淺談受煤坑高擋土墻結構設計

王秀華

摘? 要：在受煤坑的側邊緣要進行高擋土墻支撐處理，設計中要把高擋土墻與受煤坑看作為一個整體。受煤坑高擋土墻結構設計中有很多種設計方案，但最終采用扶壁式擋土墻視為最佳的設計方案。扶壁式擋土墻利用人工復核與軟件計算的方式最終確定了擋土墻各環節中的尺寸，并且對擋土墻的裂縫寬度進行了驗證，確保擋土墻的數據具有可靠性與嚴謹性，同時在受煤坑與擋土墻整體設計時需要注意的問題進行了優化與完善。

關鍵詞： 受煤坑;高擋土墻;結構設計

中圖分類號：U417? ? ? 文獻標志碼：A

受煤坑是指為接受來煤工作臨時儲存的一種工業建筑結構，當儲煤場與卸煤場進行分開建設時，就需要設置受煤坑。受煤坑的建筑設計框架結構一般為鋼筋混凝土，并且內部要設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，甚至高達百噸以上。如果自卸車的往返頻率過高，受煤坑所承受的側壓力會更大。因此，對受煤坑擋土墻結構進行設計要確保其合理性與安全性。

1 對多種擋土墻設計方案進行比較

常用擋土墻的結構分為懸臂式擋土墻、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、填土的變形而設計的一種工程的構筑物。

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構，主要采用的材料是鋼筋混凝土，結構由墻趾板、豎壁、墻踵板3個部分組成。為了保持墻身的穩定性，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。但是懸臂式擋土墻的缺點是，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，產生的經濟費用要比其他的設計方案花費得多。

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定，在工程建筑中應用比較廣泛，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有：結構比較簡單、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

對于錨桿在結構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域。

1.4 加筋土擋土墻

加筋土擋土墻是一種土中拉筋的復合土，利用土與拉筋之間摩擦產生的作用，來給土體進行改善，從而提高土體的穩定性。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構進行設計時，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置不小于1.0 m的平臺，才能體現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的抗彎能力，并且體型輕巧方便，適應于重要的工程上，并且扶壁式擋土墻是懸臂式擋土墻，其結構組成由墻趾板、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，比懸臂式擋土墻經濟實惠。

在擋土墻的回填中，對受煤坑的細砂填充要具有分布性，但是強度比較低;粉砂是強度比較中等，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行科學合理地選擇。

2 受煤坑高擋土墻結構設計

為了能夠更好地確保受煤坑的擋土墻結構的穩定性，在結構設計時要把受煤坑與擋土墻作為一體進行結構設計，同時在設計時要注意扶壁的墻趾板與受煤坑的基礎進行重合，提高工程的承載力。在設計結構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，使受煤坑的基礎不受奧土力的影響，要確保產生的內力相互不受到影響，明確地進行受力分工。如果扶壁式擋土墻的設計長度為15 m，就要根據相關工程的技術規范進行設計與操作，在對擋土墻的結構設計過程中，不再需要對伸縮縫進行設置，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構具有整體性。

2.1 扶壁式擋土墻的設計特點

豎壁主要是以底板及扶壁作為支撐點，進行三面支撐，當豎壁的高度與扶壁之間的距離大于等于2時，要按照單向板進行計算，注意到底板連接數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行計算。主要是由于豎壁土體產生的側壓力是由上而下逐漸的產生的，所以豎壁的水平彎矩也是由上而下逐漸增加，同時豎壁土體產生的內力也會相應的產生變化，進行增加。對于墻趾板的計算要忽略少量的土重及被動土產生的壓力，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系。

2.2 對扶壁式擋土墻的計算

在進行扶壁式擋土墻設計時，要嚴格按照相關技術規范進行，對于扶壁兩側之間的距離，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，根據相關工程技術規范要求，擋土墻裂縫寬度不應大于0.2 mm，背面的裂縫寬度不應大于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相關的技術規范進行驗算，如果墻趾板根部產生的彎矩較大，那么豎面板產生的彎矩就會跟著變大，同時裂縫寬度就會大于工程設計的0.2 mm，經過多次驗算，使數據能夠更加符合標準。根據扶壁式擋土墻組成的結構，驗證了裂縫寬度應不要大于0.2 mm，背面的裂縫寬度都不要大于0.3 mm。在擋土墻建筑結構的設計中，要對整體的高度進行設計，如果擋土墻建筑的高度過高，就會導致承受的壓力變大，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措施

關于扶壁式擋土墻的回填工作，對材料的選擇有一定的要求，并且要做好相關的防護措施。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行回填，不要選擇耕植土、淤泥、膨脹土等材料進行回填，避免在驗收工作中出現質量不合格的問題。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壓力加大，土的抗剪系數就會降低。因此，也要對雨水的滲入工作做好防范措施，主要是在結構設計時每隔一定的距離設置具有規格的排水孔，排水孔的規格要求是根據工程設計中的要求進行選擇，在做好排水的同時還要做好外泄的工作。

3 結語

綜上所述，受煤坑高擋土墻結構設計具有多種形式，為了確保受煤坑擋土墻的計算及分析結果的可靠性與嚴謹性，采用扶壁式擋土墻，其計算數據主要是采用人工復核與計算機相結合的方法，更加確保了計算結果的準確性，為擋土墻的結構設計提供了科學性。由于扶壁式擋土墻具有一定的特點，更加符合受煤坑高擋土墻的設計需求。

參考文獻

[1]劉健康，張振宇.受煤坑高擋土墻結構設計探討[J].煤炭工程，2017，49（10）：69-72.