据处理和智能分析系工作流程,提高预测预报的准确性,使地质灾害防治更具针对性。建立应急反应系统,包括防灾预案制度、险情巡查制度、汛期值班制度、灾害速报制度、应急调查、应急处置制度,并落实相应职责。
4.4地质灾害空间信息系统建设
建立基于GIS系统的地质灾害信息系统,建立数据获取、分析、信息“一条龙”的工作框架,形成完善的全县地质灾害监控空间信息网络系统,提供全方位服务的动态查询、公众自由查询、适时查询信息系统,使各级政府机构及一般民众能够通过互联网查询任何一个小区域的地质环境情况、地质灾害历史和致灾隐患点的分布、危险性和可能的危害范围,并定期向社会及公众地质灾害防治信息。为防灾减灾和决策指挥系统服务。
【关键词】地质灾害;滑坡治理;抗滑桩
我国是世界上地质灾害较严重的国家之一,国土面积的44.8%受到滑坡、崩塌和泥石流等影响,其中在地质灾害中滑坡占到的比例高达58%。滑坡是在雨水或河流冲刷、人工切坡或地震等因素影响下,构成斜坡的岩土受重力或外力作用,沿着软弱面或带发生整体缓慢向下滑动的现象。为了保障人民的财产和人身安全,保证经济建设的顺利进行,国家投入了大量的人力物力和财力在地质灾害滑坡治理工作上。但是由于滑坡治理工程的投资大、施工危险、技术难度大,治理滑坡时需要不断使用新技术和新方法来,在实现滑坡安全可靠的前提下做到经济合理。
在上个世纪七十年代前,我国治理滑坡时普遍采用的是抗滑挡土墙,这种治理方法在由于对生态环境的破坏较小,同时治理滑坡的收效很快,在当时得到了广泛的应用。但是据后期使用统计资料显示,大部分的抗滑挡土墙使用中出现了开裂、变形和破坏,其经济性和合理性受到了质疑,所以该治理方法已不能满足社会的需求。八十年代后,多年的工程实践和理论研究,出现了抗滑桩这种支挡结构来治理滑坡。抗滑桩是将桩基嵌入破裂体或滑床下,利用桩与岩土的共同作用,把滑坡的推力传递到稳定地层的一种滑坡治理结构。这种方法是利用了桩的抗剪强度阻止滑移,适用非流塑土体且有明显滑动面的滑坡,滑面下位岩层或密室的土层,能提供足够锚固力,它一般布置于浅层或中厚层滑坡的前缘。抗滑桩治理滑坡由于其设桩灵活、施工简便、受力明确、传力可靠、抗滑效果快速明显等特点,得到了国内外广泛的认可,在地质灾害滑坡治理工程中广泛采用。
1 常见的抗滑桩类型
1.1 悬臂式抗滑桩
悬臂式抗滑桩实际上主要是借助桩床床基强大的抗力来抵抗平衡滑坡的推力,此抗滑桩大部分用于浅层的滑坡,其最突出的优点是在滑坡中能灵活应用,不管单级或多级布桩都能达到抵抗平衡滑坡的推力。而其缺点是:①当应用悬臂过长的悬臂式抗滑桩时,为了克服桩承受横向荷载的能力低下的困境,必须扩大桩的横断面积,增加配筋量,这样方能抵抗强大的滑坡推力,这便增加了悬臂式抗滑桩在深层土层滑坡中的应用成本,显得不十分经济;②悬臂抗滑桩的受力机制属于被动受力型,施工后桩迫于滑坡的推力而发生位移,如此日积月累桩才能慢慢具有适宜的抗滑能力,这样便会危及滑体上的已经建好的建筑。③在现实工程的悬臂式抗滑桩设计中,往往只是参考已有的勘查资料并选定适宜的参数进行设计计算,而没有也很难用实验或者现场勘测来检测桩的实际抗滑能力,存在很多的不安全因素,这样便会影响悬臂式抗滑桩的稳定性。尽管悬臂式抗滑桩存在以上几个不利因素,但仍然不影响它在滑坡治理中应用,是目前应用最多的一种抗滑桩类型。
1.2 锚拉桩锚拉桩主要由两大部分组成,一是抗滑桩,二是固定在抗滑桩上的锚杆(由钢筋或钢绞线组成),这两部分共同组成了抗滑支护结构。锚拉桩根据是否对锚杆(索)施加预应力可分为预应力锚拉桩与非预应力锚拉桩两种。当工程位于滑坡土层较厚或推力较大的不稳定地基上时,显然采用悬臂式抗滑桩的结构成本增加,同时也存在很多不稳定因素,故锚拉桩是最适宜的支护形式。锚拉桩相比于悬臂式抗滑桩的优势在于锚拉桩的锚杆(索)起到一定的传力作用,可以有效地缓解桩身的内力,除此之外,锚拉桩一般处于偏心受压状态工作,这样便明显节省结构材料,一般情况下比应用悬臂式抗滑桩节省30%-50%的结构成本,降低工程费用,缩短了施工工期。因此如若条件允许,首推选用锚拉桩技术来预防地质灾害滑坡。锚拉桩上的锚杆(索)一般是将两端分别固定在滑床和桩上,这两点间的弦线即使在很小的荷载作用下也会产生极大的拉力,故在以下几种地基上不适宜应用锚拉桩:①在回填土或欠固结作为滑体土的地基上;②锚杆(索)在横向荷载作用下可能产生不利变化的地区;③高水位变动频繁的地区;④腐蚀氧化性强的地区。与悬臂式抗滑桩不同的是预应力锚拉桩的受力机制属于主动受力型,向锚杆(索)施加预应力后,锚杆(索)产生的反推力传递给滑体,这样可以立即起到止滑作用,使已建的建筑物处于安全稳定的状态。
2 设置抗滑桩的原则及主要设计参数
2.1 设置抗滑桩的原则
抗滑桩支挡结构设计方案中最重要的环节就是选择抗滑桩的位置。抗滑桩位置设置是否合理会直接影响到支挡结构的可靠性和安全性、消耗材料量、施工技术难易等问题,选择抗滑桩位置设置时,应综合考虑滑坡区域实际地形地貌、水文地质、工程地质、破坏形式等具体实际情况。由于滑坡前缘剪出口部位相对较薄,滑床较缓,抗滑桩应选择在该部位。设置土体滑床的桩位时不应在倾角大于15度的部位,嵌入深度与滑床土体的水平承载力直接相关。如果滑坡的推力相对较大,则沿滑坡方向分级设置抗滑桩。
2.2 抗滑桩的主要设计和参数
一般来说抗滑桩的截面为矩形,但是如果滑坡的主滑方向不清楚时,宜采用抗滑桩为圆形的截面,应注意其排列应垂直于滑坡的主滑方向。
滑体得岩土性质会直接影响滑坡推力的大小,从而影响到抗滑桩的间距的选择,根据大量工程实践经验,一般选择时取3~5倍的桩宽(径)。在实际工程中,桩间距应尽量大,但前提条件是必须在桩的承载力允许的范围内,同时保证桩间不挤出滑体土。
设计抗滑桩截面的高度时,通常不宜大于桩悬臂长度的六分之一,矩形截面桩的截面高度h一般是宽度b的1.5倍左右。主要原因是如果截面的高宽比例太大时,抗扭性能相对较差,并且会增加护臂内力和耗材。
按照温克尔假定的局部变形理论弹性地基梁来计算嵌固段(即抗滑桩嵌入滑床的深度)。如嵌固段为弹性地基梁且带悬臂,计算岩质滑床时可用“k法”,计算土质滑床时用“m法”。考虑施工的难易程度和施工的经济性,通常工程中抗滑桩的嵌固段及悬臂段之和,即总长度不宜大于30m。设计抗滑桩的截面和配筋时,必须参照国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010和《建筑抗震设计规范》GB50ll以及相关的国家桩基规范。计算抗滑桩截面的内力时,应参照工程的安全等级和相应结构重要系数来综合考虑,同时还应考虑抗滑桩的特殊构造要求来进行配筋计算。
3 抗滑桩施工方法
一般来说抗滑桩是采用人工挖孔成型,钢筋混凝土来浇筑成桩,为了保证施工安全和成桩质量,作为重要临时支护措施的护壁是其关键工序。如果桩的尺寸不大,则可由构造确定护壁,一般厚度为150mm,如果桩的尺寸增大,则必须计算确定。如果滑体中有地下水,并且难以排出时应用机械钻孔,钻孔时注意坡体滑动。
抗滑桩的施工工艺流程示意图如下图所示。
4 结语
在地质灾害中,滑坡治理工程是一项技术复杂、施工危险且艰巨的抗灾工程,而目前来说,抗滑桩设桩灵活,可操作性强,其应用最为广泛, 施工中必须加强技术和质量控制,使施工达到预期效果。
参考文献:
[1]徐建新,武骏娟,王程. 抗滑桩在滑坡治理工程中的应用[J]. 科技信息, 2011(8).
[2]曾勇生. 预应力锚索抗滑桩在滑坡治理工程中的应用[J]. 内江科技, 2007(2).
[3]郑婕,施睿. 抗滑桩在滑坡治理工程的应用[J]. 山西建筑, 2011(4).
关键词: 地质灾害治理; 自动控制技术; 监控调试; 合理应用
地质灾害治理工程由于其特殊性,使得此类工程具有以下特征:(1)施工流程复杂多样化;(2)设计易变性强;(3)施工难度大等,加大了施工人员的工作强度与难度。根据危险源的类型,可将地质灾害治理工程分类如下:(1)危岩体,危岩体包括一些采空区顶板以及一些崩塌地段;(2)滑坡工程;(3)地裂缝工程。这些危险源具有不可控性而且不会根据人的意愿改变,随意性较大,给施工带来了一定的风险,因此做好施工中危险源的监测工作则显得尤为重要。当前,如何有效监测危险源,提高施工的安全性是施工单位所面临的难题,也是地质灾害治理人员探究的焦点问题。
1. 案例介绍
某山危岩体主要分为两种类型:(1)处于平衡状态的危岩体,这类危岩体在无外界力量作用时处于稳定状况,一旦受到外界环境作用比如地震、雷击或者人为影响时,会产生崩塌危险,给正常的施工造成重重阻碍。(2)潜在危岩体,在工程中坡面上很多部位都存在有危岩坡体,当前处于稳定状况,但随着时间的推移,受到流水、风等外界环境的作用,会使得部分岩体发生侵蚀现象,危岩体极容易发生塌方现象。本文所研究的危岩体是由辉长岩质块体组成的,受到差异风化与球状风化的共同作用使得两个辉长岩块体相互依靠形成了一个小型的天成桥,辉长岩块体处于极限稳定状态,但稳定性极低,极易崩塌,不仅给施工带来了、不便,也会给山下居民的人身安全造成威胁。针对此种现象,经过综合协商后可采取在修建钢筋混凝土挡墙的方式对危岩体进行保护,以起到加固的目的。由于施工中震动现象较为明显,对危岩体的稳定性造成一定的影响,因此对块石稳定性进行监测,对安全施工来说起着举足轻重的作用。
2. 监测方案
2.1 设计
(1)设计基本准则:尽可能排除人为干扰因素,实现安全预警的最终目的;避免自然因素比如降雨、风等对施工造成的不良影响;科学合理的设置安全阀值,在确保合理预警的基础上,提高施工的安全等级。(2)方案设计:监测系统由三大部分组成:一是设备系统,设备系统中有定位杆、位移信号传感器以及支架;二是控制系统,控制系统是由遥控器与信号处理器组成的;三是报警系统,由高分贝喇叭与扩大系统组成。本系统的监测对象为位移形变值,安全阀值的取值为±2mm,当安全阀值高于临界值时,系统会自动发出报警信号,并将信号借助系统传输至管理办公室,管理人员可按照实际情况选取行之有效的方式积极应对,将损失降至最低[1]。报警原理:通过对监测对象的位移变化情况进行监测,将这种变化以电流信号的方式传输到控制系统中,经过处理器处理后,传输至总监测站。如若位移形变超过安全阀值可允许范围时,控制子系统会发生报警信号,警告工作人员尽快撤离。
2.2 安装
(1)将传感器三角支架放置在恰当的位置,并彻底清理传感器三角支架位置的灰尘杂物,完成后调整传感器的各项参数指标。设备系统构成如图2所示:(2)施工人员需将云石胶与固化剂进行有效混合,将其搅拌均匀呈现出较稀状态时涂抹在打磨位置,不断打压,使混合物与打磨位置充分接触。待混合物处于半固化时可将其置于三角支架上,等到完全凝固后,手可离开支架,进行多次涂胶,使三脚支架根部形成金字塔形状。(3)将信号线穿入事先打好孔的定距杆内,并在定距杆表面套上保温海绵套,使用胶带进行固定。为了降低夭睿可选择反光胶带,并在胶带表面贴上警告标贴,提高工作人员的安全防范意识。(4)所有的胶完全固化后,将传感器固定在三脚支架上,并将不同颜色的信号线进行有效连接。(5)借助螺栓将定距杆与传感器位移杆进行有效固定。(6)将处理器与报警喇叭安装到恰当的位置,连接电缆并做好局部防水工作,将红色热缩管套在支架与处理器之间的信号电缆上,进行加固,提高其稳定性。(7)将处理器的信号线与电源线进行相连接。(8)施工人员打开系统电源,根据情况对位移杆进行有效调整。对每一根电线进行检测,看其是否能正常工作,待确认无误后,连接信号线,做好防触电工作[2]。(9)施工前,进行试验报警,确保线路通畅3. 自动控制技术使用
3.1 调试
(1)调试人员可使用遥控器多次打开与关闭系统电源,观察电源各项参数以及指示灯等是否能够正常工作,对存在故障的部位应及时进行维修。(2)使用遥控器检测报警功能能否正常工作,待系统各部分都能正常运作后,对监测设备进行调试,设置起始工作位置,并启动系统运行[3]。监控系统使用如图3所示:
3.2 使用注意事项
(1)在监控时间内确保持续通电,中间不得随意断电。(2)设备不运行时,可将电源关闭。(3)严禁人为撞击传感器或者处理器,以免影响其监测的精确性。(4)定距杆一旦确定后,不得随意移动或者调整。(5)如果发现监测点之间的位移变化与设定值不相吻合或者存在较大出入时,应及时调整位移设定值。(6)采取保温海绵与反光胶带对定距杆进行保温处理,使温度处于可控范围内[4]。与此同时,施工人员还应对传感器与监测体连接的牢固性进行实时检查,以免影响施工的顺利实施。
4. 经验教训
本工程岩体治理工程在2016年6月中旬开始实施,在8月中旬完工,工期历时两个月。工程在炎热、多雨的夏季进行施工,因此对监测系统采取了相关保温、防水措施,确保安全监测工作的顺利开展。在施工中,建筑单位还结合实际情况制定出了切实可行的巡视管理制度,强化了监测设备的管理力度,使工程顺利实施。此次施工存在下列特征:(1)在地质灾害治理施工中,通过自动控制技术可有效避免施工中不安全现象的发生,提高施工的成效性[5]。(2)自动控制技术的有效应用可在一定程度上降低地质灾害事故现象的发生,通过安全监测阀值得控制,有助于施工单位制定切实可行的安全应急预案,为施工的顺利实施提供可靠的保障。(3)借助自动控制技术可降低误差,能够对危险进行提前预警,有助于施工人员在第一时间逃离现场,提高施工的安全等级。(4)由于此次施工工期较短而且工程量大,需在规定时间内对报警系统进行开发,还发现施工人员并未安装位移变形值记录系统,而且未将位移变形的相关影响因素考虑其中,这些现象造成后期不能准确监测出位移变形情况,很难得出有效的数据信息。
5. 结论与建议
综上所述,将自动控制技术应用于地质灾害治理工作中可以取得良好的控制效果,保证岩体安全性。通过在崩塌、采空区、滑坡区一级高危边坡区应用自动控制技术对地质灾害治理过程进行监测,对各种有可能对地质灾害产生影响的因素进行了监测,积累和总结施工数据,找出危险源位移变形和影响因素之间的关系,进而更好地对施工进行指导。
参考文献:
[1]王雁林, 郝俊卿, 姚翔龙. 陕西省地质灾害治理项目中的问题及其原因和对策[J]. 地质灾害与环境保护, 2015, 26(3):82-84.
[2]浙江省国土资源厅地质环境处. 落实责任 强化监管 切实提高全省地质灾害治理工程质量[J]. 浙江国土资源, 2013(12):28-29.
[3]中国科学院武汉岩土力学研究所网站. 武汉岩土所地质灾害治理工程-甲级勘查资质通过延续审核[J]. 岩土力学, 2013(8):2142-2142.
关键词:边坡锚杆施工
Abstract: based on the research and design of zhangjiakou vivtoria sheared off the mountain west observation and summarizes characteristics, puts forward the correct method of the construction method of anchor.
Keywords: slope anchor construction
中图分类号:U455.7+1 文献标识码:A文章编号:
张家口市桥西区西太平山崩塌地质灾害治理工程位于张家口市主城区西太平山公园一带,行政区划属张家口市桥西区大境门办事处管辖范围。西太平山危岩区分布于山体东侧、东南侧至南侧陡坡和陡崖地带,危岩主要发育于侏罗系上统张家口组凝灰岩、粗面岩、安山岩等为山岩岩体中,总长度1380mm。设计治理方案为被动网+主动网,其中主动防护网面积为10045,锚杆采用直径为32的螺纹钢,钻孔直径为80mm。由于施工区域内岩层产状较为复杂,且比较破碎,给锚杆施工带来了很大不便,现就此主动网锚杆的施工进行探讨。
1、施工准备
(1)技术准备
1)认真查阅设计图纸,熟悉相关施工技术规范要求,结合实际编制施工组织设计,向班组人员进行施工技术交底及施工安全技术交底;编制分项工程开工申请,呈监理工程师审批。
2)对施工面围岩进行分析,弄清围岩壁面和岩层结构面,保证钻孔与围岩壁面和岩层主要结构面垂直。
3)施工放样,定出锚杆中心位置,做出标记。
(2)机具准备
1) 钻孔设备:电动钻机、风钻、钻孔台架空气压缩机、爬梯。
2) 锚杆加工与安装设备:电焊机、切割机。
3) 砂浆拌和设备:砂浆拌和机、注浆泵。
4)电力与电器设备:变压器、发电机、低压开关柜等。
5)安全设备:安全帽、口罩、轴流风机、有害气体检测仪。
(3)材料准备
1) 按设计及规范要求选择优质的材料,每批材料进场前,均须进行检验,检验合格后方可使用,所有进场材料都要按要求采取相应措施进行保管,确保材料质量,使用时严格按设计及规范要求进行加工。
2)锚杆材料:锚杆材料采用20锰硅钢筋或注浆锚杆,钢筋直径按设计,按设计要求规定的材料、规格备料,并进行调直、除锈、除油,以保证砂浆锚杆的施工质量和施工的顺利进行。
3)水泥:普通水泥砂浆选用普通硅酸盐水泥,在自稳时间短的围岩条件下,宜用早强水泥砂浆锚杆。
4)砂:宜采用清洁、坚硬的中细砂,粒径不宜大于3mm,使用前过筛。
5)配合比:如无设计规定时,普通水泥砂浆配合比。水泥:砂宜为1:1~1:1.5(重量比),水灰比宜为0.45~0.50。
6)砂浆备制:砂浆应拌和均匀,随拌随用。一次拌和的砂浆应在初凝前用完,严防石块杂物混入,主要为了保证砂浆本身的质量及砂浆与锚杆杆体、砂浆与孔壁的黏结性强度,也就是为了保证锚杆的锚固力和锚固效果。
2、施工操作工艺
(1)工艺流程
附:砂浆锚杆施工工艺流程图(图1)
图1 砂浆锚杆施工工艺流程图
(2)操作步骤及方法
1)钻孔
搭好脚手架后,依据设计文件,定好锚杆位置,并用油漆做好标记。钻孔过程中,钻头尽量与岩层结构面垂直,不宜平行岩面;孔径及孔深要满足要求。
2)锚杆安装及注浆
将水注入牛角泵内,水占泵体积的2/3,初压水和稀浆湿润管路,然后再将已调好的砂浆倒入泵内,将注浆管插至距孔底5~10cm处,堵塞孔口,将泵盖压紧密封、就绪后,慢慢打开风阀开始注浆,在气压推动下,水在前,砂浆在后,水湿润泵体和管路,引导砂浆进入锚孔。
锚杆头在孔口就位后,将堵塞孔口水泥纸掀开,随即迅速将杆体插入并安装到位。若孔内无水泥砂浆溢出,说明砂浆不足,应将杆体拔出重新灌注后再安装锚杆;锚杆杆体插入孔内的长度不小于设计规定。锚杆安设时,不得随意敲击。
(3)注意事项及异常现象处理
1)压注砂浆时,必须密切注意压力表,发现压力过高,可能发生堵管,必须立即停风检查,排出堵塞。
2)注浆管不准对人放置,注浆管在未打开风阀前,不准搬动,关闭密封盖,宜防止高压喷出物伤人。
3)发生串浆现象,及浆液从其他孔流出时,采用多台泵注浆或堵塞串浆孔注浆。
4)掺速凝剂砂浆一次拌制数量不应多于三个孔,以免时间过长使砂浆在泵中凝结。
5)注浆完成后,及时清洗机具。
(4)成品保护
1)锚杆安装前,采用高压风、水清除孔内杂物。
2)砂浆锚杆注浆时,堵塞孔口,注浆管匀速拔出时,用水泥纸堵住孔口。
3)锚杆安装之后,不得随意敲击,不得悬挂重物。
4)砂浆锚杆施工时应设置垫板及螺栓;锚杆可利用垫板与钢筋网固定。
3、结语
(1)锚杆施工应严格按设计进行,注意锚杆间距,锚杆过密会造成“群锚”效应。
(2)锚杆施工应注意对成孔、清孔、注浆等主要施工工艺的控制,由于锚杆施工质量的不确定性因素很多,因此在锚杆施工中应结合岩土条件、施工水平、工程重要性及锚杆设计抗拔力大小进行综合考虑选取。
参考资料:
(1)《公路隧道施工技术规范》(JTJ 042-94)。
(2)《公路隧道设计规范》(JTG D70-2004)。
(3)《公路工程质量检验评定标准》(土建工程)(JTGF80/1-2004)。
(4)《公路工程施工安全技术规范》(JTJ 076-95)。
一、工作开展情况
(一)安全生产方面。
一是明确责任,建立安全生产长效工作机制。为确保各项工作抓出成效,于3月下旬牵头组织签订了《县自然资源和规划局2019年度安全工作目标管理责任书》和《县自然资源和规划局安全生产“党政同责、一岗双责”责任书》,责任书安排了安全生产工作内容,严格执行安全生产“党政同责,一岗双责,齐抓共管”的要求,层层签订,明确单位、个人的具体责任及奖惩办法,做到事事有人抓,处处有人管,不留安全生产管理死角。二是认真传达贯彻落实安全工作会议精神,全年安全工作有计划、有步骤开展。每月至少组织召开一次安全生产工作会,及时传达贯彻县政府、县安委会和市国土局安全生产有关会议精神,并提出贯彻实施意见;按时完成上级布置的各项工作,及时研究解决安全生产工作中存在的问题,对春节、两会、汛期、安全生产月、大排查大整治等特殊时段下发了有针对性的具体办法和措施,做到了安全工作有计划、有布置、有检查、有总结。三是集中开展安全生产大检查和专项整治行动。按照市、县关于印发集中开展安全生产大检查和专项整治行动相关工作要求,结合我局实际,制定《县自然资源和规划局集中开展安全生产大检查和专项整治行动实施方案》,由局领导带领分管股室(站、办)对全县自然资源和规划领域开展安全生产大检查和专项整治工作,重点检查矿产资源领域“打非治违”、项目施工现场、地质灾害防治、森林防火、涉安项目用地规划审查、地质勘察、储备土地和征收土地安全监管等。检查未发现较明显安全隐患。四是深入开展“安全生产月”活动。按照县安委会相关文件精神,制定并印发了江县自然资源和规划局关于印发2019年“安全生产月”活动方案的通知》,成立工作领导小组,明确职责分工,围绕“防风险、除隐患、遏事故”主题,通过开展系列宣教活动,落实安全责任、普及安全知识,进一步增强全民安全应急意识、提升公众安全素质、提高防灾减灾救灾意识。深入安全执法专项活动,对全县各场镇、学校、地质灾害隐患点、各非煤矿山和在建工程进行安全督导和隐患排查治理,及时消除隐患,严肃查处安全生产违法行为,对发现的重大安全隐患予以曝光,并采取限期整治措施。五是深化“打非治违”专项工作,抓好矿山安全监管。严格落实国土执法监察动态巡查责任,扩大动态巡查范围、加大动态巡查频率,及时发现和制止各类涉矿非法违法采矿行为。明确各国土资源所具体负责各辖区的动态巡查,对涉矿区域进行全覆盖排查,县、乡镇两级出动矿山巡查上百人次;执法监察大队和地质矿产股定期不定期开展抽查,并对国土资源所开展的动态巡查工作进行督促、检查和指导,认真做好巡查记录、建立巡查台账。通过巡查检查,对天堂湾页岩砖厂未经批准越界开采行为予以曝光,勒令当事人停止违法行为,退回本采矿区范围内开采,并魔兽越界开采矿产品的违法所得11400元。
(二)地灾防治方面
一是全面落实了防灾责任。编制并了地质灾害年度防治方案,进一步完善了全县地质灾害防治“县、乡(镇)、村、社、监测点”五级监测体系,每个隐患点均落实3个科级领导作为防灾责任人。县政府与乡镇签订了防灾责任书,乡镇与村、社、隐患点监测人员签订了防灾责任书。成立了局地质灾害抢险应急分队。二是全面排查地灾隐患。开展了汛前排查和汛中排查,查明了家底。目前,全县共有地质灾害隐患点64处,主要有滑坡、危岩(崩塌)和潜在不稳定斜坡三种类型,按地质灾害的危害对象(险情)和规模划分,中型3处,小型61处。威胁498户、1736人,可能造成的经济损失8174万元。地震发生后,立即组织防灾责任人、专职监测人员和技术协作单位开展了隐患点检查工作,及时制定了震后地灾隐患排查方案,成立了领导组,现正在全力开展为期一个月的地灾隐患排查。三是全力整治地灾隐患。今年,需完成145户地质灾害避险搬迁安置,现已完成120户;完成3个重大地质灾害治理项目和8个排危除险项目,前期工作已完成,正在比选施工单位。四是全员提升自防自治能力。通过分片区集中宣传培训、电视、院坝会等大力宣传防灾知识,确保隐患告知率、群众知晓率两个100%。五是大力开展地质灾害应急演练。今年5月31日,在镇堵水坵水库开展了县级综合应急演练,隐患点由乡镇组织开展了应急演练,实现应急演练全覆盖。六是全面预警处置应急。隐患点开展专职监测64处、简易自动化监测6处、专业监测5处,及时气象预警信息,全力做好预警预报,大力开展提前避让,切实提高突发地质灾害应急指挥处置能力。今年上半年共协助汛期督导组共完成了10余份应急调查报告,以县地质灾害指挥部办公室下发了隐患整改通知6份。今年5月27日,镇石坝村8社凉坪崩塌点成功实施提前避险,保障了2户6人的生命安全。七是严格值班值守和灾险情速报制度。全面实行领导带班和24小时双人值班制度,制定了《值班须知》、《突发事件速报流程》、《灾险情速报制度》等,同时,进一步补足了应急物资库,完善了应急物资管理制度并上墙。同时,局值班室每天对全县所有专职监测点上监测责任人、专职监测员等相关责任人在岗履职情况进行抽查,白天抽查20名、晚上抽查10名责任人,一个周完成一轮全面抽查,认真查找存在的问题,落实责任,督促整改。八是强化应急队伍建设和应急物资管理。我局成立了由30名同志组成的抢险应急分队,并在汛期进行了应急分队培训,制定了应急分队工作纪律,严格规范管理。九是全面开展督导。制定了2019年度地质灾害督导方案,牵头对全县地质灾害防治工作开展督导检查,对存在问题进行深刻剖析整改,确保工作到位。
(三)矿产资源管理方面
一是完成了镇水村9社砂岩矿出让。二是完成了县矿产资源规划(2016-2020)调整方案编制、听证和评审工作。三是完成了矿业权管理日常工作。四是完成了县长江经济带露天废弃矿山修复前期调查和方案编制工作。
二、存在的问题
(一)基层防灾力量、应急救援抢险能力较弱。现国土资源所无车辆,防灾工作难度大。
(二)专职监测员选拔、管理难度大,监测效果不明显。
(三)专业人员不够,项目工程监管不足,项目进度慢。
三、下阶段工作计划
1.安全生产方面。强化组织领导,明确责任,建立长效安全生产工作机制;按时完成上级布置的各项工作,做到安全工作有计划、有布置、有检查、有总结;继续深入开展安全隐患专项整治行动;深化“打非治违”专项工作,加强法制宣传培训和日常的巡查监管,对合法采矿企业强化安全生产意识。进一步落实共同责任机制和属地管理原则,强化执法联动机制,加大联合执法力度,形成齐抓共管的监管工作机制。
1.1矿山建设布局的特殊性天然气气田的矿山建设包括站场、管线建设和天然气集输工作。站场建设分为井站、集输气站和天然气处理厂;管线建设分为采气管线、集气支线和集气干线。天然气集输工作主要为通过井站和采气管线把天然气聚集到集气站,经集气支线至集输站,然后经集气干线至处理厂后通过集气干线和配气站输往各用户。通常单气田矿区面积在几至几十平方千米不等,甚至上百平方千米,而按照井站场设计基本规程,包括井场范围辅助设施,以及道路部分,其单井站场生产区占地面积仅为几亩、十几亩与矿区面积相比很小;同时,其具有临时性用地多而永久性占地少特点(尤其是管线建设和天然气集输工作),除已获油气井需建产和站场永久性占地外,建产井和站场的周边、未获油气井、管线工程均属临时性用地。
1.2开采方式的特殊性石油天然气采取井下开采的方式进行,开采孔开孔直径400mm左右,终孔直径200mm左右,开采深度千余米至七八千米,矿产天然气来源于深部岩体粒间(内)溶孔、粒间孔,其次为晶间溶孔和晶间孔,碎屑岩有效孔隙度变化在5%~30%之间,一般为10%~20%;碳酸盐岩储集层孔隙度一般小于5%。岩石的孔隙按其大小包括了管形孔隙(直径大于0.5mm)、超毛细管孔隙(裂缝宽度大于0.25mm)和毛细管孔隙(管形孔隙直径介于0.5~0.0002mm之间,或裂缝宽度介于0.25~0.0001mm)。在整个采气过程中,仅采出岩石孔隙或微细裂缝中的天然气,而岩石颗粒骨架和微细裂缝形态不变或者变化甚微,上覆层及地表形态不变。
1.3气田水伴生的特殊性气田水是采气过程中的伴生水,包括了凝析水和地层水。凝析水指在地下水蒸气进入气态或液态烃类物质中,随天然气产出时,由于温度和压力降低,从而凝结成液态,这种水产量低但普遍存在,凡气井都不同程度地产出凝析水[2],其主要化学特征是:矿化度小于1,以Na+和HCO3为主,Ca2+和Mg2+很少,SO2-4含量趋于0,K+含量相对较高,微量元素Ba、Sr、Li、F、Br、I、B含量微或趋于0,Na/Cl常大于1,水型绝大多数为NaHCO3型;地层水是气田水的重要组成部分,与凝析水的化学性质有显著差异,主要表现为矿化度高(X000~100000mg/L),具有淡卤水特性,含特殊元素(如须家河组地层水富含Ba2+、Br、I-)等,不同地层间产出地层水的化学成分差异很大,而同一层系的水化学成分相对稳定,变化很小。气田水的产出量相对较小,其原因一者是由其赋存介质决定的,二者气田水一旦进入井底,使气藏能量损失增大,井口压力降低,带水能力变差,造成气井减产或水淹停产,而失去了开采价值。
2矿山地质环境影响源分析
2.1矿山地质灾害及其隐患四川石油天然气矿山的站场、管线建设多位于山区、丘陵斜坡,以浅表层范围的挖、填为主的人工扰动影响,必将造成一定范围的地质环境条件改变,从而可能产生相应地质灾害隐患,其中绝大部分为崩塌、滑坡为主的斜坡地质灾害和不均匀沉降等。
2.2含水层影响评估四川盆地的气田钻井与采气作业基本处于基岩中,天然气气藏主要来源于深部砂岩、鲕状或晶粒结构的白云岩、灰岩,仅采出岩石孔隙或微细裂缝中的天然气,总体产出气田水量相对较少且不致改变含水层结构,如某气田矿区面积24.22km2,共布设8口探采井,滚动开发30余年,累积产水量13.07×104m3,2012年累积产水2.65×104m3,计算正常涌水量不足72.46m3/d,因而分析认为气田开采对含水层的结构、地下水位下降或减少影响较弱。而气田开采利用的整个过程中可能造成含水层影响的主要为钻井和采输作业,且以可能的水质恶化为主要形式。钻井作业中,对含水层可能造成的影响途径主要表现为钻井液漏失和钻井废水排放。钻井过程中表层套管及技术套管固井变径后,继续钻井数千米达到采气目标层。由于钻井过程中钻杆的不稳定或受压,其转动会对套管产生摩擦、碰撞,有可能破坏套管和固井环装水泥柱,特别是打斜井或水平井其破坏可能更大。套管和固井水泥柱破坏后,使含多种添加剂(Cd、Pd、Zn、As等重金属)的钻井液在高压循环过程中,从破坏处越流进入含水层造成水质恶化。采输作业中,对地下水环境可能造成污染的主要是气田水。气田水含有S2-、COD、油、SS等污染物,其次气田水的矿化度高,对人体健康和环境影响具有一定的危害性。气田水存放于废水池后定期运回(或管输)到回注井进行回注处理,污水回注同样可能对地下水产生影响,主要由回注层窜层引起,即回注废水由地层深处经井管越流至潜水层,从而造成浅层水的污染。另外,若遇废水池外溢、废水池垮塌或渗漏等情况,亦可能对浅表地下水环境产生一定影响,从而导致地下水的永久硬度升高,不利于开采利用。
2.3土地资源影响评估采矿活动对土地资源影响和破坏的方式主要为压占和毁损两类。天然气矿山建设对土地资源的压占包括永久压占和临时压占,其中以后者为主,且在进入后期的采、输阶段基本得到恢复治理;可能造成的损毁包括了站场和输运管线建设区域的水土流失和土壤侵蚀,受此类建设规模小和石油天然气深部开采的特点等原因所致通常影响程度较低。
2.4地形地貌景观影响评估采矿过程中的场地平整、道路开挖、管线埋设等前期建设阶段必将对原有地形地貌有所改变,包括农作物或林地植被破坏、土地毁坏、山体破损和岩石等,其影响范围主要为井场和管线建设范围以及相邻影响部分区域等。
3矿山地质环境保护与恢复治理措施
3.1矿山地质灾害的保护与恢复治理相比而言,天然气矿山地质灾害及其隐患相对较弱,一者是因为内深部开采的特点、而相应的单井场建设范围不大,采矿活动对周边地质环境的人为扰动较小;二者重视前期选址阶段的地质论证,在满足采气钻井地质目标的基础上,规避了地质灾害影响区和工程建设可能诱发的高风险区,从而降低了地质灾害危害;三者基于以上前提,在建站过程中采取专项的地质灾害预防措施,即可降低地质灾害的潜在威胁。
3.2含水层的保护与恢复治理措施为减轻或消除石油天然气矿山建设可能对含水层造成的影响而采取的措施包括以下方面。
1)严控钻井过程:包括钻井液设计、井身结构设计、固井措施等严格的钻井工艺,通过多层套管和水泥浆体固井以阻隔钻井液和采气工程与含水层的接触,以防止钻井过程水浸、井漏、涌水等可能使地下水水质遭受污染或含水层水量损失,以及钻井液的越流影响等。
2)气田水处置:包括了回注、处理后达标外排和综合利用三种方式。气田水回注是气田水处理的主要且相对成熟的方式(绝大部分气田水均采取了回注的处理方式,以保持地下水量和水质环境的相对平衡),即在水质处理后采取气田水回注装置回注到地下一定层位,所示,其流程强化了水质处理,避免了对地下水的人为污染。气田水达标外排处理中多是针对其中的S2-、COD等污染物的处理;同时,气田水是一种综合性的液矿资源,除含有S2-、COD、油、SS等污染物外,富含Na、Br、I、B、K、Li、Sr、Rb等多种元素,其含量能达到或超过工业标准,具有较高的利用价值,可采取综合利用。
3)地表预防措施:包括修建截排水沟预防措施,同时设置了沉渣池和废(污)水池等,确保雨污分离,对施工中和采气过程中产生的废弃固液进行集中回收处理,以及强化运行过程中的对池壁的防渗处理等。
3.3针对地形地貌的地质景观采取的预防措施前期勘定阶段回避周边的地质遗迹、自然和人文景观,尽量避免或少破坏耕地、林地和天然植被,包括井场合理布局、管线的合理走向和土地的优化使用等,最大限度减少可能对地形地貌的景观破坏;施工阶段在地质灾害预防的基础上进行,充分考虑挖填平衡、合理规划弃土堆放,尽量保持与自然环境相协调;生产运营阶段则体现在对非生产用地的自然恢复或人为植树种草、后期维护等。
3.4针对土地资源保护与恢复治理措施天然气气田的土地资源保护与恢复治理措施主要包括了两个方面:一者尽量少占或者减少对耕地的占用;二者对不再投入使用的或临时性的耕地进行及时的土地复垦等。前者包括选址阶段考虑地质目标的同时选择平缓地形、实施丛式井组开发、在老井场范围依照新的采气工艺布设新井、斜井或改变为后期的注水井、增压站等重复利用,以及尽量采取支挡措施等以避免或减少对耕地的占用。后者包括对管线开挖的临时占地,临时使用井、罐基础占地,各种池类占地等及时进行土地复垦。
4持续改进的保护与恢复治理措施
气田开采是个长期的过程,实施过程中随着外界环境条件的持续改变、采矿技术的提升等,需要动态的调整保护与恢复治理措施。
1)地质灾害方面:随着外界环境条件的改变或突变,周边地质环境有可能演化新的地质灾害,或既有的地质灾害防护措施年久失效等均可能滋生新的地质灾害风险,如5.12汶川震后、4.20芦山震后在相应重灾区范围内均诱发了一定的站场、管线地质灾害。需要动态补充与完善的保护与恢复治理措施。
2)地下水环境方面:客观来讲,石油天然气气田水处理是个复杂过程,其相关研究还有待完善。例如,目前气田水的治理及治理技术的开发还停留在治“标”不治“本”这一层面上,还少有从治“本”角度去认识气田水的治理问题,同时,不同气田、水质迥异的气田水如何建立针对性的回注标准等问题都需要进行更深层次的研究与探讨。
3)监测方面:监测工作是检验矿山地质环境保护与恢复治理效果的重要手段,亦是预防矿山地质环境问题危害的有效武器。矿山地质环境的监测工作包括了四个方面:①地质灾害,主要强调对已有治理工程和周边潜在地质灾害隐患地质环境的监测;②地下水水环境监测,包括钻井过程中的水质、水量,产出与回注的气田水的水质、水量监测,以及存放的废固液设备、设施的运行状况监测;③更为重要的是定期对某矿区范围地下水的抽检化验与评价;④地形地貌和土地资源方面监测,则强调可能的水土流失,地形地貌景观、土地资源可能遭受的二次破坏的监测。
5结语
1)四川石油天然气气田矿山开采由于其面广点小、单项建设规模不大、深部基岩储层的孔隙和喉道开采等特点而对地质环境影响总体较轻。
2)四川石油天然气气田的矿山环境地质问题在地质灾害、土地资源与地形地貌景观、含水层结构和地下水方面均有所呈现,其影响程度以较轻为主,局部为较严重。其中含水层的破坏方式以可能的水质恶化为主。
3)中石油相关部门针对可能产生的矿山地质环境问题建立了相应的规程规范及技术标准,采取了全程的、积极的保护与预防控制措施,起到了很好的预防效果。
关键词:高陡岩石边坡;生态恢复软体技术;技术研究
Abstract: the mining damage to vegetation, causing a lot of secondary LuoDe and have a lot of soil and water loss, the imbalance in the ecological environment, the mining of environmental damage rely on natural strength to recovery will take a long time, the implementation of the mine environment comprehensive management, the mine high and steep rock side slope ecological recovery software technology is to build ecological system function of synthetic evaluation system of great strategic needs.
Keywords: high and steep rock slope; Ecological recovery software technology; Technology research
中图分类号:U213.1+3文献标识码: A 文章编号:
一、矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术研究的必要性
露天矿山开采使地表植被遭到破坏,导致出现大量的次生裸地及产生大量的水土流失,造成生态环境的严重失衡,矿山开采对环境造成的破坏依靠自然力量来恢复将十分漫长,特别是我国北方地区尤为严重。随着生态恢复技术的进步,矿山开采遗留的岩面治理正从硬体工程解决方案转移到软体技术修复上来。根据全面建设小康社会的紧迫需求、世界科技发展趋势和我国国力,实施矿山环境综合治理,研究矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术是构建生态系统功能综合评价体系的重大战略需求。
二、矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础
边坡生态软体恢复技术最早是20世纪70年代由美国、日本、德国、法国等经济发达国家研究开发应用,后经过了几十年的发展和创新,已经取得了许多研究成果,并且形成了施工规范或指南,如日本的《坡面保护工程—设计·施工指南》。20世纪80年代以来此技术逐渐被引进国内,并在高速公路边坡绿化、矿山植被恢复、城市景观绿化、高尔夫球场等工程护坡和绿化中推广应用,该技术是集工程力学、生物学、土壤学、高分子学、园艺学、生态学等学科于一体的综合环境治理技术,其核心是通过各种物质的科学配置,在治理坡面上营造一个既能让植物生长发育,而种植基质又不被冲刷的多孔稳定结构,使建植层固、液、气三相物质基于平衡,从而达到生态景观的效果。
近十多年来,国内借鉴国外边坡建设、治理、绿化工程中的经验和最新发展技术,并结合中国本土的实际建设施工情况,开发出了多种既能起到良好边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植被防护新技术,与传统的坡面工程防护措施共同形成了生态袋柔性边坡防护体系,已在高速公路边坡绿化、矿山植被恢复、城市景观绿化、高尔夫球场等工程护坡和绿化中推广应用。
但总的来说,我国虽然做了大量的探索和研究,但目前仍处于起步阶段,特别是在矿山高陡岩石边坡恢复软体施工方面做得很少,各个领域的学者由于研究方向的不同对此都有局限性,还没有形成一套完善的方法理论体系。生态袋的生产靠引进专利技术,国内还没有自己的产品,导致成本较高而且还要受制于人。我国国土面积幅原辽阔,东西南北气候差异很大,各地矿山地质环境、水文地质环境差异很大,设计、施工企业没有统一的依据和技术标准,很难保证工程的设计和施工质量。
随着新技术、新材料的不断出现及相关技术规范的实施,如《公路路基设计规范》、《土工合成材料应用技术规范》、《建筑地基处理技术规范》、《公路加筋土工程设计规范》等,这些都为矿山高陡岩石岩面的软体恢复施工技术和工艺研究提供了保障。
三、矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术关键点
矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术是针对我国矿山中的高陡岩石边坡生态恢复难题而进行的一系列软体技术研究。首先必须建立高陡岩石边坡稳定性分析力学模型,在此基础上分析边坡的稳定性,选择适宜的边坡植被和软体生态袋中基质材料配比。
四、矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术应用
我公司从事矿山生态恢复治理工程设计和施工十几年,不但拥有雄厚的技术力量和先进的机械设备,而且积累了丰富的经验,还制定了自己的施工工艺和技术标准。
1、生态恢复软体技术所用主要材料:生态袋、专用绑扎带、生态袋标准扣、土工格栅、种植土、草种等。
2、施工工艺流程
a、施工准备;
b、测量放线及验线;
c、岩面削坡卸载;
d、基底清理和基础施工;
e、生态袋装基质土及砌筑;
f、土工格栅、生态袋标准扣放置;
g、排水孔的布设;
h、压顶施工;
i、挂网喷播;
j、挡水墙和排水沟;
k、养护;
生态袋砌筑
g、锚杆施工;
h、灰土夯实;
生态袋砌筑
喷播草种治理效果(50天)
我们施工的“济南某山体地质灾害治理绿化提升工程”就是比较典型的矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术的实例,该工程岩面高度达70~80m,坡度多为60~70度,下面即是水深30~40m的砚池,技术复杂,施工难度也相当大,通过公司的合理规划和科学组织,现在工程顺利完工。
该工程特殊之处就是为了对生态袋的自重进行合理的分担和传递,将整个工作面用混凝土格构进行了分区和分割。
济南市某山体地质灾害治理绿化提升工程平面示意图
五、技术应用重大经济、社会效益
进入21世纪以来,我国的基本建设(包括公路、铁路、电站等)总量不断增加,工程创伤形成大量山体,如不进行治理不但造成视觉污染,还会造成新的水土流失,特别是矿山高陡岩石岩面,与土质岩面相比,这些石质岩面生态限制因子多,无土、缺水、少肥,复绿难度更大,是坡面生态治理的重点和难点。研究矿山高陡岩石边坡生态恢复软体技术可以规范和指导矿山高陡岩石边坡生态恢复治理工程的设计和施工,解决矿山高陡岩石边坡生态恢复难题,美化矿山环境,产生巨大的经济和社会效益。
参考文献:
[1] 西南交通大学的周德培和张俊云等《植物护坡工程技术》
[2] 国家标准《土工合成材料应用技术规范》(GB 50290-98)
Li Ziting;Xiong Bin; Lv Guilin
(Chuanjian Survey and Design Institute of Sichuan Province,Chengdu 610017,China)
摘要:结合案例对比分析,本文进一步深入探讨了“生态坝”防护治理技术的特点及工艺流程,为崩塌(危岩)的防治能够起到相应的指导。
Abstract: Combining with the comparative analysis of the case, this paper further explores the characteristics and process of "eco-dam" protective control technology to give a relevant guide to the prevention and control of collapse (crag).
关键词:崩塌(危岩) 生态坝 生态坝防护治理技术
Key words: collapse (crag);eco-dam;ecological dam protection treatment technology
中图分类号:TV8 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)26-0077-02
0引言
“生态坝”防护治理思路、技术方案及可行性论证,在《崩塌(危岩)的“生态坝”防护治理技术研究》一文中,已进行了充分论证。本文通过案例比对,归结了“生态坝”在崩塌(危岩)治理防护中所具备的诸多优势。
1工程概况
姜射坝崩塌是为受汶川大地震影响,所在山体顶部岩土体发生大面积垮塌。垮塌区所在坡面宽约470m,高约120m。之后斜坡中上部仍分包有数量、规模不等的危岩体,需要治理的共有9处,总方量约8500m3。斜坡顶部覆盖层发育有多级拉张裂缝,发育有2处不稳定斜坡;中下部发育有2处不稳定斜坡,总方量约10.6×104m3;坡脚分布有5处崩塌堆积体,总方量约4.4×104m3。
由于姜射坝崩塌(危岩体)所处斜坡受地震影响,发生强烈变形的范围较宽,斜坡高陡峻险,坡面上随时有危岩体崩落的危险,坡脚距危害对象――居民区约100m,地势较缓。由于坡面上地质情况较复杂,地质灾害点较多,且工程直接清理、整治难度大,施工材料的搬运较困难,施工时安全技术要求较高。 根椐上述情况,该工程采用了拦石墙+被动防护网等拦挡治理措施,并于2010年完成了治理。
鉴于本项目特点,本文对拦挡措施进行了“生态坝”防护治理设计和比对分析,从结构设计、经济指标对比、维护难易程度、使用寿命、社会和生态效益等诸因素进行了比较研究。
2“生态坝”的防护治理技术简述
“生态坝”通过“砌体+填土+植被”的方式实现危岩体的工程防治。初期数年,“砌体+填方”(H=5.0m)的结构组合,直接抵御“安全直径”(对于坝体不产生显著破坏的危岩等效直径,并结合人工破碎更大直径的潜在危岩体,使其直径尽可能小于“安全直径”)以下的危岩体。数年后,砌体内的填土趋于固结、致密的同时,生态坝表面覆盖种植的乔(灌)木、花卉等经济林木,在产生环境绿化美化、经济效益产出的同时,膨胀延伸的发达植物根系,把坝内土体紧密结合成为一个牢固整体,时间越久坝体越稳固,强度越大幅提高。简言之,生态坝防护治理体系是一个有生命会呼吸的防护结构,在维护和每年产生可观效益的基础上,生长为一个无可替代的防护体系,其功效和使用寿命都远远超出既有工程措施。当坝顶乔木生长到数年数十年后,将成为一道绿色的守护屏障(详《崩塌(危岩)的“生态坝”防护治理技术研究》文)。
3“生态坝”的防护系统的组成及设计参数
3.1 系统主要的构件参数和技术要求“生态坝”的设置主要由“砌体+填土+植被”三部分组成,如图1、图2、图3所示。
3.1.1 砌体即格栅坝(包括a、b、c三段平行砌体与a、b间其支持作用的联系结构所组成),本着就地取材的原则,以块石、片石、毛石(漂石)等作为砌体材料,泥土掺水伴和作为粘结材料,粘结材料和砌体强度不作要求。其中,a、b基础埋深≥30cm。对基础持力层无特殊要求。当危岩崩落高度h=100~500m或场地受限时,可加大a的截面尺寸,或采用毛(块)石砼砌体结构。当场地无块石(片石、毛石)等粗大颗粒时,而以砂、粉砂、粘土、甚至淤泥、粘性土等细粒土为主时,可用土工编织袋装填后,进行堆砌。砌体结构a可相应增大。
3.1.2 填土坝体填土就地取材可采用任何可得土、石方材料。填筑时,应掺置少量水分,并根据实验使之接近最优含水率状态。如为巨(块)石充填,应避免块石架空或空洞的产生。原则上可不作压实,填筑后,使其自然固结压实。坝体堆高最大厚度以勘查或调查危岩坠落最大可能直径及弹跳高度确定。有条件时坝顶坡面,覆10~30cm耕植土或营养土。
3.1.3 植被分迎面坡、坡顶和背面坡。其中,坡顶以速生乔木,如香樟、杨树、桉村和黄葛树等为主,且以3~5年生优先移栽;迎面坡以麻竹、桑树等经济作物为主;背面坡以牧草、花卉、果木等为主。植被移栽后,由专人养护。
3.2 系统布置的技术要求及参数“生态坝”是由多个单元结构组成,其中格栅坝a的截面尺寸、坝体高度、ab段的间距及支撑(连系梁)砌体的截面尺寸,为三个关键控制性指标。
砌体a的截面尺寸和坝体高度H,根据勘查报告,分段计算最大坠落高度所产生的冲击力和跳跃高度,按《崩塌(危岩)的“生态坝”防护治理技术研究》文中的计算方法确定。
一般情况下,a的截面尺寸:宽≥1.5m,高1.5~5.0m;ab之间联系砌体截面不小于a截面尺寸的1/3。坝顶填土迎坡面坡度α1<45°,背坡面坡度α2<25°,其余砌体可按构造要求设置,不作计算。
4“生态坝”治理工程施工流程
测放线砌筑格栅坝a、b、c填土并整型覆盖耕植土(或营养土)测放行、株距栽种苗木养护。
当耕植土或营养土缺乏不能全部覆土时,苗木可随土工织袋所盛培养土一袋一苗栽培移植。栽种植物时,基质营养土等应尽量保证移活率≥95%。
5经济技术指标对比
采用“生态坝”治理工程措施对“姜射坝崩塌(危岩)”治理与当前常规治理措施作比对,详见表1。