尾矿库排水管结构验算及加固技术探讨.doc

尾矿库排水管结构验算及加固技术探讨摘要：本文针对四川省某铁矿尾矿库排水管出现的裂缝，通过结构 验算，分析裂缝出现的原因，提出相应的解决方案，并详细描述了对排水 管进行钢筋混凝土内加固的施工过程对于今后类似项目加固有一定的借 鉴意义关键词：尾矿库排水管；结构验算；加固1刖舌四川省某铁矿综合利用工程尾矿库工程，2009年完成初期工程施工 初期坝为碾压式堆石透水坝，最大坝高47. 8m,初期库容占满后，采用尾 矿砂筑坝，设计总坝高242. 8m,依照《选矿厂尾矿设计规范》(ZBJ1-90) 以及《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)的规定，尾矿库为二等库， 主要构筑物等级为二级2排水管荷载计算2.1计算断面的选择根据设计院提供的尾矿库设计总平面图，沿排水管中心轴方向，绘制 了尾矿库排水管纵剖面图，见图lo桩号0+000. 00〜1+209. 23之间的排水 管管径为2. 5m,桩号1+209. 23〜1+708. 57之间的排水管管径为2m,结构 验算选取断面A、断面B、断面C断面A所在的桩号为1+132,该断面的特征是垂直尾矿砂厚度最大，排水管管径为2. 5m,断面B所在桩号为1+209. 23,该断面位于2. 0m管径 排水管首端，是近500m长的2. Om管径排水管上覆尾矿砂厚度最大的断面。

断面C所在桩号为0+138,该断面位于初期坝最大坝高断面之下，上覆盖 材料为堆石2. 2材料参数2. 2.1铁矿尾矿砂弹性模量2. 2. 3排水管基础弹性模量根据业主提供的排水管纵剖而图及岩土工程勘察报告，确定了排水管 基础的有关力学指标：断面A （桩号1+132）排水管座落于正长岩上，床缩模量Es二为1.8X 104MPa；断面B （桩号1+209）排水管座落于正长岩上，压缩模量Es二为 1.8X104MPa；断面C （桩号0+138）排水管座落于坡洪积粉质粘土（②1） 上，坡洪积粉质粘土基础厚度约为7m,压缩模量为6 MPa；以下为正长岩 （④2和④3）拟定正长岩与坡洪积粉质粘土的泊松比v为0.3,根据式2.2,确定 正长岩与坡洪积粉质粘土的弹性模量分别为1.56X 107kpa和5200kpao2. 2. 4 |口I填土弹性模量设计要求现浇排水管后，用原土回填开挖沟槽，参照《给排水工程管 道结构设计规范》（GB50332-2002）附录A及施工时原土回填的原则，确 定了回填土的弹性模量断面A与B排水管基础为正长岩，施工时一般采用开挖土回填，回填 土中砂砾、碎石含量很高，根据《给排水工程管道结构设计规范》附表A. 0. 2-1,确定回填土的弹性模量为15000kpa。

断面C排水管基础为坡洪积粉质粘土（②1）,施工时一般采用开挖土 回填，假定回填土比基础原状土弹性模量略小，确定回填土的弹性模量为 5000kpao2. 2. 5材料参数汇总计算模型中各分区材料物理力学指标参数汇总表12. 3荷载计算结果为了分析不同沟埋深度及筑坝方式对土压力的影响，划分个工况，各 工况说明及计算目的见表2注1：排水管水压力从排水管中心位置计算；注2：垂向土压力系数指管顶垂向压力与上覆土层理论重量之比3内力计算通过有限元计算，获得各单元高斯点应力，为了套用规范进行强度复 核，将弹性力学有限元应力计算结果转换为结构内力对于排水管，计算 了典型截面（图2）的弯矩、剪力、轴力，结果如表44. 1强度复核4. 1. 1确定大小偏心根据表4内力计算结果可以看出，构件同时受弯、剪、压的作用按 照受压构件考虑，各构件受理状态可能是小偏心或大偏心受压因此要先 确定构件大小偏心受压状态先假设为大偏心，计算受压区高度x,若x W0.55h0,则构件为大偏心受压构件，反之为小偏心受压根据受力状态计算受力结果，各部位受力状况见图3图3各工况受压状况判断结果示意图4. 1. 2构件正截面受压承载力按照《水工混凝土结构设计规范》，偏心受压构件正截面受压承载力 应符合以下规定：4. 2偏心受压构件斜截面受剪承载力对于设计排水管，如图4,在1/4拱圈（450）部位配置了 3道箍筋， 箍筋型号为HPB235,箍筋间距为横向200mm,纵向110~ 125mm,钢筋直径 12mm,在侧壁部位设置了一道箍筋，箍筋型号为HPB235,箍筋间距纵向为 300皿。

其余部位未设置箍筋通过内力计算可知，在拱圈中心截面剪力 较大，为了校核斜截面受剪承载力，计算了截面I（350部位，无箍筋） 和截面II （550,无箍筋）、截面III （450,有箍筋）的斜截面受剪承载力 （图4）,结果见表6从上述计算结果可以看出，断面A和断面B的截面II,均没有配置箍 筋，在两种工况下前力均比较大，斜截面抗剪承载力安全系数均小于规范 允许值断面C的截面I和II,因轴力偏小且剪力较大，没有配置箍筋，在两 种工况情况下斜截面抗剪承载力安全系数均非常低，远小于规范要求的安 全系数排水管在这些区域将可能产生剪切破坏在配置了箍筋的区域， 如截面III,斜截面抗煎承载力可满足规范要求5加固设计方案针对计算结果，确定在排水管内侧增加纵向HPB335钢筋，钢筋直径 25mm,间距200,箍筋为IIPB335,直径20mm,间距200,混凝土采用C30/P8,加固厚度200mmo加固部位为KO+63. 5M〜K0+244M段6结束语该管涵加固工程，加固长度180. 5m, 2009年12月施工，2010年3 月完成，加固质量良好，运行至今，未出现其他裂缝参考文献：[1] 四川省某铁矿综合开发利用工程岩土工程勘察报告・（R）四川省 蜀通岩土工程公司.2007年[2] 四川省某铁矿综合开发利用工程岩土工程勘察报告（补充勘察）（R）.四川省蜀通岩土工程公司.2008年[3] 《建筑施工手册》（第三版）编写组.《建筑施工手册4》〔M）.北 京：中国建筑工业出版社，1997.[4] 《建筑施工手册》（第四版）编写组.《建筑施工手册2》〔M）.北京：中国建筑工业出版社，2003.。