浅谈受煤坑高挡土墙结构设计
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摘 要：在受煤坑的侧边缘要进行高挡土墙支撑处理，设计中要把高挡土墙与受煤坑看作为一个整体。受煤坑高挡土墙结构设计中有很多种设计方案，但最终采用扶壁式挡土墙视为最佳的设计方案。扶壁式挡土墙利用人工复核与软件计算的方式最终确定了挡土墙各环节中的尺寸，并且对挡土墙的裂缝宽度进行了验证，确保挡土墙的数据具有可靠性与严谨性，同时在受煤坑与挡土墙整体设计时需要注意的问题进行了优化与完善。
关键词： 受煤坑;高挡土墙;结构设计
中图分类号：U417 文献标志码：A
受煤坑是指为接受来煤工作临时储存的一种工业建筑结构，当储煤场与卸煤场进行分开建设时，就需要设置受煤坑。受煤坑的建筑设计框架结构一般为钢筋混凝土，并且内部要设置钢筋混凝土的漏斗。受煤坑的顶部与卸料口的出煤处底部要高于10 m，甚至有的要高于15 m～16 m，受煤坑顶部的自卸车承载量为30 t～50 t左右，有的承载量会更大，甚至高达百吨以上。如果自卸车的往返频率过高，受煤坑所承受的侧压力会更大。因此，对受煤坑挡土墙结构进行设计要确保其合理性与安全性。
1 对多种挡土墙设计方案进行比较
常用挡土墙的结构分为悬臂式挡土墙、重力式挡土墙、锚杆式挡土墙、加筋土挡土墙、扶壁式挡土墙等，挡土墙主要是支撑土体、填土，为了防止土体、填土的变形而设计的一种工程的构筑物。
1.1 悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙是属于一种轻型的支挡结构，主要采用的材料是钢筋混凝土，结构由墙趾板、竖壁、墙踵板3个部分组成。为了保持墙身的稳定性，主要依靠自身的重力與底板以上的填土重量来保持平衡，由于受钢筋混凝土的受力性能影响，墙身断面逐渐变小，抗压性变强。但是悬臂式挡土墙的缺点是，挡土墙较高时，竖壁下部的弯曲程度会越来越大，钢筋就会越来越费，产生的经济费用要比其他的设计方案花费得多。
1.2 重力式挡土墙
悬臂式挡土墙主要是依靠自身的重力维持稳定，在工程建筑中应用比较广泛，悬臂式挡土墙使用的材料是块石砌筑。悬臂式挡土主要的特点有：结构比较简单、施工比较方便、操作方便、取材快捷等。悬臂式挡土墙对墙壁的主要要求可以采取不同的挡墙式，包括直立式挡墙、倾斜式挡墙、衡重式挡墙和仰斜式挡墙等类型。
1.3 锚杆式挡土墙
对于锚杆在结构建筑材料选择时会采用钢筋与钢丝束，主要是由挡板、肋柱、锚杆组成，让锚杆固定在岩体内来支撑肋柱。适用的挡土墙一般小于12 m，墙背为挖方的工程，上下墙之间的宽度一般不小于1.5 m的平台，每级多级墙的高度要一般小于8 m。锚杆式挡土墙更加适用于开挖的困难区域。
1.4 加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是一种土中拉筋的复合土，利用土与拉筋之间摩擦产生的作用，来给土体进行改善，从而提高土体的稳定性。此外，加筋土挡土墙是由拉筋、墙面板、填土支挡、连接件组成，适用于地形宽敞、平坦的工程建筑上。对加筋土挡土墙的结构进行设计时，要求多级墙的高度每级不要超过12 m，上下墙之间的宽度设置不小于1.0 m的平台，才能体现出加筋土挡土墙的特征。
1.5 扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙具有极强的抗弯能力，并且体型轻巧方便，适应于重要的工程上，并且扶壁式挡土墙是悬臂式挡土墙，其结构组成由墙趾板、竖壁、墙踵板、扶壁四部分组成，每隔一定的距离把墙踵板与竖壁相连接。扶壁式挡土墙与其他4种挡土墙类型相比较，比悬臂式挡土墙的受力要好，比悬臂式挡土墙经济实惠。
在挡土墙的回填中，对受煤坑的细砂填充要具有分布性，但是强度比较低;粉砂是强度比较中等，但是垂直性比较差;火烧岩的平面度与垂直性都较好，并且分布的范围及其广泛，因此在选择填土料时要进行科学合理地选择。
2 受煤坑高挡土墙结构设计
为了能够更好地确保受煤坑的挡土墙结构的稳定性，在结构设计时要把受煤坑与挡土墙作为一体进行结构设计，同时在设计时要注意扶壁的墙趾板与受煤坑的基础进行重合，提高工程的承载力。在设计结构时要考虑扶壁式挡土墙承受的土压力，其中土压力包括水平压力与竖向压力，使受煤坑的基础不受奥土力的影响，要确保产生的内力相互不受到影响，明确地进行受力分工。如果扶壁式挡土墙的设计长度为15 m，就要根据相关工程的技术规范进行设计与操作，在对挡土墙的结构设计过程中，不再需要对伸缩缝进行设置，而是要对采用的混凝土钢筋的直径、选择的材料有具体的要求，从而确保受煤坑的框架结构具有整体性。
2.1 扶壁式挡土墙的设计特点
竖壁主要是以底板及扶壁作为支撑点，进行三面支撑，当竖壁的高度与扶壁之间的距离大于等于2时，要按照单向板进行计算，注意到底板连接数与竖壁之间的固定弯矩。与之相反，距离小于2时，要按照顶面自由的三面支撑板与三面固定进行计算。主要是由于竖壁土体产生的侧压力是由上而下逐渐的产生的，所以竖壁的水平弯矩也是由上而下逐渐增加，同时竖壁土体产生的内力也会相应的产生变化，进行增加。对于墙趾板的计算要忽略少量的土重及被动土产生的压力，在土压力的作用下要对墙趾板向上弯曲，这样墙趾板就可以固定在竖壁的悬臂板上进行计算。此外，竖壁扶壁就犹如一个整体的悬臂式的梯形梁一样，两者之间存在着一定的联系。
2.2 对扶壁式挡土墙的计算
在进行扶壁式挡土墙设计时，要严格按照相关技术规范进行，对于扶壁两侧之间的距离，取挡土墙高度的1/3～1/2，扶壁的厚度取扶壁间距的1/8～1/6，根据相关工程技术规范要求，挡土墙裂缝宽度不应大于0.2 mm，背面的裂缝宽度不应大于0.3 mm。扶壁式挡土墙抗倾覆性与抗滑移性的计算公式都要根据相关的技术规范进行验算，如果墙趾板根部产生的弯矩较大，那么竖面板产生的弯矩就会跟着变大，同时裂缝宽度就会大于工程设计的0.2 mm，经过多次验算，使数据能够更加符合标准。根据扶壁式挡土墙组成的结构，验证了裂缝宽度应不要大于0.2 mm，背面的裂缝宽度都不要大于0.3 mm。在挡土墙建筑结构的设计中，要对整体的高度进行设计，如果挡土墙建筑的高度过高，就会导致承受的压力变大，针对这一问题采取解决的方案就是要减小扶壁的间距，才能减少扶壁厚度，更好地满足裂缝宽度的要求，使扶壁厚度逐渐减小。
2.3 扶壁式挡土墙回填材料的选择与防护措施
关于扶壁式挡土墙的回填工作，对材料的选择有一定的要求，并且要做好相关的防护措施。首先是对扶壁式挡土墙的回填材料的选择，要选择透水性好的材料进行回填，不要选择耕植土、淤泥、膨胀土等材料进行回填，避免在验收工作中出现质量不合格的问题。此外，挡土墙具有一定的高度，由于雨水的渗入会使挡土墙的侧压力加大，土的抗剪系数就会降低。因此，也要对雨水的渗入工作做好防范措施，主要是在结构设计时每隔一定的距离设置具有规格的排水孔，排水孔的规格要求是根据工程设计中的要求进行选择，在做好排水的同时还要做好外泄的工作。
3 结语
综上所述，受煤坑高挡土墙结构设计具有多种形式，为了确保受煤坑挡土墙的计算及分析结果的可靠性与严谨性，采用扶壁式挡土墙，其计算数据主要是采用人工复核与计算机相结合的方法，更加确保了计算结果的准确性，为挡土墙的结构设计提供了科学性。由于扶壁式挡土墙具有一定的特点，更加符合受煤坑高挡土墙的设计需求。
参考文献
[1]刘健康，张振宇.受煤坑高挡土墙结构设计探讨[J].煤炭工程，2017，49（10）：69-72.
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