排土场边坡的快装构件式防护系统技术方案

本防护系统的边坡构造特点是：竖直坡面低台阶+分层似水平大平台，让常规排土场俯视范围的难治理倾斜坡面归零；边坡排水系统特点是：拦砂疏水、化浊为清、化整为零、以暗代明，彻底消除排土场水土流失；边坡防护特点是：倾斜角10°以上坡面实现100％的挡土板防护，确保边坡永久稳定；边坡生态恢复特点是：3～6个月实现100％的边坡绿化。

Quick-assembled Component Protection System for Dump Slope

【技术实现步骤摘要】
排土场边坡的快装构件式防护系统
：本申请属矿山
技术背景：排土场边坡防护一直是矿山和市政工程的一大难题；现有技术多是通过构建平台横向水沟和坡面纵向水沟的方法解决边坡排水问题，也有铺设坡面预制板排水系统的相关工艺；但目前所有方法和技术都不能切实有效的、立竿见影的、一劳永逸的解决排土场边坡防护、坡面排水和植被绿化问题；排土场问题的症结在于以下几点：其一，敞露于边坡地表的圬工沟渠排水系统难以适应排土场边坡泄洪要求；其二，高陡长大坡面很难抑制径流侵蚀，无法治理水土流失；其三，倾角25度以上的坡地即很难形成自然植被，而排土场坡面都在35度以上，绿化植物难种植、保不住、成活率极低，大量排土场边坡十年、二十年都不能形成稳定植被；其四，常规工艺对坡面不加工程防护，在雨水侵蚀下边坡稳定性下降，经常造成滑坡、坍塌等环境危害；另一个突出问题是：排土场治理耗时太长、反复性大，环境无法承受。本申请彻底颠覆排土场治理的常规工艺，采取反其道而行的方法来彻底解决排土场久治不愈的疾患；主要方面是：将常规排土场的高台阶、小平台改变为低台阶、大平台；将常规排土场不加工程防护的倾斜坡面改变为全工程防护的竖直坡面；将常规排土场俯视范围的倾斜坡面变为零存在(俯视无坡面投影)；将常规排土场边坡的明沟渠集中排水方式改变为化整为零式暗管排水系统，彻底消除地表明水和径流的危害；将常规排土场陡边坡种植的低效率改变为平地种植的高效率；将常规排土场边坡马拉松式的耗工耗时治理和久治无效改变为当天治理、当天见效，当年种植、当年彻底换新貌。
技术实现思路
：]边坡防护系统的工程结构参见说明书附图的图1；防护工程的主体部件是构造框架1，辅助部件有挡土板8、抗滑加压桩9和分层联系排水管10；其中，构造框架1由底板2、斜撑3、排水墙4、肩板5一体浇筑形成，底板带有贯通的水平排水孔7，排水墙带有与底板水平排水孔贯通的多个排水立孔6；构造框架1是钢筋混凝土浇筑构件，各部位配筋根据受力工况设计确定；构件框架1的结构尺寸由排土场的场地条件设计，依据本申请的低台阶、大平台的技术理念，本例构件框架的参考尺寸大致是：底板2长度3500～4000(以下所有尺寸单位皆为mm)，底板断面由底部矩形平板和中间矩形凸起体两部分组成，底部平板宽420，厚度90，中间矩形凸起体宽180，高90，其中的水平排水孔直径80～90；排水墙4的高度为底板的底部矩形平板面以上2300，水平长度1300，墙厚180(与底板中间的矩形凸起体一致)，其中的排水立孔直径50～60；肩板5与底板2的断面规格相同，高度为底板的底部矩形平板面以上2500，肩板高于排水墙约200，作为分层平台的泄水高差；斜撑3的断面大致为方形，180×180，水平倾角约45°；挡土板8与建筑楼板大同，上下部挡土板的配筋和板厚适应不同深度侧压变化，挡土板的长度由防护系统的分节长度确定，两幅构造框架底板中心线的间距称为防护系统的分节长度；抗滑加压桩9的断面规格宜不小于100×100，长度宜不小于2500，钢筋混凝土制作，带有桩尖、桩帽和铁压板，铁压板是一块带有预留孔的铁板，位于桩帽下距离约300，其预留孔用于安设膨胀螺栓与构造框架的底板固定；分层联系排水管10用于连接上下分层的底板水平排水孔以形成边坡排水系统，推荐采用工程塑料水管，其中竖直管的近地表段宜设置柔性连接，以适应排土体不均匀沉降；图1中分层联系排水管的竖直管与上分层采用直管三通对接是提示可间隔采取这种方式用于处理堵塞。防护系统的整体边坡结构参见说明书附图的图2；整体边坡设计为小分层、大平台构造：本例参数为：分层高度3000，挡土板总高度2500，平台宽度4500～5000，整体边坡角＜34°，略小于土体自然安息角，以确保边坡稳定；分层平台为似水平地坪(采矿学界术语：＜10°为似水平，10°～30°为缓倾斜，30°～50°为倾斜，＞50°为急倾斜)，不影响植被栽种和生长；采用分层宽平台、低台阶的作用之一是有效消除上分层对下分层挡土板的侧压影响，之二是低台阶、小侧压有利于降低防护工程造价，挡土板低于分层高度约500也是在于降低挡土板费用；就综合治理角度，本防护系统的构造框架、挡土板、排水管孔等都属于工程系统，而工程系统造就的似水平分层平台和绿化种植则是边坡综合治理的生态系统。整个边坡防护系统的排水系统与常规排土场排水大相径庭，基本方案是拦砂疏水、化浊为清、化整为零、以暗代明；每节构造框架的排水墙都带有3～5个排水立孔，在排水立孔上孔口插入一种上凸式地漏；上凸式地漏由一根短插管、一个环形盖板、一个花孔透水管组合而成，短插管插入排水立孔定位，环形盖板封闭排水立孔的泥沙渗漏，花孔透水管允许外部积水向排水立孔泄流，由于上凸式地漏构造简单，未附制作图；在上凸式地漏外围设置简易反滤体，反滤体用10～20粒径砾石、2～5粒径石渣和普通中粗砂三层复合即可，反滤体下部用一层黏土压实作为隔水层，反滤体包覆全部排水立孔的上凸式地漏，反滤体上部微呈凹陷状，低于分层平台的地坪，分层平台的挡土板内侧和平台地坪要修整形成向两侧反滤体方向的微凹水道，以利排水；分层平台的降雨汇水量全部经反滤体过滤净化，这就是拦砂疏水、化浊为清；边坡防护系统的分节长度一般不大于4000，分层平台宽度约4500，不足二十平方米的降雨汇水量形成一个排水小单元，再汇入分层联系排水管，这就是化整为零；防护系统的分层联系排水管推荐采用工程塑料管，其中竖立管的近地表管段设置柔性结构，如接入一段柔性管或者伸缩管接，以适应排土体的不均匀沉降；结构框架中的水平排水孔、排水立孔以及分层联系排水管均埋置在土体中，边坡地表无明水流体，这就是以暗代明。边坡防护系统的基本支挡构建是挡土板，挡土板是竖立排放的，结构框架的底板是水平安放的，挡土板两端由结构框架的肩板支挡，挡土板内侧土体要分层压实,挡土板竖立排放的优点是挡土板用量少且容土方量大；土体对挡土板施加侧压作用，造成结构框架和挡土板整体的外向滑动力和倾倒力矩；结构框架、挡土板自重和底板上覆土体的压重能产生抵抗滑动的摩擦阻力和抗倾倒力矩，因此要在结构框架的底板下要铺设适宜厚度水泥砂浆垫层，一为找平，二为增大摩擦阻力；为提升防护结构的安全可靠度，附加安全措施是在结构框架底板的尾部安设抗滑加压桩，如附图1所示，抗滑加压桩必须用膨胀螺栓或其他方法与结构框架的底板牢固连接；因此，这种防护系统的重要技术特点就是：防护结构与防护对象联合形成一个统一的工程体系，既实现了自身的稳定性和持久性，又实现了适应排土场工程地质、水文地质和环境地质等工况条件和综合治理要求的水土保持、抗灾防涝、绿化环保等综合功能，这是它不同于建筑领域挡土墙、拉筋墙等单一功能防护方式的最大区别。全部防护结构的力学性能测算如下：防护结构外向滑动力：假设分节长度4000，土体容重20kN/m3,摩擦角34°，侧压系数0.282，不计粘聚力，挡土板高度2500，水平向总滑动力约为71kN，总倾倒力矩约为65kN.m；防护结构抵抗力：假设本例结构框架长度3500，断面如[0004]节所述尺寸，结构框架自重+覆盖土总重约70kN，抗倾倒力矩约为110kN.m，底板抗滑力约65kN，侧面摩擦抗滑力约25kN，水平向总抗滑力约为90kN；抗滑加压桩测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.排土场边坡的快装构件式防护系统，本领域现有技术主要是治理排土场边坡水系，不能对边坡实施工程防护；建筑领域的挡土墙、拉筋墙一类方法功能单一，不能适应排土场边坡的综合治理要求；本申请针对排土场边坡的工程地质、水文地质、环境地质等特殊条件，结合国家绿色矿山环境保护政策，提出了这种工程防护与生态恢复相结合的方案；本工艺的主要技术特征如下：本防护系统的边坡构造特点是：竖直坡面低台阶+分层似水平大平台，让常规排土场俯视范围的难治理倾斜坡面归零；边坡排水系统特点是：拦砂疏水、化浊为清、化整为零、以暗代明，彻底消除排土场水土流失；边坡防护特点是：倾斜角10°以上坡面实现100％的挡土板防护，确保边坡永久稳定；边坡生态恢复特点是：3～6个月实现100％的边坡绿化；防护系统的具体实施方法是：利用构造框架、挡土板、抗滑加压桩组成工程支挡体系，对松散土体进行100％的工程防护；利用构造框架内置排水孔、外加分层联系排水管和分层平台反滤体，形成全部边坡的过滤、疏导和化整为零的暗排水系统；边坡生态恢复特点是：充分利用分层平台似水平的本质优良立地条件，快速绿化种植。

【技术特征摘要】
1.排土场边坡的快装构件式防护系统，本领域现有技术主要是治理排土场边坡水系，不能对边坡实施工程防护；建筑领域的挡土墙、拉筋墙一类方法功能单一，不能适应排土场边坡的综合治理要求；本申请针对排土场边坡的工程地质、水文地质、环境地质等特殊条件，结合国家绿色矿山环境保护政策，提出了这种工程防护与生态恢复相结合的方案；本工艺的主要技术特征如下：本防护系统的边坡构造特点是：竖直坡面低台阶+分层似水平大平台，让常规排土场俯视范围的难治理倾斜坡面归零；边坡排水系统特点是：拦砂疏水、化浊为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘照朗，刘永昌，刘永龙，
申请(专利权)人：广东安元矿业勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44