淺談加筋土擋墻攔渣壩對煤矸石渣場的防護(hù)

曾 強

（上海浦東建筑設(shè)計研究院有限公司四川分公司 四川成都 610000）

淺談加筋土擋墻攔渣壩對煤矸石渣場的防護(hù)

曾 強

（上海浦東建筑設(shè)計研究院有限公司四川分公司 四川成都 610000）

本文擬建沿江溝煤矸石渣場位于攀枝花市西區(qū)金沙江南岸，緊鄰法拉大橋。根據(jù)現(xiàn)場踏勘，擬建渣場攔渣壩的地形地貌位于一個形似箕斗形溝谷中。擬建攔渣壩靠近谷口，壩長約100m，壩高25～30米。壩址以兩側(cè)的山肩為邊界。擬建壩體的右下方為環(huán)保部門設(shè)計并正在施工的排洪通道和污水處理場。本文首先闡述了項目地質(zhì)概況，接著針對結(jié)構(gòu)型式方案比較、加筋土擋墻施工要點以及煤矸石檢測等方面進(jìn)行研究。希望對于其他相關(guān)人士具有重要指導(dǎo)作用。

加筋土擋墻；攔渣壩；煤矸石渣場

一、項目地質(zhì)概況

場地總體屬中低山構(gòu)造剝蝕地貌，溝谷、斜坡地形。原始地形為多條沖溝組成，目前已堆積大量煤矸石。擬建壩址位置地形為“V”形雙面斜坡地形，場地內(nèi)高程介于1058.00～1111.00m，相對高差約53m，地形坡度在15°～30°之間，局部地段大于50°，壩基及左壩肩已被煤矸石覆蓋，右壩肩基巖出露情況較好。

1、項目地質(zhì)構(gòu)造

勘察區(qū)域處于川滇南北向構(gòu)造帶的中段，主要由南北向的安寧河斷裂帶、磨盤山斷裂帶、昔格達(dá)斷裂帶、納拉箐斷裂及倮果斷裂及其相伴生的北西向和北東向的壓扭性斷層組成。這些區(qū)域大的地質(zhì)構(gòu)造在形成過程中對整個涼山州地區(qū)和攀枝花地區(qū)都產(chǎn)生過重要影響，但在近期沒有明顯活動跡象，勘察區(qū)雖然地處斷裂構(gòu)造發(fā)育地區(qū)，但場內(nèi)無斷裂通過，屬于相對穩(wěn)定區(qū)。

2、不良地質(zhì)作用

通過野外地質(zhì)調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)攔渣壩區(qū)有崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)作用?？辈焐疃葍?nèi)未發(fā)現(xiàn)有影響壩安全的不利埋藏物?？辈焐疃确秶鷥?nèi)未發(fā)現(xiàn)有液化土。

3、地震效應(yīng)

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011-2001）及國家地震局頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2001），庫區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第二組，設(shè)計基本地震加速度值為 0.1g，場地土類別屬Ⅱ類，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40s。

4、攔渣壩基、壩肩持力層選擇

攔渣壩基下伏基巖為三疊系大蕎地組(T3dq)砂巖，屬軟-較堅硬巖，強風(fēng)化巖體完整性較差，巖體質(zhì)量為Ⅳ級，強度較高，埋藏深度較淺，可作為壩基持力層。中風(fēng)化巖體質(zhì)量為Ⅱ～Ⅲ級，完整性較好，強度高，巖體承載力高，抗滑、抗變形能力較強，為攔渣壩基持力層的最優(yōu)選擇，根據(jù)攔渣壩型對地基條件的要求，建議采用強風(fēng)化巖體為壩基持力層，但需將表層風(fēng)化較嚴(yán)重，巖體較破碎的巖體清除，同時在壩軸線處采用中風(fēng)化巖體為持力層。修筑壩時，為增加攔渣壩體底部與巖石的摩阻力，建議在巖石表層內(nèi)開鑿逆（坡）向臺坎。

攔渣壩(壩)右肩位置上覆厚0.60～3.10m的坡洪積碎石層，此層均勻性較差，含碎石、角礫 20～30%，必須予以清除。壩左肩為強風(fēng)化砂巖，強度及承載力均較好。根據(jù)壩型對基礎(chǔ)條件的要求，左右肩宜選擇強風(fēng)化砂巖作為持力層，強風(fēng)化砂巖地層的透水性較好，修建時需做好防滲措施。

二、結(jié)構(gòu)型式方案比較

在方案設(shè)計階段，我公司對該擋墻做了兩種方案比較，分別是：煤矸石注漿壩和加筋土擋墻；

但經(jīng)結(jié)構(gòu)計算，煤矸石注漿壩難以承擔(dān)渣場煤矸石的側(cè)壓力，因此，我公司選擇了加筋土擋墻與衡重式路肩墻結(jié)合的方式對渣場進(jìn)行防護(hù)；

結(jié)構(gòu)形式選擇：

擋墻兩側(cè)采用衡重式路肩墻，中間部分采用路肩式加筋土結(jié)構(gòu)，現(xiàn)澆C15片石砼重力式基礎(chǔ)。預(yù)制安裝C25鋼筋混凝土面板，加筋帶采用CAT30020C鋼塑復(fù)合拉筋帶的技術(shù)指標(biāo)為計算依據(jù)，擋墻采用砂礫狀煤矸石填料；并對渣場東南側(cè)的涵洞作需接長處理。

四、加筋土擋墻結(jié)構(gòu)

加筋土由填土和填土中布置一定的筋帶（或筋網(wǎng)）以及墻面板三部分組成。它是法國工程師亨利?維達(dá)爾在1963年發(fā)明的，主要用于擋土墻一類的建筑物，在歐洲普及后，加拿大、日本、美國等相繼引進(jìn)，現(xiàn)已被世界上許多國家采用。

1.構(gòu)造

加筋土擋土墻的構(gòu)造可分為墻身、基礎(chǔ)、填料、排水和接縫等幾個方面。

1.1 墻身。加筋土擋土墻的墻面用混凝土預(yù)制板拼裝。混凝土面板不易腐蝕，使用壽命長，因而獲得廣泛使用。拉筋可用鋼帶（分光面和有肋兩種，常鍍鋅防銹）、鋼筋混凝土帶、聚丙烯土工帶和多孔廢鋼片等。一般拉筋的橫向間距為0.5～1.0m，最大不超過 1.5m，豎向間距為 0.25～0.75m。拉筋尺寸由加筋體內(nèi)部穩(wěn)定和外穩(wěn)定的計算確定，但其最小長度為3m并滿足0.4倍加筋體高度的要求。

1.2 基礎(chǔ)。加筋土擋土墻基礎(chǔ)，應(yīng)視地形、地質(zhì)條件，埋設(shè)足夠的深度，以保證擋土墻的穩(wěn)定性。

1.3 填料。加筋土擋土墻墻后填料是加筋體的主體材料，由它與筋帶產(chǎn)生摩擦力，填料宜采用透水性好的砂礫或碎石材料。

1.4 排水。加筋土擋土墻必須做好擋土墻及其附近的排水設(shè)計。例如設(shè)置截水（排水）溝、夯實地表松土和鋪封閉層等，用來防止雨水和地表徑流下滲，以免地基承載力下降、墻后推力增大和拉筋腐蝕加速。

1.5 接縫。為避免地基不均勻沉降而給墻身受力帶來不利影響，在地基性質(zhì)和墻高等情況突變處，應(yīng)設(shè)置沉降縫。

2.布置

在設(shè)置加筋土擋土墻的地段，應(yīng)根據(jù)墻址處的地形、地質(zhì)和水文等情況，考慮材料來源和施工條件，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟比較，進(jìn)行擋土墻的布置和設(shè)計。布置一般包括橫向和縱向兩方面。橫向布置：在路基橫斷面圖上選定擋土墻的位置，確定墻身斷面，擬定排水設(shè)施，指定墻后填料等。縱向布置：在墻址縱斷面圖上進(jìn)行，內(nèi)容有：（1）要明確擋土墻所具有的長度以及墻體的起止點，并且要確定出墻和路基以及其他結(jié)構(gòu)物的連接形式?？梢詫w滲入到山坡之內(nèi)，也可以將墻體和路堤通過錐坡的形式進(jìn)行連接。（2）根據(jù)所具有的地基以及地形來實施分段，明確出深降縫所在的位置。（3）明確不同區(qū)域擋土墻基礎(chǔ)所在。如果墻趾所在處地面具有縱坡，那么要保證擋土墻基底縱坡在5%以下；如果地基為巖石，那么為了降低開挖量可以在縱向形成臺階，并且要根據(jù)地形的情況進(jìn)行尺寸的變更，但是要保證高寬比在1:2以下。

五、煤矸石檢測

西區(qū)煤矸石渣場較多，渣場多位于溝谷兩側(cè)的坡體上，棄渣易滾入溝谷，在雨季易形成滑坡或泥石流，對溝谷下游造成威脅，破壞和污染環(huán)境。為有利于環(huán)境保護(hù)及溝谷下游的保護(hù)，擬對渣場修建擋渣壩，壩體材料利用本渣場的煤矸石。由攀枝花天譽工程檢測有限公司對煤矸石進(jìn)行可行性分析和施工參數(shù)試驗，本次試驗分為室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗兩部分進(jìn)行，2008年7月10日開始進(jìn)行室內(nèi)試驗，2008年8月18日開始進(jìn)行現(xiàn)場試驗。歷時3個月完成全部試驗工作。

檢測試驗結(jié)果：本次進(jìn)行了不同壓實度下、在天然狀態(tài)和浸水狀態(tài)兩種狀態(tài)下的煤矸石渣填料的C、Ф值。其結(jié)果如下：

(1)、壓實度90%，天然狀態(tài)：C=20.0Mpa,Ф=25.7·

浸水狀態(tài)：C=12.0Mpa,Ф=23.5·

(2)、壓實度93%，天然狀態(tài)：C=19.0Mpa,Ф=33.2·

浸水狀態(tài)：C=11.0Mpa,Ф=30.3·

(3)、壓實度95%，天然狀態(tài)：C=28.0Mpa,Ф=36.4·

浸水狀態(tài)：C=23.0Mpa,Ф=33.1·

經(jīng)檢測，煤矸石可用作擋墻填料。

六、加筋土擋墻施工要點由于加筋土擋墻較一般支擋結(jié)構(gòu)特殊，填料本身就是擋墻的一部份，對填料的選擇和填筑施工工藝要求較高。在施工過程中，除必須按照《公路加筋土工程施工技術(shù)規(guī)范》、《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求外，還應(yīng)注意以下施工要點：

1、材料

1.1 拉筋帶：為保證加筋體的穩(wěn)定根據(jù)設(shè)計要求，所采用的筋帶應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《公路土工合成材料 土工加筋帶》（JT/T 517-2004）對鋼塑復(fù)合加筋帶的相關(guān)規(guī)定。其尺寸規(guī)格為30.0mmX2.0mm。單根斷裂拉力≥12.0KN，極限抗拉強度≥150MPa,d斷裂伸長率≤3%，偏斜率≤5mm/m，與填料的似摩擦系數(shù)≥0.4。同時，加筋帶須具有良好的抗老化性能的。

1.2 填料： 用于加筋土擋墻的填料除必須符合路基一般填料要求外，宜優(yōu)先選用級配良好的礫碎石類土及砂類土，其內(nèi)摩擦角應(yīng)大于35度。嚴(yán)禁采用白堊土、硅藻土、腐質(zhì)土等不良地質(zhì)土作為填料。填料顆粒粒徑不應(yīng)大于填料壓實厚度的2/3，且最大粒徑不得超過15cm。并在施工填筑過程中應(yīng)控制填料的含水量。

1.3 填縫料：沉降縫應(yīng)采用瀝青木板、瀝青麻絮等填塞。

2、構(gòu)件

2.1 面板： 應(yīng)采用C25混凝土進(jìn)行預(yù)制，宜采用鋼模。要求外光內(nèi)實，外形輪廓清晰，線條順直，不得有露筋、翹曲、掉角。預(yù)留鋼拉環(huán)應(yīng)采用套管防腐。預(yù)制的面板邊長誤差應(yīng)≤±5mm，對角線誤差應(yīng)≤±1mm，平整度允許誤差應(yīng)≤±4mm，預(yù)留孔誤差應(yīng)±≤3mm。 預(yù)留孔是關(guān)鍵受力部位，孔的棱角要圓滑光潔，嚴(yán)禁人工鑿補。

2.2 帽石：現(xiàn)澆或預(yù)制均可，但需滿足欄桿設(shè)計安裝要求。

2.3 其余構(gòu)件如地梁、壓頂?shù)仁┕ぞ鶓?yīng)滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ 041-2000）

七、結(jié)語

目前，攀枝花西區(qū)沿江溝煤矸石渣場加筋土擋墻攔渣壩已經(jīng)竣工，經(jīng)過近 5年的使用情況來看，該攔渣壩對煤矸石渣場起到了很好的保護(hù)作用。

[1]梁雄杰.加筋土擋土墻墻面淺論[J].今日南國(中旬刊)，2010-09-25

[2]毛景云.加筋土擋土墻的應(yīng)用[J].價值工程,2010-01-08

[3]魏明招.加筋技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J].交通科技與經(jīng)濟，2006-01-05

[4]陳進(jìn).南水北調(diào)東線一期工程淮陰三站工程地質(zhì)勘察分析[J].中國勘察設(shè)計，2012-10-15

G322

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1007-6344（2017）02-0281-02

曾強 男（1980-10）本科 工程師 主要從事市政路橋設(shè)計工作。