選礦工業場地臺階及擋土墻設計探討

劉 典

(長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410011)

選礦工業場地臺階及擋土墻設計探討

劉 典

(長沙有色冶金設計研究院有限公司，湖南 長沙 410011)

從經濟安全的角度出發，對選礦工業場地臺階及擋土墻的總平面及豎向設計進行了分析，研究了擋土墻的位置、類型的選取注意事項，為選礦工業場地的建設提供了科學、合理、節約的思路。

選礦工業場地，臺階，擋土墻，總平面

0 引言

隨著我國國民經濟的發展，工業化、城市化進程不斷加快，人們的生活水平不斷提高，但是與此同時也出現了一系列的問題，越來越多的礦山替代了大面積的綠色山林，資源的不斷利用，環境污染、水土流失嚴重，這些已經嚴重影響到社會的可持續發展和人們的生活，建設“資源節約型和環境友好型”的兩型社會建設勢在必行，節約、集約、合理、科學的使用建筑用地的思想觀念應深入每位總圖專業設計者的內心，如何在有限的場地進行合理、經濟、安全的總圖設計是總圖設計者不斷思考的問題。

1 做好總平面及豎向設計

我國在選礦廠建設中如何合理利用場地地形、工程地質條件進行廠址選擇設計積累了豐富的經驗，為實現物料重力輸送節約能耗，取得了較大的經濟效益。

在建廠區的地形、地質條件對總平面布置設計的影響很大，尤其是復雜的地形、地質則影響更大，這就要求設計人員深入現場了解建廠地區自然地形變化情況，自然坡度大小、有無突變地貌情況等，以及了解在建廠區區域的工程地質和水文地質情況，主要有地質構造、地基承載力、地下水性質、埋深、流向、對混凝土是否有腐蝕性、凍土層厚度，有無不良地質現象等需要進行處理的基礎，進行綜合的分析，研究確定。不同的總平面布置設計適用于不同的環境條件，自然地形千變萬化，自然坡度大小不一，交通條件也各有所異，在選擇總平面布置設計時應根據工廠的生產規模、建(構)筑物配置與組合組成等具體情況，充分合理地利用地形、地質條件，從全局出發抓住主要矛盾確定合理的總平面布置設計方案。合理利用山坡地，因地制宜，充分利用地形高差，有效縮短廠房之間的皮帶長度，可達到節約用地的目的。

有色金屬選礦廠根據選礦工藝流程一般由粗碎車間、中細碎車間、篩分車間、粉礦倉、磨礦浮選車間、濃密機、精礦脫水車間組成主要生產區，采用臺階式豎向布置，按物料的重力流向分為粗碎車間平臺、中細碎及篩分車間平臺、粉礦車間平臺、磨礦浮選車間平臺、濃密及脫水車間平臺，總圖專業設計者應認真分析理解生產工藝流程，結合工業場地地形，應同時滿足各車間之間的平面布置和豎向要求，二者缺一不可，平面布置反映了建(構)筑物本身空間的大小及車間之間的通道寬度，包含防火間距、道路寬度、鐵路寬度、管線及綠化占地寬度，而豎向反映了車間所在場地之間的高差要求，這關系到是否滿足物料自流運輸，物料運輸距離是否最小等。總平面和豎向布置應結合地形，只有結合地形布置才能知曉建(構)筑物所在地填挖情況和工程地質基礎狀態，從而根據場地設計需要高差確定臺階銜接方式是采用放坡還是設置擋土墻；由此得知總圖專業本身的工程量如用地、土石方、道路鋪砌、擋土墻、水溝、涵洞等工程量，只有結合地形布置才能發現問題并優化設計。

例如某有色金屬選礦廠廠址地形坡度為9°～25°，粗碎車間和中細碎車間之間為膠帶運輸，一般工藝專業只提供膠帶進出車間的位置、相對標高及角度，而膠帶的長度由總圖專業確定，膠帶長度的確定和地形坡度有關，在膠帶角度一定的情況下，地形坡度越大，膠帶越短，地形坡度越小，膠帶越長，設計應減小膠帶長度，減小物料運輸距離，但在地形坡度和膠帶角度一定的情況下膠帶越短土石方工程量越大，因此要認真分析地形，進行經濟比較，找出土石方量和膠帶長度的經濟平衡點。

再如，根據浮選車間礦漿出料口的標高、輸送至濃密機的管道長度及場地地形確定濃密機的形式，對于地上式濃密機，可以利用濃密機底下的空間進行放坡，這樣既縮短了礦漿輸送距離，又避免了擋土墻的使用。

2 擋土墻位置的選擇

做好總平面及豎向布置才能確定工業場地擋土墻的位置及數量，對于用地緊張的選礦廠，各場地臺階間若都采用放坡，邊坡會占據較大的地方，不利于節省用地；雖然擋土墻的使用會節省地方，但造價高，安全因素增加。在總平面及豎向布置時應堅持“場地之間能放坡就不做擋土墻，必須做擋土墻時應創造條件降低擋土墻的高度”的原則。

此外擋土墻位置的選擇還應考慮與建筑物基礎的距離，不僅要考慮建筑物基礎與擋土墻基礎的水平距離，還應考慮建筑物基礎與擋土墻基礎底面的垂直距離，這關系到二者基礎施工時是否互相影響。

例如某有色金屬選礦廠征地困難，用地比較緊張，車間之間的通道寬度比較小，石灰乳制備車間場地與上部中細碎車間預留場地之間的設計高差為10 m，之間為挖方場地，與中細碎預留車間之間設計水平距離為22.2 m，初始方案為保證上部中細碎預留車間外有足夠的運輸場地，在上下場地間設擋土墻，石灰乳制備車間軸線與擋土墻頂軸線距離為2.5 m，擋土墻為衡重式路肩墻，墻面坡度為1∶0.05，而當結構專業最終的施工圖為獨立柱基礎，寬5 m，即擋墻基礎已經碰到了石灰乳車間的基礎，此時總圖專業需與其他專業討論對方案進行調整，調整為將中細碎預留車間的開門改在側面，將道路往中細碎預留車間方向移動，取消擋土墻，改為自然放坡。該方案的優點是取消了高擋土墻，節約了投資；缺點是上部道路由直線道路改為彎道，中細碎預留車間進車不便。

再如該選廠粉礦倉車間與上部道路之間設計高差為10 m，與道路邊水平距離為16 m，中間處于填方場地，原方案為上部6 m高自然放坡，下部5 m高擋土墻，墻底距建筑物軸線為4 m，但粉礦倉的結構圖基礎挖深4.5 m，建筑物基礎施工時會挖掉擋土墻基礎，經過經濟比較，改為1∶1.3漿砌片石支護。因此在建筑物較近的地方選擇布置擋土墻時，要考慮擋墻基礎與建筑物基礎之間的影響，及時調整方案。石灰乳制備車間、粉礦倉布置圖見圖1。

3 擋土墻類型的選取

擋土墻常分為重力式擋土墻、衡重式擋土墻、扶壁式擋土墻、懸臂式擋土墻、加筋土式擋土墻、錨桿式擋土墻等。重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定，它是我國目前最常用的一種擋土墻形式。尤其在石料豐富的山區重力式擋土墻應用更為廣泛。

重力式擋土墻靠自身重力來維持平衡穩定，因此墻身斷面大，圬工數量大，在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制。如果墻過高，材料耗費多，因而不經濟。當地基較好，墻高不大，且當地又有石料時，一般優先選用重力式擋土墻。

重力式擋土墻按墻背的傾斜形式可分為仰斜式擋土墻，折背式擋土墻，直立式擋土墻，俯斜式擋土墻。

仰斜式擋土墻墻背所受的壓力較小，用于路塹墻時，墻背與開挖面邊坡較貼合，因而開挖量和回填量均較小，但墻后填土不易壓實，不便施工，墻后容易形成中空導致因自身重力折斷。當墻趾處地面橫坡較陡時，采用仰斜式擋土墻將使墻身增高，斷面增大，因此仰斜式擋土墻適于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路堤墻。

俯斜式擋土墻墻背土壓力較大，其墻身斷面較仰斜式大，通常在地面橫坡陡峭時，借陡直的墻面，以減少墻高。但同高度的擋土墻，俯斜式擋土墻圬工數量較大，俯斜式擋土墻墻背可做成臺階式，以增加墻背與填土間的摩擦力。

直立式擋土墻的特點介于仰斜式和俯斜式擋土墻之間。

衡重式擋土墻在上下墻之間設有衡重臺，利用衡重臺上填土的重力使全墻的重心后移，增加了墻身的穩定性。因采用陡直的墻面，且下墻采用仰斜式墻背，因而可以減小墻身高度，減少開挖工程量。適于山區地形陡峭處的路肩墻和路堤墻。衡重式擋土墻對承載力要求較高。

如何在具體工程中做到技術合理，經濟實用,并與環境相協調，擋土墻類型的選擇是設計人員必須考慮的問題。而類型的選取是要根據工程地質、水文地質、沖刷深度、荷載作用情況、環境條件、施工條件、工程造價等因素決定的。在選擇擋土墻時除了考慮上述因素外，還應考慮不同擋土墻自身幾何尺寸的特點。如某鉛鋅礦山篩分車間與上部道路間的高差為6 m，水平距離為7.5 m，處于挖方地段，中間采用擋土墻連接，篩分車間外與擋墻之間為4.5 m寬道路，若采用直立式或俯斜式擋土墻，其墻面坡度為1∶0.2～1∶0.3，每1 m高擋土墻需水平距離為20 cm～30 cm，如果選擇直立式或俯斜式擋土墻，其斷面占據的地方較大，而衡重式擋土墻的墻面坡度為1∶0.05，大大減少了墻面放坡占據的地方。因此在必須設置擋土墻的地方，用地比較緊張時，應根據不同擋墻的形狀特點來選擇，這樣可節省用地。

總圖設計是實事求是的，是靈活多變的，每個項目的地形條件是不同的，但思路和方法是可以互相借鑒的。總圖設計的思路和方法是做好總圖設計的核心。

[1] GB 50544—2009，有色金屬企業總圖運輸設計規范[S].

[2] 有色冶金企業總圖運輸設計參考資料編寫組.有色金屬企業總圖運輸設計參考資料[M].北京：冶金工業出版社，1981.

[3] [英]J.C.麥克蘭保.工廠布置[M].北京：化學工業出版社，1982.

Discussion on stair and retaining wall designing for concentrator

Liu Dian

(ChangshaEngineeringandResearchInstituteLtdofNonferrousMetallurgy,Changsha410011,China)

From the economical and safe aspects, the paper analyzes the general plane of mining process industrial sites and retaining walls, as well as the vertical design, and researches the location, type selection precautions of the retaining walls, so as to provide scientific, reasonable and economical ideas for the construction of mining process industrial sites.

mining process industrial sites, stair, retaining wall, general plane

2015-02-01

劉 典(1986- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0080-03

TU476.4

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