度较大,确定采用浆砌石挡土墙,断面结构尺寸见表8-13。挡土墙工程典型设计图详见附图(煤层气-水保-19)。
表8-13 挡土墙结构尺寸表
结构尺寸(m) 浆砌石垂直式重力挡墙 高 集气站 2.0 墙体 顶宽 0.5 底宽 1.3 基础墙趾 宽 0.4 高 0.5 单位长度工程量(m3) 单位 挖方 0.97 单位 回填 0.34 浆砌 石量 1.94 断面设计如下:
主要进行受力分析、稳定计算及定型设计。稳定计算要求如下:滑动系数KC≥1.3,倾覆稳定系数KC≥1.5,作用于基地合力的偏心距e≤(B/6),基地最大压应力σmax小于地基允许承载力[σ]。
图8-2 挡墙受力分析图
①挡土墙受力分析
主要计算墙后自重、渣压力及基底反力。渣压力按库伦理论进行计算,其受力分析详见图8-2。计算公式如下:
主动渣压力:E?1?KH2 2水平分力:Ex?Ecos?????
垂直分力:Ey?Esin?????
1土压力作用点:Zy?H
3式中 E—主动渣压力,t;
Ex—主动渣压力水平分力,t; Ey—主动渣压力垂直分力,t; H—挡土墙高度,m; K—主动渣压力系数; α—墙背倾角;
δ—墙背与填料间的摩擦角。 ②稳定计算
a.挡土墙基底的滑动稳定按下式计算。
KC?式中 KC——滑动稳定系数; W—墙体重量,t;
Ex—主动渣压力的水平分力,t; Ey—主动渣压力的垂直分力,t; f—基底摩擦系数。
b.倾覆稳定计算
(W?Ey)fEx
挡土墙址的倾覆稳定系数K0按下式计算。
K0?式中 K0—倾覆稳定系数;
Zy—Ex对墙址0点的力,m; Zx—Ey对0点的力臂,m; Zw—W对0点的力臂,m。 c.基底应力及偏心验算
WZw?EyZxExEy
作用于基底的合力偏心矩按下式计算。
e?BBWZw?EyZx?ExZy ?Zn??22W?Ey式中 Zn—作用于基底的合力的法向分力对0点的力臂,m; 其它符号同前。
i)当e?
B
时,墙址或墙踵处的压应力按下式计算。 6
?1,2?ii)当e?
W?EyB(1?6e) BB
时,基底出现拉应力按下式计算。 6
?1?2(W?Ey)3Zn
若出现负偏心,则式上式中的Zn应改为(B-Zn)。
b)地基处理与基础埋置设计
挡土墙的破坏多是由于地基处理不当引起的,因此挡土墙地基为2:8的水泥土,以提高地基的承载力,基础埋深按照地质条件和冻土深度确定基础埋深为50cm。
c)挡土墙稳定分析
稳定分析采用水利部水规总院“G—6重力式挡土墙计算程序”进行计算。按照拟定的挡土墙断面尺寸结合弃渣物质组成,及类比相关地质资料,选定渣料内摩擦角35o、基础摩擦系数0.5、渣料容重2.17t/m3、墙体容重2.3t/m3、地基最大允许承载力30t/m2等参数,经计算,方案拟定断面稳定性满足《开发建设项目水土保持方案技术规范》要求。稳定性分析结果详见表8-14。
d)墙体排水、伸缩缝
为及时排出渗入墙体内部雨水,减少对挡土墙的不利荷载,设计在挡土墙墙体设置一排水孔,排水孔设在离地面高程以上0.5m处,孔与孔水平间距为2~3m,孔径10cm,交错布置,孔后用砂砾作为反滤体。其作用降低墙体内部浸润线,减少墙背水压力,增加墙体稳定性。
为适应热胀冷缩,避免墙体不均匀沉降,墙体沿纵向每10m设1道沉降缝,缝宽2cm,缝间夹设沥青砂板条。
表8-14 挡土墙稳定分析计算结果
项 目 抗滑稳定系数 挡 渣 墙 1.315 规范要求 ≥1.3 抗倾稳定系数 墙趾基底应力σmax (t/m2) 墙踵基底应力σmin (t/m) 26.067 40.098 34.361 1.17 ≥1.5 ≤允许值 300.000 KPa ≤1.5~2.0 σmax/σmin (4)挡土墙施工工艺
根据实际情况,选用浆砌块石挡土墙,施工工艺包括: ①材料选择
石料选择:其品种、规格、颜色必须符合设计要求和有关施工规范的规定,应有出厂合格证。
砂选择:宜用粗、中砂。用5mm孔径筛过筛,配制M7.5的砂浆,砂的含泥量不得超过10%;等于或大于M5的砂浆,砂的含泥量不得超过5%,不得含有草根等杂物。
水泥选择:一般采用325号矿渣硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。有出厂证明及复试单。如出厂日期超过三个月,应按复验结果使用。
水:应用自来水或不含有害物质的洁净水。
②基础开挖:根据基础情况,画出开挖线,对基础进行开挖,并对底部进行夯实。 ③砌筑:砌筑前,应对弹好的线进行复查,位置、尺寸应符合设计要求。石砌体应上、下错缝,内外搭砌。坐浆砌筑,上级料石应压下级料石至少三分之一。砌体水平灰缝厚度,不宜大于20mm。砂浆宜采用机械搅拌,投料顺序为砂子→水泥→水。搅拌时间不少于90s。应随拌随用,拌制后应在3h内使用完毕,如气温超过30℃,应在2h内用完,严禁用过夜砂浆。
④勾缝:墙面应采用叨灰勾缝,粘结牢固,密实光洁,横、竖缝交接平整,墙面洁净,清晰美观。勾缝砂浆也应满足要求。
⑤墙体反滤层施工:每50cm设置一排排水管,排水管内侧设反滤层,采用沙砾石,在排水管周围设置20cm球体反滤,反滤材料采用沙石料,由内向外,粒径应小大顺序排列。
⑥回填:对挡土墙周围基础,进行回填,并夯实。 (5)工程量计算
挡土墙工程量计算见表8-15。
表8-15 挡土墙工程量表
挡土墙位置 韩-1 韩-2 合计 长度(m) 85 35 120 基础开挖(m3) 82.45 33.95 116.40 基础回填(m3) 28.90 11.90 40.80 浆砌石(m3) 164.9 67.9 232.8 砌体勾缝(m3) 106.25 43.75 150 反滤体(m3) 28.05 11.55 39.60 8.4.1.2截、排水沟设计
(1)排水沟布设部位:根据方案布局及防治体系设计,排水工程中排水沟主要布设在场站防治区和道路防治区;截水沟布设位于井场防治区和阀组。在井场区、场站区和道路区设置临时排水沟。
(2)排水沟形式:本设计的排水沟主要为少蓄多排型或即来即排型排水沟。本设计以道路区和场站区两处排水沟为例进行设计计算。
(3)排水沟水文计算及工程量 ① 防洪标准
根据《灌溉与排水工程设计规范》GB50299—99规定,结合主体工程设计标准,联络道路截排洪沟防护工程设计洪水标准为20年一遇1小时最大降雨量。由于厂外道路两侧的排洪沟集水面积较小,故本次防洪标准亦按20年一遇1小时最大降雨量。
② 洪峰流量
洪峰流量按下式计算:
Qs=0.278KIF
式中:Qs—洪峰流量;
K—径流系数,取0.18;
I—平均1h最大降雨强度(mm/h),查《渭南地区实用水文手册》计算得10年一
遇平均1h降雨强度52.5 mm/h;
F—集水面积,根据地形图计算。 经计算得,各排水沟设计洪峰流量见表8-16。 表8-16 排水沟设计洪峰流量表 排水沟名称 道路排水沟 设计 集雨面积 (hm2) 1.25 洪峰流量(m3/s) 0.027 流量分配系数 1 最大洪峰流量 (m3/s) 0.027 防洪标准 20年一遇