加筋环技术山区煤矿转运场挡土墙设计及应用

　　摘要：山区煤矿转运场的地形特点，注定了挡土墙在这一生产场所的重要重用。为有效提高挡土墙在防山洪、防滑坡、防垮基的作用。本文就如何在山区煤矿转运场挡土墙设计及应用中有效使用加筋环进行了阐述，认为在山区煤矿转动场，采用加筋环能有效提高转运场在护坡、护路等方面的效果，值得推广和应用。
　　关键词：加筋环，山区煤矿转运场，挡土墙，设计，应用
　　一、引言
　　挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙；墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙；设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙；设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基地；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。根据挡土墙稳定的机理不同，挡土墙又有很多形式，主要有重力式挡土墙、衡重式挡土墙、薄壁式挡土墙、锚碇板式挡土墙、加筋土挡土墙等。
　　我国山地面积占国土总面积的33.3%,丘陵占国土面积的9.9%,高原占国土面积的26%。但通常人们把山地、丘陵、比较崎岖的高原统称为山区，所以，山区面积约占国土面积的2/3。煤炭作为一种重要的能源，在我们分布极为广泛，相当比例的煤矿都分布在山区。作为煤炭生产和储运重要组成部分的煤矿转运场，在建筑和设计中必须要考虑到挡土墙设计。从目前来看，加筋土档墙应用较为广泛。
　　二、加筋土挡墙应用现状
　　加筋土挡墙是利用加筋土技术修建的一种支挡构筑物，加筋土是一种在土中加入拉筋带的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。加筋土技术的发明无疑是一项重大技术创新，然而在经过大量工程实践和理论研究后逐渐发现一些不足，有此甚至是难以逾越的障碍，其主要表现在：由于加筋土作用机理的复杂性导致多种设计理论并存，都有道理却都不能概全，有时依据设计理论计算的数据在模型试验中不能得到理想的验证，而从模型试验中得到的数据有时又与现场实测数据差异较大，这使得设计人员常常对理论计算数据感到信心不足，为工程安全考虑只好依据个人经验增加筋带数量，从而导致费用增加。另外，筋带表面难以防腐以及对填料适应性较差等缺陷是现有加筋技术的不足。
　　三、加筋环对加筋土挡墙改良作用
　　鉴于拉筋带实际应用中的诸多不足之处，有多年工程实践及科研中逐渐产生了加筋环这种用于加筋土挡墙改良的材料。
　　加筋环的作业机理是充分利用钢筋受拉强度高的特性，使环内填料产生的侧向压力转由加筋环承担，加筋环内的填料在垂直荷载的作用下受到挤压并产生侧向膨胀，而加筋环约束了这种侧向变形，使侧向压力全部转化为由钢筋圆环来承担。辊筋环阻断了环内侧压力向环外的传递，使圆环内填料形成一个“饼”状物，若干层“土饼”交叉叠加后组成加筋土实体。
　　加筋环在垂直均布荷载作用下的受力状态，与人们在土工实验室中所做的三轴试验相类似。测试环筋所承受的侧向压力有多大，只需粘贴电阻应变片即可，当填料高度不断上升时实测钢筋的拉伸变形并计算出拉应力，以此判断配筋是否合理，积累相当的实测数据可供理论分析和研究，为设计提供依据。
　　四、加筋环技术在工程实践中的应用
　　山区煤矿煤炭转运场，主要担负煤炭的储运作用，要求有申通的交通网络（山区小型煤矿通常是公路交通）和一定面积的堆积平地。在挡土墙的应用形式上，主要考虑路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等，在应用目的上更多注重的是山洪、滑坡、垮基。如：将加筋环置于路堤(特别是高路堤)中可以稳定路基，防止边坡下滑。将加筋环置于软土地基中，可以加固软土地基，提高地基承载力等。
　　加筋环在这些挡土墙的应用中基本方法和原理是一致的，这里不再一一展开论述，作通用方法加以阐述。
　　加筋环由3个同直径钢筋环和若干与之垂直相交的立筋掷扎而成内侧附着土工格栅做衬垫。钢筋按设计加筋环周长进行断料和焊接，立筋断料，立筋材料也可采用预制钢筋砼短柱等。钢筋环、立筋分别刷沥青并外裹沥青土工布防腐。3个钢筋环和若干竖向立筋绑扎组成加筋环骨架，注意：立筋必须位于钢筋环内侧。钢筋环内侧附着(扎丝绑扎)土工格栅做衬垫。如图所示。
　　
　　对冲切环沟，当分层填土碾压至某一高程面后，平整作业面，然后按设计图要求实地确定圆心位置，并按加筋环半径精确画圆。冲切钢铲(形状类似挖土铁锹，但没有弯曲状)沿圆弧逐段冲切环沟环沟深度略深于加筋环高度，沟宽略宽于加筋环厚度，以正好能放下加筋环即可。冲切动能可由人工捶击或机械冲压，加筋环置入环沟后沿沟两侧夯压密实。墙面板预制后拼装，为固定墙面板需要安装锚固杆和锚固块。为墙面稳定和施工安全，压路机不能靠墙面板过近作业。靠墙面板处可采用人工或小型夯机分层夯实。
　　五、总结
　　采用“加筋环“替代拉筋带使加筋土内部的受力状态发生了很大的变化，目前注重研究土颗粒与筋带之间的摩阻理论已不再适用。从加筋体外部观察，革新后的加筋土挡墙几乎没有任何变化：现有加筋土挡墙所具备的所有工程特性全部保留，它的外部稳定计算理论和方法也可以不做任何改变。故我们认为，在山区煤矿转动场，采用加筋环技术，能有效提高转运场在护坡、护路等方面的效果，值得推广和应用。
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