淺談受煤坑高擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

王秀華

摘? 要：在受煤坑的側(cè)邊緣要進(jìn)行高擋土墻支撐處理，設(shè)計中要把高擋土墻與受煤坑看作為一個整體。受煤坑高擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中有很多種設(shè)計方案，但最終采用扶壁式擋土墻視為最佳的設(shè)計方案。扶壁式擋土墻利用人工復(fù)核與軟件計算的方式最終確定了擋土墻各環(huán)節(jié)中的尺寸，并且對擋土墻的裂縫寬度進(jìn)行了驗(yàn)證，確保擋土墻的數(shù)據(jù)具有可靠性與嚴(yán)謹(jǐn)性，同時在受煤坑與擋土墻整體設(shè)計時需要注意的問題進(jìn)行了優(yōu)化與完善。

關(guān)鍵詞： 受煤坑;高擋土墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：U417? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

受煤坑是指為接受來煤工作臨時儲存的一種工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)，當(dāng)儲煤場與卸煤場進(jìn)行分開建設(shè)時，就需要設(shè)置受煤坑。受煤坑的建筑設(shè)計框架結(jié)構(gòu)一般為鋼筋混凝土，并且內(nèi)部要設(shè)置鋼筋混凝土的漏斗。受煤坑的頂部與卸料口的出煤處底部要高于10 m，甚至有的要高于15 m～16 m，受煤坑頂部的自卸車承載量為30 t～50 t左右，有的承載量會更大，甚至高達(dá)百噸以上。如果自卸車的往返頻率過高，受煤坑所承受的側(cè)壓力會更大。因此，對受煤坑擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計要確保其合理性與安全性。

1 對多種擋土墻設(shè)計方案進(jìn)行比較

常用擋土墻的結(jié)構(gòu)分為懸臂式擋土墻、重力式擋土墻、錨桿式擋土墻、加筋土擋土墻、扶壁式擋土墻等，擋土墻主要是支撐土體、填土，為了防止土體、填土的變形而設(shè)計的一種工程的構(gòu)筑物。

1.1 懸臂式擋土墻

懸臂式擋土墻是屬于一種輕型的支擋結(jié)構(gòu)，主要采用的材料是鋼筋混凝土，結(jié)構(gòu)由墻趾板、豎壁、墻踵板3個部分組成。為了保持墻身的穩(wěn)定性，主要依靠自身的重力與底板以上的填土重量來保持平衡，由于受鋼筋混凝土的受力性能影響，墻身斷面逐漸變小，抗壓性變強(qiáng)。但是懸臂式擋土墻的缺點(diǎn)是，擋土墻較高時，豎壁下部的彎曲程度會越來越大，鋼筋就會越來越費(fèi)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用要比其他的設(shè)計方案花費(fèi)得多。

1.2 重力式擋土墻

懸臂式擋土墻主要是依靠自身的重力維持穩(wěn)定，在工程建筑中應(yīng)用比較廣泛，懸臂式擋土墻使用的材料是塊石砌筑。懸臂式擋土主要的特點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)比較簡單、施工比較方便、操作方便、取材快捷等。懸臂式擋土墻對墻壁的主要要求可以采取不同的擋墻式，包括直立式擋墻、傾斜式擋墻、衡重式擋墻和仰斜式擋墻等類型。

1.3 錨桿式擋土墻

對于錨桿在結(jié)構(gòu)建筑材料選擇時會采用鋼筋與鋼絲束，主要是由擋板、肋柱、錨桿組成，讓錨桿固定在巖體內(nèi)來支撐肋柱。適用的擋土墻一般小于12 m，墻背為挖方的工程，上下墻之間的寬度一般不小于1.5 m的平臺，每級多級墻的高度要一般小于8 m。錨桿式擋土墻更加適用于開挖的困難區(qū)域。

1.4 加筋土擋土墻

加筋土擋土墻是一種土中拉筋的復(fù)合土，利用土與拉筋之間摩擦產(chǎn)生的作用，來給土體進(jìn)行改善，從而提高土體的穩(wěn)定性。此外，加筋土擋土墻是由拉筋、墻面板、填土支擋、連接件組成，適用于地形寬敞、平坦的工程建筑上。對加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計時，要求多級墻的高度每級不要超過12 m，上下墻之間的寬度設(shè)置不小于1.0 m的平臺，才能體現(xiàn)出加筋土擋土墻的特征。

1.5 扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻具有極強(qiáng)的抗彎能力，并且體型輕巧方便，適應(yīng)于重要的工程上，并且扶壁式擋土墻是懸臂式擋土墻，其結(jié)構(gòu)組成由墻趾板、豎壁、墻踵板、扶壁四部分組成，每隔一定的距離把墻踵板與豎壁相連接。扶壁式擋土墻與其他4種擋土墻類型相比較，比懸臂式擋土墻的受力要好，比懸臂式擋土墻經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

在擋土墻的回填中，對受煤坑的細(xì)砂填充要具有分布性，但是強(qiáng)度比較低;粉砂是強(qiáng)度比較中等，但是垂直性比較差;火燒巖的平面度與垂直性都較好，并且分布的范圍及其廣泛，因此在選擇填土料時要進(jìn)行科學(xué)合理地選擇。

2 受煤坑高擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了能夠更好地確保受煤坑的擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計時要把受煤坑與擋土墻作為一體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時在設(shè)計時要注意扶壁的墻趾板與受煤坑的基礎(chǔ)進(jìn)行重合，提高工程的承載力。在設(shè)計結(jié)構(gòu)時要考慮扶壁式擋土墻承受的土壓力，其中土壓力包括水平壓力與豎向壓力，使受煤坑的基礎(chǔ)不受奧土力的影響，要確保產(chǎn)生的內(nèi)力相互不受到影響，明確地進(jìn)行受力分工。如果扶壁式擋土墻的設(shè)計長度為15 m，就要根據(jù)相關(guān)工程的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計與操作，在對擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，不再需要對伸縮縫進(jìn)行設(shè)置，而是要對采用的混凝土鋼筋的直徑、選擇的材料有具體的要求，從而確保受煤坑的框架結(jié)構(gòu)具有整體性。

2.1 扶壁式擋土墻的設(shè)計特點(diǎn)

豎壁主要是以底板及扶壁作為支撐點(diǎn)，進(jìn)行三面支撐，當(dāng)豎壁的高度與扶壁之間的距離大于等于2時，要按照單向板進(jìn)行計算，注意到底板連接數(shù)與豎壁之間的固定彎矩。與之相反，距離小于2時，要按照頂面自由的三面支撐板與三面固定進(jìn)行計算。主要是由于豎壁土體產(chǎn)生的側(cè)壓力是由上而下逐漸的產(chǎn)生的，所以豎壁的水平彎矩也是由上而下逐漸增加，同時豎壁土體產(chǎn)生的內(nèi)力也會相應(yīng)的產(chǎn)生變化，進(jìn)行增加。對于墻趾板的計算要忽略少量的土重及被動土產(chǎn)生的壓力，在土壓力的作用下要對墻趾板向上彎曲，這樣墻趾板就可以固定在豎壁的懸臂板上進(jìn)行計算。此外，豎壁扶壁就猶如一個整體的懸臂式的梯形梁一樣，兩者之間存在著一定的聯(lián)系。

2.2 對扶壁式擋土墻的計算

在進(jìn)行扶壁式擋土墻設(shè)計時，要嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，對于扶壁兩側(cè)之間的距離，取擋土墻高度的1/3～1/2，扶壁的厚度取扶壁間距的1/8～1/6，根據(jù)相關(guān)工程技術(shù)規(guī)范要求，擋土墻裂縫寬度不應(yīng)大于0.2 mm，背面的裂縫寬度不應(yīng)大于0.3 mm。扶壁式擋土墻抗傾覆性與抗滑移性的計算公式都要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)算，如果墻趾板根部產(chǎn)生的彎矩較大，那么豎面板產(chǎn)生的彎矩就會跟著變大，同時裂縫寬度就會大于工程設(shè)計的0.2 mm，經(jīng)過多次驗(yàn)算，使數(shù)據(jù)能夠更加符合標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)扶壁式擋土墻組成的結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了裂縫寬度應(yīng)不要大于0.2 mm，背面的裂縫寬度都不要大于0.3 mm。在擋土墻建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，要對整體的高度進(jìn)行設(shè)計，如果擋土墻建筑的高度過高，就會導(dǎo)致承受的壓力變大，針對這一問題采取解決的方案就是要減小扶壁的間距，才能減少扶壁厚度，更好地滿足裂縫寬度的要求，使扶壁厚度逐漸減小。

2.3 扶壁式擋土墻回填材料的選擇與防護(hù)措施

關(guān)于扶壁式擋土墻的回填工作，對材料的選擇有一定的要求，并且要做好相關(guān)的防護(hù)措施。首先是對扶壁式擋土墻的回填材料的選擇，要選擇透水性好的材料進(jìn)行回填，不要選擇耕植土、淤泥、膨脹土等材料進(jìn)行回填，避免在驗(yàn)收工作中出現(xiàn)質(zhì)量不合格的問題。此外，擋土墻具有一定的高度，由于雨水的滲入會使擋土墻的側(cè)壓力加大，土的抗剪系數(shù)就會降低。因此，也要對雨水的滲入工作做好防范措施，主要是在結(jié)構(gòu)設(shè)計時每隔一定的距離設(shè)置具有規(guī)格的排水孔，排水孔的規(guī)格要求是根據(jù)工程設(shè)計中的要求進(jìn)行選擇，在做好排水的同時還要做好外泄的工作。

3 結(jié)語

綜上所述，受煤坑高擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計具有多種形式，為了確保受煤坑擋土墻的計算及分析結(jié)果的可靠性與嚴(yán)謹(jǐn)性，采用扶壁式擋土墻，其計算數(shù)據(jù)主要是采用人工復(fù)核與計算機(jī)相結(jié)合的方法，更加確保了計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，為擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了科學(xué)性。由于扶壁式擋土墻具有一定的特點(diǎn)，更加符合受煤坑高擋土墻的設(shè)計需求。

參考文獻(xiàn)

[1]劉健康，張振宇.受煤坑高擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計探討[J].煤炭工程，2017，49（10）：69-72.