浅谈加筋土挡墙拦渣坝对煤矸石渣场的防护

2017-04-11曾强

四川水泥 2017年2期

关键词：渣场煤矸石挡土墙

曾强

（上海浦东建筑设计研究院有限公司四川分公司四川成都 610000）

浅谈加筋土挡墙拦渣坝对煤矸石渣场的防护

曾强

（上海浦东建筑设计研究院有限公司四川分公司四川成都 610000）

本文拟建沿江沟煤矸石渣场位于攀枝花市西区金沙江南岸，紧邻法拉大桥。根据现场踏勘，拟建渣场拦渣坝的地形地貌位于一个形似箕斗形沟谷中。拟建拦渣坝靠近谷口，坝长约100m，坝高25～30米。坝址以两侧的山肩为边界。拟建坝体的右下方为环保部门设计并正在施工的排洪通道和污水处理场。本文首先阐述了项目地质概况，接着针对结构型式方案比较、加筋土挡墙施工要点以及煤矸石检测等方面进行研究。希望对于其他相关人士具有重要指导作用。

加筋土挡墙；拦渣坝；煤矸石渣场

一、项目地质概况

场地总体属中低山构造剥蚀地貌，沟谷、斜坡地形。原始地形为多条冲沟组成，目前已堆积大量煤矸石。拟建坝址位置地形为“V”形双面斜坡地形，场地内高程介于1058.00～1111.00m，相对高差约53m，地形坡度在15°～30°之间，局部地段大于50°，坝基及左坝肩已被煤矸石覆盖，右坝肩基岩出露情况较好。

1、项目地质构造

勘察区域处于川滇南北向构造带的中段，主要由南北向的安宁河断裂带、磨盘山断裂带、昔格达断裂带、纳拉箐断裂及倮果断裂及其相伴生的北西向和北东向的压扭性断层组成。这些区域大的地质构造在形成过程中对整个凉山州地区和攀枝花地区都产生过重要影响，但在近期没有明显活动迹象，勘察区虽然地处断裂构造发育地区，但场内无断裂通过，属于相对稳定区。

2、不良地质作用

通过野外地质调查，未发现拦渣坝区有崩塌、滑坡、泥石流等不良地质作用。勘察深度内未发现有影响坝安全的不利埋藏物。勘察深度范围内未发现有液化土。

3、地震效应

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）及国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），库区抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第二组，设计基本地震加速度值为 0.1g，场地土类别属Ⅱ类，地震动反应谱特征周期为0.40s。

4、拦渣坝基、坝肩持力层选择

拦渣坝基下伏基岩为三叠系大荞地组(T3dq)砂岩，属软-较坚硬岩，强风化岩体完整性较差，岩体质量为Ⅳ级，强度较高，埋藏深度较浅，可作为坝基持力层。中风化岩体质量为Ⅱ～Ⅲ级，完整性较好，强度高，岩体承载力高，抗滑、抗变形能力较强，为拦渣坝基持力层的最优选择，根据拦渣坝型对地基条件的要求，建议采用强风化岩体为坝基持力层，但需将表层风化较严重，岩体较破碎的岩体清除，同时在坝轴线处采用中风化岩体为持力层。修筑坝时，为增加拦渣坝体底部与岩石的摩阻力，建议在岩石表层内开凿逆（坡）向台坎。

拦渣坝(坝)右肩位置上覆厚0.60～3.10m的坡洪积碎石层，此层均匀性较差，含碎石、角砾 20～30%，必须予以清除。坝左肩为强风化砂岩，强度及承载力均较好。根据坝型对基础条件的要求，左右肩宜选择强风化砂岩作为持力层，强风化砂岩地层的透水性较好，修建时需做好防渗措施。

二、结构型式方案比较

在方案设计阶段，我公司对该挡墙做了两种方案比较，分别是：煤矸石注浆坝和加筋土挡墙；

但经结构计算，煤矸石注浆坝难以承担渣场煤矸石的侧压力，因此，我公司选择了加筋土挡墙与衡重式路肩墙结合的方式对渣场进行防护；

结构形式选择：

挡墙两侧采用衡重式路肩墙，中间部分采用路肩式加筋土结构，现浇C15片石砼重力式基础。预制安装C25钢筋混凝土面板，加筋带采用CAT30020C钢塑复合拉筋带的技术指标为计算依据，挡墙采用砂砾状煤矸石填料；并对渣场东南侧的涵洞作需接长处理。

四、加筋土挡墙结构

加筋土由填土和填土中布置一定的筋带（或筋网）以及墙面板三部分组成。它是法国工程师亨利•维达尔在1963年发明的，主要用于挡土墙一类的建筑物，在欧洲普及后，加拿大、日本、美国等相继引进，现已被世界上许多国家采用。

1.构造

加筋土挡土墙的构造可分为墙身、基础、填料、排水和接缝等几个方面。

1.1 墙身。加筋土挡土墙的墙面用混凝土预制板拼装。混凝土面板不易腐蚀，使用寿命长，因而获得广泛使用。拉筋可用钢带（分光面和有肋两种，常镀锌防锈）、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带和多孔废钢片等。一般拉筋的横向间距为0.5～1.0m，最大不超过 1.5m，竖向间距为 0.25～0.75m。拉筋尺寸由加筋体内部稳定和外稳定的计算确定，但其最小长度为3m并满足0.4倍加筋体高度的要求。

1.2 基础。加筋土挡土墙基础，应视地形、地质条件，埋设足够的深度，以保证挡土墙的稳定性。

1.3 填料。加筋土挡土墙墙后填料是加筋体的主体材料，由它与筋带产生摩擦力，填料宜采用透水性好的砂砾或碎石材料。

1.4 排水。加筋土挡土墙必须做好挡土墙及其附近的排水设计。例如设置截水（排水）沟、夯实地表松土和铺封闭层等，用来防止雨水和地表径流下渗，以免地基承载力下降、墙后推力增大和拉筋腐蚀加速。

1.5 接缝。为避免地基不均匀沉降而给墙身受力带来不利影响，在地基性质和墙高等情况突变处，应设置沉降缝。

2.布置

在设置加筋土挡土墙的地段，应根据墙址处的地形、地质和水文等情况，考虑材料来源和施工条件，结合技术经济比较，进行挡土墙的布置和设计。布置一般包括横向和纵向两方面。横向布置：在路基横断面图上选定挡土墙的位置，确定墙身断面，拟定排水设施，指定墙后填料等。纵向布置：在墙址纵断面图上进行，内容有：（1）要明确挡土墙所具有的长度以及墙体的起止点，并且要确定出墙和路基以及其他结构物的连接形式。可以将墙体渗入到山坡之内，也可以将墙体和路堤通过锥坡的形式进行连接。（2）根据所具有的地基以及地形来实施分段，明确出深降缝所在的位置。（3）明确不同区域挡土墙基础所在。如果墙趾所在处地面具有纵坡，那么要保证挡土墙基底纵坡在5%以下；如果地基为岩石，那么为了降低开挖量可以在纵向形成台阶，并且要根据地形的情况进行尺寸的变更，但是要保证高宽比在1:2以下。

五、煤矸石检测

西区煤矸石渣场较多，渣场多位于沟谷两侧的坡体上，弃渣易滚入沟谷，在雨季易形成滑坡或泥石流，对沟谷下游造成威胁，破坏和污染环境。为有利于环境保护及沟谷下游的保护，拟对渣场修建挡渣坝，坝体材料利用本渣场的煤矸石。由攀枝花天誉工程检测有限公司对煤矸石进行可行性分析和施工参数试验，本次试验分为室内试验和现场试验两部分进行，2008年7月10日开始进行室内试验，2008年8月18日开始进行现场试验。历时3个月完成全部试验工作。

检测试验结果：本次进行了不同压实度下、在天然状态和浸水状态两种状态下的煤矸石渣填料的C、Ф值。其结果如下：

(1)、压实度90%，天然状态：C=20.0Mpa,Ф=25.7·

浸水状态：C=12.0Mpa,Ф=23.5·

(2)、压实度93%，天然状态：C=19.0Mpa,Ф=33.2·

浸水状态：C=11.0Mpa,Ф=30.3·

(3)、压实度95%，天然状态：C=28.0Mpa,Ф=36.4·

浸水状态：C=23.0Mpa,Ф=33.1·

经检测，煤矸石可用作挡墙填料。

六、加筋土挡墙施工要点由于加筋土挡墙较一般支挡结构特殊，填料本身就是挡墙的一部份，对填料的选择和填筑施工工艺要求较高。在施工过程中，除必须按照《公路加筋土工程施工技术规范》、《公路桥梁施工技术规范》的相关要求外，还应注意以下施工要点：

1、材料

1.1 拉筋带：为保证加筋体的稳定根据设计要求，所采用的筋带应符合现行国家标准《公路土工合成材料土工加筋带》（JT/T 517-2004）对钢塑复合加筋带的相关规定。其尺寸规格为30.0mmX2.0mm。单根断裂拉力≥12.0KN，极限抗拉强度≥150MPa,d断裂伸长率≤3%，偏斜率≤5mm/m，与填料的似摩擦系数≥0.4。同时，加筋带须具有良好的抗老化性能的。

1.2 填料：用于加筋土挡墙的填料除必须符合路基一般填料要求外，宜优先选用级配良好的砾碎石类土及砂类土，其内摩擦角应大于35度。严禁采用白垩土、硅藻土、腐质土等不良地质土作为填料。填料颗粒粒径不应大于填料压实厚度的2/3，且最大粒径不得超过15cm。并在施工填筑过程中应控制填料的含水量。

1.3 填缝料：沉降缝应采用沥青木板、沥青麻絮等填塞。

2、构件

2.1 面板：应采用C25混凝土进行预制，宜采用钢模。要求外光内实，外形轮廓清晰，线条顺直，不得有露筋、翘曲、掉角。预留钢拉环应采用套管防腐。预制的面板边长误差应≤±5mm，对角线误差应≤±1mm，平整度允许误差应≤±4mm，预留孔误差应±≤3mm。预留孔是关键受力部位，孔的棱角要圆滑光洁，严禁人工凿补。

2.2 帽石：现浇或预制均可，但需满足栏杆设计安装要求。

2.3 其余构件如地梁、压顶等施工均应满足《公路桥涵施工技术规范》（JTJ 041-2000）