选矿工业场地台阶及挡土墙设计探讨

刘 典

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410011)

选矿工业场地台阶及挡土墙设计探讨

刘 典

(长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南 长沙 410011)

从经济安全的角度出发，对选矿工业场地台阶及挡土墙的总平面及竖向设计进行了分析，研究了挡土墙的位置、类型的选取注意事项，为选矿工业场地的建设提供了科学、合理、节约的思路。

选矿工业场地，台阶，挡土墙，总平面

0 引言

随着我国国民经济的发展，工业化、城市化进程不断加快，人们的生活水平不断提高，但是与此同时也出现了一系列的问题，越来越多的矿山替代了大面积的绿色山林，资源的不断利用，环境污染、水土流失严重，这些已经严重影响到社会的可持续发展和人们的生活，建设“资源节约型和环境友好型”的两型社会建设势在必行，节约、集约、合理、科学的使用建筑用地的思想观念应深入每位总图专业设计者的内心，如何在有限的场地进行合理、经济、安全的总图设计是总图设计者不断思考的问题。

1 做好总平面及竖向设计

我国在选矿厂建设中如何合理利用场地地形、工程地质条件进行厂址选择设计积累了丰富的经验，为实现物料重力输送节约能耗，取得了较大的经济效益。

在建厂区的地形、地质条件对总平面布置设计的影响很大，尤其是复杂的地形、地质则影响更大，这就要求设计人员深入现场了解建厂地区自然地形变化情况，自然坡度大小、有无突变地貌情况等，以及了解在建厂区区域的工程地质和水文地质情况，主要有地质构造、地基承载力、地下水性质、埋深、流向、对混凝土是否有腐蚀性、冻土层厚度，有无不良地质现象等需要进行处理的基础，进行综合的分析，研究确定。不同的总平面布置设计适用于不同的环境条件，自然地形千变万化，自然坡度大小不一，交通条件也各有所异，在选择总平面布置设计时应根据工厂的生产规模、建(构)筑物配置与组合组成等具体情况，充分合理地利用地形、地质条件，从全局出发抓住主要矛盾确定合理的总平面布置设计方案。合理利用山坡地，因地制宜，充分利用地形高差，有效缩短厂房之间的皮带长度，可达到节约用地的目的。

有色金属选矿厂根据选矿工艺流程一般由粗碎车间、中细碎车间、筛分车间、粉矿仓、磨矿浮选车间、浓密机、精矿脱水车间组成主要生产区，采用台阶式竖向布置，按物料的重力流向分为粗碎车间平台、中细碎及筛分车间平台、粉矿车间平台、磨矿浮选车间平台、浓密及脱水车间平台，总图专业设计者应认真分析理解生产工艺流程，结合工业场地地形，应同时满足各车间之间的平面布置和竖向要求，二者缺一不可，平面布置反映了建(构)筑物本身空间的大小及车间之间的通道宽度，包含防火间距、道路宽度、铁路宽度、管线及绿化占地宽度，而竖向反映了车间所在场地之间的高差要求，这关系到是否满足物料自流运输，物料运输距离是否最小等。总平面和竖向布置应结合地形，只有结合地形布置才能知晓建(构)筑物所在地填挖情况和工程地质基础状态，从而根据场地设计需要高差确定台阶衔接方式是采用放坡还是设置挡土墙；由此得知总图专业本身的工程量如用地、土石方、道路铺砌、挡土墙、水沟、涵洞等工程量，只有结合地形布置才能发现问题并优化设计。

例如某有色金属选矿厂厂址地形坡度为9°～25°，粗碎车间和中细碎车间之间为胶带运输，一般工艺专业只提供胶带进出车间的位置、相对标高及角度，而胶带的长度由总图专业确定，胶带长度的确定和地形坡度有关，在胶带角度一定的情况下，地形坡度越大，胶带越短，地形坡度越小，胶带越长，设计应减小胶带长度，减小物料运输距离，但在地形坡度和胶带角度一定的情况下胶带越短土石方工程量越大，因此要认真分析地形，进行经济比较，找出土石方量和胶带长度的经济平衡点。

再如，根据浮选车间矿浆出料口的标高、输送至浓密机的管道长度及场地地形确定浓密机的形式，对于地上式浓密机，可以利用浓密机底下的空间进行放坡，这样既缩短了矿浆输送距离，又避免了挡土墙的使用。

2 挡土墙位置的选择

做好总平面及竖向布置才能确定工业场地挡土墙的位置及数量，对于用地紧张的选矿厂，各场地台阶间若都采用放坡，边坡会占据较大的地方，不利于节省用地；虽然挡土墙的使用会节省地方，但造价高，安全因素增加。在总平面及竖向布置时应坚持“场地之间能放坡就不做挡土墙，必须做挡土墙时应创造条件降低挡土墙的高度”的原则。

此外挡土墙位置的选择还应考虑与建筑物基础的距离，不仅要考虑建筑物基础与挡土墙基础的水平距离，还应考虑建筑物基础与挡土墙基础底面的垂直距离，这关系到二者基础施工时是否互相影响。

例如某有色金属选矿厂征地困难，用地比较紧张，车间之间的通道宽度比较小，石灰乳制备车间场地与上部中细碎车间预留场地之间的设计高差为10 m，之间为挖方场地，与中细碎预留车间之间设计水平距离为22.2 m，初始方案为保证上部中细碎预留车间外有足够的运输场地，在上下场地间设挡土墙，石灰乳制备车间轴线与挡土墙顶轴线距离为2.5 m，挡土墙为衡重式路肩墙，墙面坡度为1∶0.05，而当结构专业最终的施工图为独立柱基础，宽5 m，即挡墙基础已经碰到了石灰乳车间的基础，此时总图专业需与其他专业讨论对方案进行调整，调整为将中细碎预留车间的开门改在侧面，将道路往中细碎预留车间方向移动，取消挡土墙，改为自然放坡。该方案的优点是取消了高挡土墙，节约了投资；缺点是上部道路由直线道路改为弯道，中细碎预留车间进车不便。

再如该选厂粉矿仓车间与上部道路之间设计高差为10 m，与道路边水平距离为16 m，中间处于填方场地，原方案为上部6 m高自然放坡，下部5 m高挡土墙，墙底距建筑物轴线为4 m，但粉矿仓的结构图基础挖深4.5 m，建筑物基础施工时会挖掉挡土墙基础，经过经济比较，改为1∶1.3浆砌片石支护。因此在建筑物较近的地方选择布置挡土墙时，要考虑挡墙基础与建筑物基础之间的影响，及时调整方案。石灰乳制备车间、粉矿仓布置图见图1。

3 挡土墙类型的选取

挡土墙常分为重力式挡土墙、衡重式挡土墙、扶壁式挡土墙、悬臂式挡土墙、加筋土式挡土墙、锚杆式挡土墙等。重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常用的一种挡土墙形式。尤其在石料丰富的山区重力式挡土墙应用更为广泛。

重力式挡土墙靠自身重力来维持平衡稳定，因此墙身断面大，圬工数量大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，因而不经济。当地基较好，墙高不大，且当地又有石料时，一般优先选用重力式挡土墙。

重力式挡土墙按墙背的倾斜形式可分为仰斜式挡土墙，折背式挡土墙，直立式挡土墙，俯斜式挡土墙。

仰斜式挡土墙墙背所受的压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因而开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工，墙后容易形成中空导致因自身重力折断。当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜式挡土墙将使墙身增高，断面增大，因此仰斜式挡土墙适于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。

俯斜式挡土墙墙背土压力较大，其墙身断面较仰斜式大，通常在地面横坡陡峭时，借陡直的墙面，以减少墙高。但同高度的挡土墙，俯斜式挡土墙圬工数量较大，俯斜式挡土墙墙背可做成台阶式，以增加墙背与填土间的摩擦力。

直立式挡土墙的特点介于仰斜式和俯斜式挡土墙之间。

衡重式挡土墙在上下墙之间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙的重心后移，增加了墙身的稳定性。因采用陡直的墙面，且下墙采用仰斜式墙背，因而可以减小墙身高度，减少开挖工程量。适于山区地形陡峭处的路肩墙和路堤墙。衡重式挡土墙对承载力要求较高。

如何在具体工程中做到技术合理，经济实用,并与环境相协调，挡土墙类型的选择是设计人员必须考虑的问题。而类型的选取是要根据工程地质、水文地质、冲刷深度、荷载作用情况、环境条件、施工条件、工程造价等因素决定的。在选择挡土墙时除了考虑上述因素外，还应考虑不同挡土墙自身几何尺寸的特点。如某铅锌矿山筛分车间与上部道路间的高差为6 m，水平距离为7.5 m，处于挖方地段，中间采用挡土墙连接，筛分车间外与挡墙之间为4.5 m宽道路，若采用直立式或俯斜式挡土墙，其墙面坡度为1∶0.2～1∶0.3，每1 m高挡土墙需水平距离为20 cm～30 cm，如果选择直立式或俯斜式挡土墙，其断面占据的地方较大，而衡重式挡土墙的墙面坡度为1∶0.05，大大减少了墙面放坡占据的地方。因此在必须设置挡土墙的地方，用地比较紧张时，应根据不同挡墙的形状特点来选择，这样可节省用地。

总图设计是实事求是的，是灵活多变的，每个项目的地形条件是不同的，但思路和方法是可以互相借鉴的。总图设计的思路和方法是做好总图设计的核心。

[1] GB 50544—2009，有色金属企业总图运输设计规范[S].

[2] 有色冶金企业总图运输设计参考资料编写组.有色金属企业总图运输设计参考资料[M].北京：冶金工业出版社，1981.

[3] [英]J.C.麦克兰保.工厂布置[M].北京：化学工业出版社，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

刘 典(1986- )，男，工程师

1009-6825(2015)11-0080-03

TU476.4

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