加筋格宾网与钢筋混凝土挡土墙复合应用技术探讨.pdf

第 3 3卷第3 期 2 0 1 3年 o 6月 矿 冶 工 程 MI NI NG AND METALLURGI CAL ENGI NEERI NG V0 1 3 3 3 J u n e 2 0l 3 加筋格宾网与钢筋混凝土挡土墙复合应用技术探讨 谢飞 ， 许福 丁 ( 1 长沙有色冶金设计研究院有限公司， 湖南 长沙 4 1 0 0 1 1 ； 2 马克菲尔( 长沙) 新型支档科技开发有限公司， 湖南 长沙 4 1 0 0 0 0 ) 摘要 ： 将加筋格宾网和钢筋混凝土挡土墙技术复合应用于某工业场地 ， 充分发挥两者的优势， 成功地克服了钢筋混凝土挡土墙 对地基承载力要求过高的缺点， 降低了地基处理难度， 节约了工程造价。该技术对同类工程具有借鉴意义。 关键词 ： 钢筋混凝土挡土墙；加筋格宾网；似摩擦系数 中图分类号 ： T U 4 7 2 文献标识码： A d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 0 3 0 1 2 文章编号： 0 2 5 3 6 0 9 9 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 4 1 0 2 Ex p l o r a t i o n o n Co mb i n e d Ap p l i c a t i o n o f Te r r a me s h S y s t e m a nd Re i n f o r c e d Co n c r e t e Re t a i n i n g W a l l XI E F e i ，XU Fu d i n g 。 ( 1 C h a n g s h a E n g i n e e r i n g & R e s e a r c h I n s t i t u t e L t d o f N o n f e r r o u s Me t a l l u r g y ，C h a n g s h a 4 1 0 0 1 1 ，H u n a n ，C h i n a ； 2 Ma c c a f e r r i C h a n g s h a N e w S u p p o r t T e c h n o l o g y D e v e l o p m e n t L t d C o m p a n y ，C h a n g s h a 4 1 0 0 0 0 ， H u n a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e c o mb i n e d t e c h n o l o g i e s o f t e r r a ma s h s y s t e m a n d r e i n f o r c e d c o n c r e t e r e t a i n i n g wa l l a r e a d o p t e d f o r t a k i n g a d v a n t a g e o f b o t h S o me p r a c t i c al a p p l i c a t i o n s h o we d t h a t t h e t e c h n o l o g y s u c c e s s f u l l y r e s o l v e d t h e p r o b l e m o f h i g h b e a r i n g c a p a c i t y o f f o u n d a t i o n r e q u i r e d i n c o n s t r u c t i o n o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e r e t a i n i n g w a l l ，a l s o r e d u c e d c o n s t ruc t i o n c o s t I t i s c o n c l u d e d t h a t t h i s t e c h n o l o g y h a s s o m e s i g n i fi c a n c e for r e f e r e n c e i n t h e f u t u r e s i m i l a r p r o j e c t Ke y wo r d s ：r e i n f o r c e d c o n c r e t e r e t a i n i n g wall ；t e r r a ma s h s y s t e m；a p p a r e n t c o e ffic i e n t o f f r i c t i o n 挡土墙作为常见 的土工支挡构筑物常用于各类工 业与民用工程场地， 钢筋混凝土悬臂式或扶臂式挡土 墙具有耐久性好、 结构强度大的优点， 但是与其他重力 式挡土墙相比同样也存在墙趾处土压力偏大的问题。 尤其对于一些地基承载力较低的项目， 单纯从地基处 理来满足工程的承载力需求， 一方面施工难度会较高， 另外一方面造价也会较高。 的问题是 ： 挡土墙的墙趾处 的地基压应力大于墙踵处 的地基压应力， 以 1 5 m墙高为例， 墙趾处地基压应力 为 3 9 2 9 5 k P a ， 而墙踵处地基压应力则为 8 5 9 5 k P a 。 墙趾处的复合地基承载力仍然达不到设计要求， 而墙 踵处却富余较多， 加宽墙趾在减少墙趾处地基压应力 的同时也增加了基础宽度 ， 这样既浪费用地 又增加 了 工程造价。 l 工程背景 2 方案设计 位于广东省韶关市的某工业场地出于场地土石方 平衡要求， 场地周边需设计 l 01 5 m高挡土墙， 建设 单位根据场地周边条件及 自身的场地要求， 在经过专 家论证后主张采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙 J 。 根据 岩土工程勘察报告 ， 部分地段墙高 l 2 1 4 m， 而挡土墙基础持力层为可塑粉质粘土， 地基土承 载力特征值为 F 。 = 1 4 0 1 6 0 k P a ， 土层厚 2 6 3 5 0 m， 因此推荐采用钢筋混凝土夯扩桩或扩顶载体桩复 合地基， 经建设公开招标后确定采用扩顶载体桩复合 地基。设计的复合地基承载力为 2 3 8 k P a 。但是遇到 加筋格宾网在纵向和横 向上都具有很大的拉伸强 度 ， 这种结构在土壤中同样能提供一个有效 的力的承 担和扩散 的理想的连锁系统， 在挡土墙墙背敷设一定 数量的加筋格宾网可以改变墙背填料的性质， 从而使 挡土墙的受力得到改善， 根据经验和已建工程的监测 结果， 复合式结构中加筋土挡墙的底面约在原挡墙高 度的 1 31 4处 ， 其 目的是使复合式结构经济合理。 本设计采用的加筋材料为加筋格宾镀锌覆塑钢丝六角 形双绞合金属网， 这种筋材强度稳定， 蠕变小， 耐腐蚀 性能好 ， 可以防止由于蠕变引起 的因钢筋混凝土挡墙 收稿日 期 ： 2 0 1 2 1 2 1 6 作者简介： 谢飞( 1 9 6 4 一) ， 男， 辽宁锦县人， 高级工程师， 主要从事土木工程设计工作。 4 2 矿冶工程 第 3 3卷 墙背缓慢加载造成的地基压应力变化， 敷设方法为 5 m 以上各层垂直间距为 1 0 m， 5 m以下各层间距为 0 5 m 。该复合式结构断面见图 1 。 图 1 复合式结构断面 墙背筋材的设计仍采用加筋土挡土墙的设计方 法， 下面以 1 5 m墙高介绍设计方法及参数确定。 1 ) 破裂面的确定。根据美国新型支挡科技评估 中心( H I - T E C ) 对加筋格宾系统的评估报告 J ： 双绞合 六角形金属网属于柔性筋材。而根据我国 土工合成 材料工程应用手册 J ， 柔性筋材建成的加筋土挡墙， 在进行内部稳定性分析时， 应采用朗肯破裂面。 2 )双绞合金属网的长期设计抗拉强度 。双绞 合金属网的筋材规格为 81 0 2 7 Z n & P V C 。极限抗 拉强度： = 5 0 1 1 k N m 。折减因子： =1 3 0 ( 粘 土、 砂土和砂粘土) 。筋材的长期设 计抗拉强度： =3 8 5 4 k N m。 3 )筋材一 填土之间的似摩擦系数厂 。对于似摩擦 系数， 不能简单地从土的内摩擦角 得出， 它与土的 内摩擦角、 土的密实度、 筋材上的压应力等因素有关。 对于筋材的抗拔力 F ， 按照下式计算： F o ： 2 0 Z 。 式中 为筋材上的竖直压应力； z 为筋材有效锚固长 度 ； 为筋材宽度( 一般取单宽 ， 即 W=l m) 。 马克菲尔在对大量工程经验和试验成果总结的基 础上， 提出按照加筋结构填土种类的方法确定似摩擦 系数。各种土类与筋材的似摩擦系数见表 1 。 表 1 填料与加筋格宾筋材之间的似摩擦系数 填料类型 似摩擦系数， 砾碎石类土 砂性土 粘土 0 5 4 0 45 f O 2 0 我国 公路加筋土工程设计规范 ( J T G 0 1 5 9 1 ) 根据现场测试资料， 推荐采用表2所示的似摩擦系数。 表2 填料和筋带之间的似摩擦系数 填料类型 似摩擦系数， 砾碎石类土 砂性土 中低液限粘性土 0 4 0 0 5 O 0 3 5 0 4 5 O 2 5 0 3 0 对 比表 l 及表 2可见 ， 两者基本一致 。 4 ) 稳定性分析 。 。 ： 加筋网面的稳定性分析包 括网面的抗拉稳定性分析、 抗拔稳定性分析、 外部稳定 性分析和复合结构的地基承载力验算。 抗拉稳定性分析： T = KoS = 1 8 Z 0 3 0 7 S 式中 为每层筋材的上覆压力,f 0 = r Z= 1 8 Z ； g o 为主 动土压力系数； |s 为筋材的垂直间距， m 。 计算得土层中 值最大为 2 7 6 3 k N m， 出现在 Z=1 0 0 m处。 抗拔稳定性分析： 内部稳定性计算时， 适用朗 肯破裂面。其中抗拔安全系数取 I 5 。 所以要求锚 固长度 ： = 厶 j J 每层筋材处于稳定区内的长度： L 。 =( 日一 z) t a n ( 4 5一 ) 。 每层筋材的锚固长度： L = L L 。 。 计算得 最大值为7 5 m 。 外部稳定分析： 复合结构的外部稳定分析由钢 筋混凝土扶壁式挡土墙保证。 5 )复合结构的地基承载力验算。经过加筋格宾 调整墙后土压力以后， 可以认为该结构偏心距为零。 因此作用在结构基础的等效压应力为 ： ： 堡 鱼 ：2 2 6 0 5 ( k P a ) V R R 一 ， 加筋格宾网处理前后基底压应力对照值见表 3 。 由表 3可见 ， 地基经处理后 ， 地基承载 力可达到 2 3 8 k P a ， 因此该复合结构地基承载力满足设计规范要求。 表3 加筋格宾网处理前后各个墙高的基底压应力值 3 结 语 将加筋格宾网与钢筋混凝土挡土墙复合使用， 改 ( 下转第 4 8页) 矿冶工程 第3 3 卷 以锡石矿物状态存在， 即富集在以锡石为主的独立矿物 中， 以类质同象形式存在于硅酸盐等矿物中的锡甚微。 以前认为有较多的锡是以类质同象形式存在于以石榴 石为主的硅酸盐中， 实际是硅酸盐等矿物中包裹极微粒 甚至纳米级锡石。这些极微粒锡石在显微镜下难以辨 认， 且由于锡的总体含量低， 在扫描电镜观察中也难以 大量发现微细粒包裹锡石。即使在通常磨矿粒度下的 化学物相分析也可能得出硅酸盐中锡的结果。 本次研究 中的两个有力证据 ： 一是通过对化 学物 相分析样品的细磨对比， 细磨样中锡石中锡的含量显 著增加， 而硅酸盐中锡含量明显减少， 可以预计随着样 品的细磨 ， 硅酸盐中的锡将进一步减少。二是采用了 先进的矿物参数 自 动分析系统( M L A ) ， 可以对样品中 锡矿物的产出形式和粒度、 包裹连生情况进行大量的 观察和定量统计测定 ， 确认 了大量呈包裹状态 的微细 粒锡石的存在。这些微粒锡石虽然呈微粒甚至纳米级 颗粒包裹于硅酸盐中， 但是与类质同象状态是有本质 区别的。 既然锡主要以锡石矿物形式存在， 理论上是能选 别回收的。由此可以排除硅酸盐中类质同象锡无法回 收的现象， 使锡的回收回归到以锡石粒度大小及与其 他矿物嵌布紧密程度的磨矿解离和选矿问题上。但在 多金属矿中锡石粒度一般较其他金属矿物细小 J ， 本 文结果也表明， 样品中锡石的粒度总体十分微细， 即使 在锡石粒度较粗 、 粒度达 一 0 0 2 6 mm粒级 占9 1 4 8 的钨粗选精矿中， 仍有 2 9 5 5 的锡石呈包裹连生状 态存在。在钨尾矿和钨粗选给矿中锡石粒度则更为细 小 ， 粒度均在 1 9 m以下 ， 且有大量矿物小于 5 m， 与 石榴石、 长石等硅酸盐包裹连生的锡石也显著较多。 预计通过通常的选矿方式难以使锡石充分解离和回 收。有待探索对这种微粒锡石的选矿或其他综合有效 方 法 。 钨粗选精矿中虽然锡含量较高， 锡石的颗粒略粗 ， 解离度较高， 呈微细粒包裹状态较少， 但从钨尾矿和钨 粗选给矿中锡含量差别不大的状况可以看出， 由于钨 粗选精矿产率很少， 其中锡的分布率十分有限。因此 需要重点探索从钨尾中回收锡的有效方法。 5 结 语 1 )湘南某多金属矿目前开采的矿石中， 锡主要以 锡石矿物形式存在。以往认为存在大量的石榴石等硅 酸盐中类质同象的锡， 实际上是包裹在这些矿物中的 极微粒锡石。 2 )锡石的粒度 十分微 细， 有大量 的矿物小于 1 0 m， 与石榴石等脉石矿物紧密镶嵌和包裹在其中。这 种微细粒锡石在通常的磨矿粒度下难 以充分解离 ， 即 使在 一 0 0 2 6 m E粒级占9 0 的磨矿粒度下也会有较 多的连生和包裹矿物存在。因此要探索超细粒锡石选 矿回收和其他综合有效方法。 3 )锡在选厂钨给矿和钨尾矿中含量基本相同， 尾 矿中锡的含量并未明显降低。建议在不影响现有选矿 工艺流程的原则下， 探索对尾矿细磨深选或选冶综合 回收锡的有效途径。 参考文献 ： 1 谭延松 柿竹园矿床大理岩型锡矿石工艺矿物学研究 J 湖南 地质 ， 1 9 9 1 ( 3 )： 2 2 3 2 2 8 2 刘桠颖， 毕献武， 武丽艳， 等柿竹园千吨尾矿库尾矿中锡的赋存 状态研究 J 矿物岩石地球化学通报 ， 2 0 0 9 ( 4 ) ： 3 4 4 3 4 8 3 傅贻谟柿竹园多金属矿生产流程的工艺矿物学评价 J 矿 冶 ， 1 9 9 4 ( 2 ) ： 8 2 8 8 4 钟彪 广东某多金属矿利用价值的工艺矿物学研究 J 矿冶 工程 ， 2 0 1 2 ( 2 ) ： 6 26 6 ( 上接第4 2页) 善了复合结构体的基底压应力， 从而降低了地基处理 难度， 降低了工程整体造价， 取得了良好的技术和经济 效益， 对同类工程具有借鉴意义。 参考文献 ： 1 交通部第二公路勘察设计院公路设计手册： 路基( 第二版) M 北京： 人民交通出版社， 2 0 0 4 2 J T G D 3 0 2 0 0 4 ， 公路路基设计规范 S 2 0 0 4 3 中华人民共和国建设部国家建筑标准设计图集： 0 4 J 0 0 8挡土墙 M 北京： 中国建筑标准设计研究院， 2 0 0 4 4 H I T E C E v a l u a t i o n o f t h e M a e e a f e r r i T e r r a m e s h S y s t e m R e t a i n i n g Wa l l f R 2 0 0 2 5 J T J T 0 1 9 9 8 ， 公路土工合成材料应用技术规范 S 1 9 9 9 6 J T G 0 1 5 9 1 ， 公路加筋土工程设计规范 S 1 9 9 1 7 杨果林 ， 彭立 ， 黄 向京 加筋 土结构分 析理论 与工程应 用新 技 术 M 北京： 中国铁道出版社， 2 0 0 7 8 黄向京， 王维， 刘泽 双绞合钢丝网加筋格宾挡土墙设计方 法研究 J 公路工程 ， 2 0 0 9， 3 4 ( 2 ) ： 1 01 5 9 J M i c h a e l D u n c a n ， S t e p h e n G Wr i g h t S o i l S t r e n g t h a n d S l o p e S t a b i l i t y M U S A N e w J e r s e y ： J O H N WI L E YS O N S ， I N C ， 2 0 0 5 1 0 G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g O ffi c e C i v i l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t o f t h e H o n g K o n g G u i d e t o rei n f o r c e d n l 1 s t r u c t u r e a n d s l o p e d e s i g n M Ho n g Ko n g： T h e Go v e r n me n t o f t h e Ho n g Ko n g S p e c i al Ad mi n i s tr a - 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