選礦工業(yè)場(chǎng)地臺(tái)階及擋土墻設(shè)計(jì)探討

劉 典

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

選礦工業(yè)場(chǎng)地臺(tái)階及擋土墻設(shè)計(jì)探討

劉 典

(長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410011)

從經(jīng)濟(jì)安全的角度出發(fā)，對(duì)選礦工業(yè)場(chǎng)地臺(tái)階及擋土墻的總平面及豎向設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，研究了擋土墻的位置、類型的選取注意事項(xiàng)，為選礦工業(yè)場(chǎng)地的建設(shè)提供了科學(xué)、合理、節(jié)約的思路。

選礦工業(yè)場(chǎng)地，臺(tái)階，擋土墻，總平面

0 引言

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化、城市化進(jìn)程不斷加快，人們的生活水平不斷提高，但是與此同時(shí)也出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題，越來(lái)越多的礦山替代了大面積的綠色山林，資源的不斷利用，環(huán)境污染、水土流失嚴(yán)重，這些已經(jīng)嚴(yán)重影響到社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和人們的生活，建設(shè)“資源節(jié)約型和環(huán)境友好型”的兩型社會(huì)建設(shè)勢(shì)在必行，節(jié)約、集約、合理、科學(xué)的使用建筑用地的思想觀念應(yīng)深入每位總圖專業(yè)設(shè)計(jì)者的內(nèi)心，如何在有限的場(chǎng)地進(jìn)行合理、經(jīng)濟(jì)、安全的總圖設(shè)計(jì)是總圖設(shè)計(jì)者不斷思考的問(wèn)題。

1 做好總平面及豎向設(shè)計(jì)

我國(guó)在選礦廠建設(shè)中如何合理利用場(chǎng)地地形、工程地質(zhì)條件進(jìn)行廠址選擇設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)物料重力輸送節(jié)約能耗，取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

在建廠區(qū)的地形、地質(zhì)條件對(duì)總平面布置設(shè)計(jì)的影響很大，尤其是復(fù)雜的地形、地質(zhì)則影響更大，這就要求設(shè)計(jì)人員深入現(xiàn)場(chǎng)了解建廠地區(qū)自然地形變化情況，自然坡度大小、有無(wú)突變地貌情況等，以及了解在建廠區(qū)區(qū)域的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，主要有地質(zhì)構(gòu)造、地基承載力、地下水性質(zhì)、埋深、流向、對(duì)混凝土是否有腐蝕性、凍土層厚度，有無(wú)不良地質(zhì)現(xiàn)象等需要進(jìn)行處理的基礎(chǔ)，進(jìn)行綜合的分析，研究確定。不同的總平面布置設(shè)計(jì)適用于不同的環(huán)境條件，自然地形千變?nèi)f化，自然坡度大小不一，交通條件也各有所異，在選擇總平面布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工廠的生產(chǎn)規(guī)模、建(構(gòu))筑物配置與組合組成等具體情況，充分合理地利用地形、地質(zhì)條件，從全局出發(fā)抓住主要矛盾確定合理的總平面布置設(shè)計(jì)方案。合理利用山坡地，因地制宜，充分利用地形高差，有效縮短廠房之間的皮帶長(zhǎng)度，可達(dá)到節(jié)約用地的目的。

有色金屬選礦廠根據(jù)選礦工藝流程一般由粗碎車(chē)間、中細(xì)碎車(chē)間、篩分車(chē)間、粉礦倉(cāng)、磨礦浮選車(chē)間、濃密機(jī)、精礦脫水車(chē)間組成主要生產(chǎn)區(qū)，采用臺(tái)階式豎向布置，按物料的重力流向分為粗碎車(chē)間平臺(tái)、中細(xì)碎及篩分車(chē)間平臺(tái)、粉礦車(chē)間平臺(tái)、磨礦浮選車(chē)間平臺(tái)、濃密及脫水車(chē)間平臺(tái)，總圖專業(yè)設(shè)計(jì)者應(yīng)認(rèn)真分析理解生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合工業(yè)場(chǎng)地地形，應(yīng)同時(shí)滿足各車(chē)間之間的平面布置和豎向要求，二者缺一不可，平面布置反映了建(構(gòu))筑物本身空間的大小及車(chē)間之間的通道寬度，包含防火間距、道路寬度、鐵路寬度、管線及綠化占地寬度，而豎向反映了車(chē)間所在場(chǎng)地之間的高差要求，這關(guān)系到是否滿足物料自流運(yùn)輸，物料運(yùn)輸距離是否最小等?？偲矫婧拓Q向布置應(yīng)結(jié)合地形，只有結(jié)合地形布置才能知曉建(構(gòu))筑物所在地填挖情況和工程地質(zhì)基礎(chǔ)狀態(tài)，從而根據(jù)場(chǎng)地設(shè)計(jì)需要高差確定臺(tái)階銜接方式是采用放坡還是設(shè)置擋土墻；由此得知總圖專業(yè)本身的工程量如用地、土石方、道路鋪砌、擋土墻、水溝、涵洞等工程量，只有結(jié)合地形布置才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并優(yōu)化設(shè)計(jì)。

例如某有色金屬選礦廠廠址地形坡度為9°～25°，粗碎車(chē)間和中細(xì)碎車(chē)間之間為膠帶運(yùn)輸，一般工藝專業(yè)只提供膠帶進(jìn)出車(chē)間的位置、相對(duì)標(biāo)高及角度，而膠帶的長(zhǎng)度由總圖專業(yè)確定，膠帶長(zhǎng)度的確定和地形坡度有關(guān)，在膠帶角度一定的情況下，地形坡度越大，膠帶越短，地形坡度越小，膠帶越長(zhǎng)，設(shè)計(jì)應(yīng)減小膠帶長(zhǎng)度，減小物料運(yùn)輸距離，但在地形坡度和膠帶角度一定的情況下膠帶越短土石方工程量越大，因此要認(rèn)真分析地形，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，找出土石方量和膠帶長(zhǎng)度的經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)。

再如，根據(jù)浮選車(chē)間礦漿出料口的標(biāo)高、輸送至濃密機(jī)的管道長(zhǎng)度及場(chǎng)地地形確定濃密機(jī)的形式，對(duì)于地上式濃密機(jī)，可以利用濃密機(jī)底下的空間進(jìn)行放坡，這樣既縮短了礦漿輸送距離，又避免了擋土墻的使用。

2 擋土墻位置的選擇

做好總平面及豎向布置才能確定工業(yè)場(chǎng)地?fù)跬翂Φ奈恢眉皵?shù)量，對(duì)于用地緊張的選礦廠，各場(chǎng)地臺(tái)階間若都采用放坡，邊坡會(huì)占據(jù)較大的地方，不利于節(jié)省用地；雖然擋土墻的使用會(huì)節(jié)省地方，但造價(jià)高，安全因素增加。在總平面及豎向布置時(shí)應(yīng)堅(jiān)持“場(chǎng)地之間能放坡就不做擋土墻，必須做擋土墻時(shí)應(yīng)創(chuàng)造條件降低擋土墻的高度”的原則。

此外擋土墻位置的選擇還應(yīng)考慮與建筑物基礎(chǔ)的距離，不僅要考慮建筑物基礎(chǔ)與擋土墻基礎(chǔ)的水平距離，還應(yīng)考慮建筑物基礎(chǔ)與擋土墻基礎(chǔ)底面的垂直距離，這關(guān)系到二者基礎(chǔ)施工時(shí)是否互相影響。

例如某有色金屬選礦廠征地困難，用地比較緊張，車(chē)間之間的通道寬度比較小，石灰乳制備車(chē)間場(chǎng)地與上部中細(xì)碎車(chē)間預(yù)留場(chǎng)地之間的設(shè)計(jì)高差為10 m，之間為挖方場(chǎng)地，與中細(xì)碎預(yù)留車(chē)間之間設(shè)計(jì)水平距離為22.2 m，初始方案為保證上部中細(xì)碎預(yù)留車(chē)間外有足夠的運(yùn)輸場(chǎng)地，在上下場(chǎng)地間設(shè)擋土墻，石灰乳制備車(chē)間軸線與擋土墻頂軸線距離為2.5 m，擋土墻為衡重式路肩墻，墻面坡度為1∶0.05，而當(dāng)結(jié)構(gòu)專業(yè)最終的施工圖為獨(dú)立柱基礎(chǔ)，寬5 m，即擋墻基礎(chǔ)已經(jīng)碰到了石灰乳車(chē)間的基礎(chǔ)，此時(shí)總圖專業(yè)需與其他專業(yè)討論對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整為將中細(xì)碎預(yù)留車(chē)間的開(kāi)門(mén)改在側(cè)面，將道路往中細(xì)碎預(yù)留車(chē)間方向移動(dòng)，取消擋土墻，改為自然放坡。該方案的優(yōu)點(diǎn)是取消了高擋土墻，節(jié)約了投資；缺點(diǎn)是上部道路由直線道路改為彎道，中細(xì)碎預(yù)留車(chē)間進(jìn)車(chē)不便。

再如該選廠粉礦倉(cāng)車(chē)間與上部道路之間設(shè)計(jì)高差為10 m，與道路邊水平距離為16 m，中間處于填方場(chǎng)地，原方案為上部6 m高自然放坡，下部5 m高擋土墻，墻底距建筑物軸線為4 m，但粉礦倉(cāng)的結(jié)構(gòu)圖基礎(chǔ)挖深4.5 m，建筑物基礎(chǔ)施工時(shí)會(huì)挖掉擋土墻基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)比較，改為1∶1.3漿砌片石支護(hù)。因此在建筑物較近的地方選擇布置擋土墻時(shí)，要考慮擋墻基礎(chǔ)與建筑物基礎(chǔ)之間的影響，及時(shí)調(diào)整方案。石灰乳制備車(chē)間、粉礦倉(cāng)布置圖見(jiàn)圖1。

3 擋土墻類型的選取

擋土墻常分為重力式擋土墻、衡重式擋土墻、扶壁式擋土墻、懸臂式擋土墻、加筋土式擋土墻、錨桿式擋土墻等。重力式擋土墻是以墻身自重來(lái)維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，它是我國(guó)目前最常用的一種擋土墻形式。尤其在石料豐富的山區(qū)重力式擋土墻應(yīng)用更為廣泛。

重力式擋土墻靠自身重力來(lái)維持平衡穩(wěn)定，因此墻身斷面大，圬工數(shù)量大，在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制。如果墻過(guò)高，材料耗費(fèi)多，因而不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)?shù)鼗^好，墻高不大，且當(dāng)?shù)赜钟惺蠒r(shí)，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。

重力式擋土墻按墻背的傾斜形式可分為仰斜式擋土墻，折背式擋土墻，直立式擋土墻，俯斜式擋土墻。

仰斜式擋土墻墻背所受的壓力較小，用于路塹墻時(shí)，墻背與開(kāi)挖面邊坡較貼合，因而開(kāi)挖量和回填量均較小，但墻后填土不易壓實(shí)，不便施工，墻后容易形成中空導(dǎo)致因自身重力折斷。當(dāng)墻趾處地面橫坡較陡時(shí)，采用仰斜式擋土墻將使墻身增高，斷面增大，因此仰斜式擋土墻適于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路堤墻。

俯斜式擋土墻墻背土壓力較大，其墻身斷面較仰斜式大，通常在地面橫坡陡峭時(shí)，借陡直的墻面，以減少墻高。但同高度的擋土墻，俯斜式擋土墻圬工數(shù)量較大，俯斜式擋土墻墻背可做成臺(tái)階式，以增加墻背與填土間的摩擦力。

直立式擋土墻的特點(diǎn)介于仰斜式和俯斜式擋土墻之間。

衡重式擋土墻在上下墻之間設(shè)有衡重臺(tái)，利用衡重臺(tái)上填土的重力使全墻的重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定性。因采用陡直的墻面，且下墻采用仰斜式墻背，因而可以減小墻身高度，減少開(kāi)挖工程量。適于山區(qū)地形陡峭處的路肩墻和路堤墻。衡重式擋土墻對(duì)承載力要求較高。

如何在具體工程中做到技術(shù)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用,并與環(huán)境相協(xié)調(diào)，擋土墻類型的選擇是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問(wèn)題。而類型的選取是要根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、沖刷深度、荷載作用情況、環(huán)境條件、施工條件、工程造價(jià)等因素決定的。在選擇擋土墻時(shí)除了考慮上述因素外，還應(yīng)考慮不同擋土墻自身幾何尺寸的特點(diǎn)。如某鉛鋅礦山篩分車(chē)間與上部道路間的高差為6 m，水平距離為7.5 m，處于挖方地段，中間采用擋土墻連接，篩分車(chē)間外與擋墻之間為4.5 m寬道路，若采用直立式或俯斜式擋土墻，其墻面坡度為1∶0.2～1∶0.3，每1 m高擋土墻需水平距離為20 cm～30 cm，如果選擇直立式或俯斜式擋土墻，其斷面占據(jù)的地方較大，而衡重式擋土墻的墻面坡度為1∶0.05，大大減少了墻面放坡占據(jù)的地方。因此在必須設(shè)置擋土墻的地方，用地比較緊張時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同擋墻的形狀特點(diǎn)來(lái)選擇，這樣可節(jié)省用地。

總圖設(shè)計(jì)是實(shí)事求是的，是靈活多變的，每個(gè)項(xiàng)目的地形條件是不同的，但思路和方法是可以互相借鑒的。總圖設(shè)計(jì)的思路和方法是做好總圖設(shè)計(jì)的核心。

[1] GB 50544—2009，有色金屬企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 有色冶金企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)參考資料編寫(xiě)組.有色金屬企業(yè)總圖運(yùn)輸設(shè)計(jì)參考資料[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1981.

[3] [英]J.C.麥克蘭保.工廠布置[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1982.

Discussion on stair and retaining wall designing for concentrator

Liu Dian

(ChangshaEngineeringandResearchInstituteLtdofNonferrousMetallurgy,Changsha410011,China)

From the economical and safe aspects, the paper analyzes the general plane of mining process industrial sites and retaining walls, as well as the vertical design, and researches the location, type selection precautions of the retaining walls, so as to provide scientific, reasonable and economical ideas for the construction of mining process industrial sites.

mining process industrial sites, stair, retaining wall, general plane

2015-02-01

劉 典(1986- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0080-03

TU476.4

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