某高速公路邊坡設(shè)計(jì)計(jì)算書

畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算書（2013~2014學(xué)年）設(shè)計(jì)題目雙寨路滑坡治理工程學(xué)院名稱河海學(xué)院專業(yè)班級地質(zhì)三班學(xué)生姓名學(xué)號09480327指導(dǎo)老師起訖日期摘要重慶市巴南公路建設(shè)有限公司（甲方）委托重慶交達(dá)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司對巴南區(qū)2008年通村通暢工程雙寨路滑坡整治工程進(jìn)行詳細(xì)勘察，為設(shè)計(jì)單位對滑坡綜合治理方案提供地質(zhì)依據(jù)及設(shè)計(jì)參數(shù)。該滑坡位于巴南區(qū)雙寨路K5+630.086~K5+690.320段公路右側(cè)(北側(cè))的斜坡體上，該段公路由重慶市巴南公路建設(shè)有限公司承擔(dān)，滑坡段公路路基已平基至標(biāo)高677.00m左右。該段道路于1993年7修建了鄉(xiāng)村機(jī)耕道路，2008年修建通村通暢工程將公路拓寬為6.50m，由于公路拓寬，在斜坡體堆載土石方后出現(xiàn)該段坡體變形和地表局部出現(xiàn)裂縫，為此在填方段新建了護(hù)腳擋墻，護(hù)腳擋墻仍然發(fā)生開裂變形，并伴隨坡體局部產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，影響了雙寨路的正常施工及公路車輛和行人安全。采用傳遞系數(shù)法來計(jì)算滑坡體在各種工況下（如天然狀態(tài)，暴雨?duì)顟B(tài)）的穩(wěn)定性。分析滑坡的的穩(wěn)定性并計(jì)算出滑坡推力，采用抗滑樁、格構(gòu)來對滑坡進(jìn)行支擋，使滑坡土體維持穩(wěn)定狀態(tài)關(guān)鍵詞滑坡抗滑樁穩(wěn)定性目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章、工程概況 21.1工程概況 21.2場地條件 2第二章、計(jì)算依據(jù) 5 設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)工況安全系數(shù)確定第三章、滑坡穩(wěn)定性分析 63.1計(jì)算參數(shù) 63.2計(jì)算工況 73.3計(jì)算剖面 73.5計(jì)算結(jié)果及穩(wěn)定性評價(jià) 11第四章、方案比選 436.1技術(shù)可行性 436.2經(jīng)濟(jì)合理性 456.3推薦方案 46第五章、抗滑樁設(shè)計(jì) 144.11-1’剖面 144.23-3’剖面 184.34-4’剖面 234.47-7’剖面 27第六章、排水工程 538.1截水溝設(shè)計(jì) 538.2排水溝設(shè)計(jì) 55第九章、抗滑樁驗(yàn)算 579.1抗滑樁嵌入基巖深度驗(yàn)算 579.2樁側(cè)抗力驗(yàn)算 589.3樁前土體穩(wěn)定性驗(yàn)算 59第十章、監(jiān)測工程設(shè)計(jì) 6310.1監(jiān)測任務(wù)和目的 6310.2監(jiān)測設(shè)計(jì) 6310.3監(jiān)測管理 64第十一章、施工組織設(shè)計(jì) 6511.1施工條件 6511.2料場選擇與開采 6511.3施工交通運(yùn)輸 6511.4施工工序 6511.5施工技術(shù)要求 66第十二章、工程投資預(yù)算 6812.1預(yù)算原則 6812.2工程預(yù)算統(tǒng)計(jì)表 69第十三章、施工環(huán)境保護(hù) 73第十四章、結(jié)論 74致謝 75參考文獻(xiàn) 77附件 77某高速公路邊坡設(shè)計(jì)計(jì)算書本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容路基擋土墻設(shè)計(jì)邊坡穩(wěn)定性計(jì)算邊坡加固計(jì)算邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)抗滑樁施工圖設(shè)計(jì)第一章工程概況一、本次設(shè)計(jì)的基本資料工程概況該滑坡位于巴南區(qū)雙寨路K5+630.086~K5+690.320段公路右側(cè)(北側(cè))的斜坡體上，該段公路由重慶市巴南公路建設(shè)有限公司承擔(dān)，滑坡段公路路基已平基至標(biāo)高677.00m左右。該段道路于1993年7修建了鄉(xiāng)村機(jī)耕道路，2008年修建通村通暢工程將公路拓寬為6.50m，由于公路拓寬，在斜坡體堆載土石方后出現(xiàn)該段坡體變形和地表局部出現(xiàn)裂縫，為此在填方段新建了護(hù)腳擋墻，護(hù)腳擋墻仍然發(fā)生開裂變形，并伴隨坡體局部產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，影響了雙寨路的正常施工及公路車輛和行人安全。場地條件氣象水文本區(qū)屬中——亞熱帶季風(fēng)氣候。月平均氣溫最高是8月，平均氣溫為28.5℃，最低氣溫為零下1.8℃。多年平均相對濕度為79%。年平均降雨量1082mm，降雨多集中在5~9月，尤其是6~8月多暴雨，日最大降雨量達(dá)192.9mm，小時(shí)最大降雨量超過65mm。雨季，尤其是暴雨期往往是滑坡的活動期。據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查，斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫、河流等地表水體分布。（二）地形地貌滑坡勘察區(qū)位于重慶市巴南區(qū)石灘鎮(zhèn)。屬丘陵剝蝕地貌。為斜坡地形，總體地形北低南高，場地沿2-2’剖面兩側(cè)微地貌為一凹地沖溝，沖溝兩側(cè)地形較陡，坡角12~24°，滑坡區(qū)地面高程650.0~677.00m，高差約27.00m，斜坡坡向356，地形坡角5~46左右。斜坡體中部形成多級梯狀平臺，呈緩坡與陡坎相接地形（見照片1、2、3）。雙寨路修建時(shí)由于拓寬路面坡體堆載坡體產(chǎn)生變形，在斜坡中部分布較明顯的裂縫有3條，裂縫張開寬度約8~20cm，一號裂縫長約3.60m，二號裂縫長約1.50m，三號裂縫長約1.97m（見照片4、5、6、7），斜坡變形體地表局部產(chǎn)生滑動?；聟^(qū)植被稀少，多為農(nóng)田分布。（三）地質(zhì)構(gòu)造、地震根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，勘察區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度。(四)地層巖性根據(jù)野外地表地質(zhì)調(diào)查及鉆探揭露，滑坡區(qū)地層有第四系全新統(tǒng)人工填土層（Q4ml）、殘坡積層（Q4el+dl），基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（Jeq\o\al(\s\up7(),2S)）泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖、砂巖組成。水文地質(zhì)條件場地地層具松散土層與下伏基巖的雙層結(jié)構(gòu)，區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡單，地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。該類地下水主要賦存于第四系土層中，區(qū)內(nèi)地下水主要受大氣降雨補(bǔ)給。場地斜坡坡度較陡，大氣降雨主要運(yùn)移方式為順坡向下以地表水形式排泄，部分地表水下滲至第四系土層以分散潛流方式運(yùn)移向低處排泄。區(qū)內(nèi)分布的紫紅色泥巖為區(qū)域性相對隔水層。簡易水位觀測：勘察期間對勘探孔作簡易水文觀測，所有鉆孔中均未見地下水，在勘察深度范圍內(nèi)地下水貧乏，場地水文地質(zhì)條件簡單。但在雨季第四系土層可能存在松散堆積層孔隙水，基巖中存在少量風(fēng)化裂隙水。根據(jù)本場地和相鄰場地建筑經(jīng)驗(yàn)，該地區(qū)土層及地下水對混凝土微腐蝕性。人類工程活動場地主要人類工程活動為修建道路，由于公路拓寬斜坡堆載，對坡體土體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，是誘發(fā)該滑坡的主要因素之一。區(qū)內(nèi)及周邊人工切坡及堆填最大高度約5.00~10.00m，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動中等強(qiáng)烈。地震效應(yīng)評價(jià)根據(jù)1：400萬《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（2001）和《公路抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ004-89，擬建場區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組。建筑場地類別為Ⅱ類，屬建筑抗震不利地段。第二章計(jì)算依據(jù)一、設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)工況1、計(jì)算參數(shù)取值來自于地勘報(bào)告，如下：(1)土的主要物理力學(xué)指標(biāo)天然重度（γ）：20.00kN/m3；飽和重度（γ）：21.00kN/m3；天然狀態(tài)：C=0kPa，ψ=25°；飽和狀態(tài)：C=0kPa，ψ=20°。粉質(zhì)粘土參數(shù)：天然重度（γ）：18.80kN/m3；飽和重度（γ）：19.30kN/m3；天然狀態(tài)（殘余抗剪值）：C=17.0kPa，ψ=9.0°；飽和狀態(tài)（殘余抗剪值）：C=12.0kPa，ψ=7.0°。(2)巖石的主要物理力學(xué)指標(biāo)中等風(fēng)化泥巖：天然單軸極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為5.00MPa，飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.14MPa，為極軟巖，粉質(zhì)粘土承載力基本容許值[σ0]=150kPa。強(qiáng)風(fēng)化泥巖承載力基本容許值[σ0]=300kPa。中等風(fēng)化泥巖承載力基本容許值[σ0]=800kPa。中等風(fēng)化基巖完整性較好，承載力較高，可作為滑坡支擋構(gòu)造物的基礎(chǔ)持力層。(3)粉質(zhì)粘土極限側(cè)阻力qsik取50kPa，強(qiáng)風(fēng)化基巖極限側(cè)阻力qsik取75kPa。地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m取20；巖體水平抗力系數(shù)：中等風(fēng)化泥巖取60MN/m3。(4)其它基底與巖石的摩擦系數(shù)：強(qiáng)風(fēng)化泥巖μ=0.35中等風(fēng)化泥巖μ=0.452、計(jì)算工況及安全系數(shù)確定根據(jù)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）：該滑坡防治工程等級為二級，其穩(wěn)定性安全系數(shù)取1.15。計(jì)算工況如下：工況Ⅰ：現(xiàn)狀+地面荷載；工況Ⅱ：暴雨或久雨?duì)顟B(tài)飽和+地面荷載。第三章滑坡穩(wěn)定性及滑坡推力計(jì)算滑坡推力的計(jì)算采用傳遞系數(shù)法，選取2號剖面作為控制剖面進(jìn)行計(jì)算。安全系數(shù)取1.15，剩余下滑力計(jì)算圖示與計(jì)算結(jié)果詳見圖1和表1。根據(jù)計(jì)算，設(shè)樁位置（第6滑塊減出口）處剩余下滑力及其水平分力如表1所示。表1設(shè)計(jì)工況下（暴雨工況）剩余下滑力（kN）設(shè)計(jì)剩余下滑力（kN）2-2剖面557.59974.45圖12-2’圖12-2’計(jì)算簡圖方案比選方案比選滑坡特征滑坡范圍及規(guī)模該滑坡規(guī)模小，滑坡周界明顯，平面形態(tài)呈扇形?；潞缶壉诟呒s3~5.00m，在1-1’剖面至3-3’剖面間為巖土結(jié)合面。滑體縱向長74～83m不等，橫向?qū)捈s40~70m?；w內(nèi)小型拉裂縫較發(fā)育，張開寬度一般在8～20cm。該滑坡剪出口在北側(cè)基巖露頭和陡坎處，滑坡后緣標(biāo)高677.00m，前緣剪出口標(biāo)高650.00m左右，高差約27.00m。鉆孔揭露滑體最厚可達(dá)10.70m，滑坡體平均厚度約5.00m，滑坡面積大致4800m2，總方量約24000m3，為小型土層滑坡。根據(jù)滑坡后緣壁和拉裂縫變形方向分析，滑坡的總體滑移方向356°?；w特征及變形情況滑體主要由人工填土和粉質(zhì)粘土組成，人工填土含30%左右的砂、泥巖塊、碎石，塊碎石粒徑一般20~300mm?；w表面呈折線形，靠近前緣較平緩，滑坡后緣較陡，中部局部呈臺地。滑體最大厚度10.70m左右，平均厚度約5.00m左右?；w中形成的拉張裂縫張開寬度約8～20cm，深0.3～0.5m左右。各個滑面剪力計(jì)算滑塊編號1-1剖面暴雨工況剪力1127.332147.623600.314481.77滑塊編號2-2剖面暴雨工況剩余下滑力140.262543.003641.214879.735837.316557.59由勘察報(bào)告得出3-3剖面基本穩(wěn)定，所以2-2剖面為該滑坡的主滑方向方案一：右路肩邊緣設(shè)置抗滑樁道路右側(cè)邊線以外0.75m設(shè)置一排抗滑樁共13根，抗滑樁截面尺寸b*h=2*3m，樁長12-20m，樁頂標(biāo)高等于右側(cè)路肩標(biāo)高，對于填方地段，樁間空隙根據(jù)實(shí)際情況可采用漿砌塊石砌筑。方案二：右邊線以外50m設(shè)置抗滑樁道路右側(cè)邊線以外50m（2-2滑面第6條塊中部剪出口）設(shè)置一排抗滑樁共12根，抗滑樁截面尺寸b*h=2*3m，樁長10m，樁頂標(biāo)高比右側(cè)路肩標(biāo)高低8m，當(dāng)樁頂標(biāo)高高于原狀地面線時(shí)，樁間空隙根據(jù)實(shí)際情況可采用漿砌塊石砌筑。樁型滑體厚度（m）支擋位置剩余下滑力（KN/m）抗滑樁長度（m）2*3m型抗滑樁4.42-2剖面在第6滑塊中部剪出口557.59102*3m型抗滑樁11.52-2剖面第2條塊上部剪出口543.0020由以上圖表得出，方案一，右路肩邊緣設(shè)置抗滑樁治理的下滑力為543KN/m，而最終剩余下滑力為557.59KN/m，所以該治理方案不可選，抗滑樁的上部經(jīng)過治理后是穩(wěn)定的，而下部依舊會有15KN/m的下滑力。支檔部位的滑塊厚度為11.5米，雖然此處的剩余下滑力不太大，但是在考慮到滑面下抗滑樁的埋深，需要的樁長達(dá)到20米，成本較高。方案二：右邊線以外50m設(shè)置抗滑樁滑坡在此處的剩余下滑力為557.49KN/m，抗滑樁布置的間距為5米，需要的抗滑樁12為跟。剩余下滑力較方案一大。但是該抗滑樁布置在滑面的最下部，不會出現(xiàn)，抗滑樁下部不穩(wěn)定的現(xiàn)象。其次此處的滑體厚度為4.4米，考慮到抗滑樁下部埋深，該抗滑樁最長不會超過10米，布置12跟。和方案一相比比較節(jié)約經(jīng)濟(jì)，施工方便。第五章抗滑樁設(shè)計(jì)5.1.1選擇樁形1-1’剖面和2-2’剖面在計(jì)算時(shí)選用2-2’剖面為主滑剖面來計(jì)算。支擋部位在前部剪出口，抗滑樁布置好在最后個滑塊滑塊。滑體厚度4.4m，樁埋深5.6m，樁長10.4m。樁的嵌固段深度不宜小于總樁長的1/4的要求。按規(guī)定要求，截面高寬比不宜大于2，所以擬定截面尺寸。由于選定設(shè)樁位置滑床為泥巖，所以采用m法計(jì)算樁的錨固段內(nèi)力?；炷翉?qiáng)度等級不應(yīng)低于C30.，所以選用C30混凝土。支擋處剩余下滑力力為974.45KN/m。采用m法地基系數(shù)抗滑樁土質(zhì)地基系數(shù)樁的變形系數(shù)：樁的換算深度：，屬于剛性樁。取樁間距取5m4.1.2樁的內(nèi)力計(jì)算每根樁承受的水平推力滑面處剪力：,滑面處彎矩：。其計(jì)算模型如圖4.1所示：(圖4.1)滑面至旋轉(zhuǎn)中心的距離：樁的轉(zhuǎn)角：樁側(cè)抗力：樁身各點(diǎn)剪力：當(dāng)時(shí)，即可找出彎矩最大值的y值。經(jīng)驗(yàn)算求得時(shí)。樁身各點(diǎn)的彎矩：當(dāng)y=0.471m時(shí)，。4.1.3樁的配筋設(shè)計(jì)（1）縱向受拉鋼筋計(jì)算選用C30混凝土，縱向受力鋼筋選用HRB335級，箍筋選用HR235級?；炷帘Ｗo(hù)層厚度C=80mm，單排布筋，所以有效高度。C30混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，HRB335鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值?；炷潦軌簠^(qū)高度：其計(jì)算簡圖如圖4.2所示：(圖4.2)由力的平衡條件得：，由力矩平衡條件得：，聯(lián)立上述兩公式求解得：。式中:—截面有效高度（mm）；—樁截面寬度（mm）；X—樁正截面受壓區(qū)高度（mm）；M—設(shè)計(jì)彎矩（KN/m）；—縱向受拉鋼筋截面積（）；—混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）；—縱向受拉鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（）。受壓區(qū)高度：縱向受拉鋼筋截面積：選用18根Ф32，單根Ф32鋼筋面積804.2實(shí)際鋼筋面積。最小配筋率的驗(yàn)算：，同時(shí)。式中：—混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；—鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。所以滿足最小配筋率的要求。采用單排布筋，每2根Ф32為一束，共9束鋼筋。鋼筋的凈距，滿足《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。（2）箍筋計(jì)算：最大剪力值位于滑面下2.8m，。對是否需要配箍筋抵抗剪力進(jìn)行驗(yàn)算：只需按構(gòu)造要求配箍筋。箍筋采用HRB235級鋼筋，采用2肢箍，取箍筋間距為400mm,取HRB235級，Ф10@400。樁長10米。經(jīng)計(jì)算需要25根Ф10。在樁的受壓側(cè)配鋼筋，。樁的兩側(cè)配，，滿足構(gòu)造要求。其截面布筋圖如圖4.3所示：4.1.4樁的配筋布置鋼筋四周保護(hù)層厚度取100mm受拉側(cè)鋼筋間距取，221mm受壓側(cè)鋼筋間距取，221mm兩側(cè)間距取，300mm第六章排水工程本區(qū)屬中——亞熱帶季風(fēng)氣候。月平均氣溫最高是8月，月平均氣溫為28.5℃，最低氣溫為零下1.8℃。多年平均相對濕度為79%。年平均降雨量1082mm，降雨多集中在5~9月，尤其是6~8月多暴雨，日最大降雨量達(dá)192.9mm，小時(shí)最大降雨量超過65mm。雨季，尤其是暴雨期往往是滑坡的活動期。據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查，斜坡坡頂、坡腳無塘、田、水庫、河流等地表水體分布。8.1截水溝設(shè)計(jì)根據(jù)重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，擬在距離滑坡后緣5m外設(shè)置截水溝，防止雨水沿山坡流入滑坡體。雨水設(shè)計(jì)流量應(yīng)按下列公式計(jì)算：式中：Q—設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量(m3/s)；q—設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（mm/h）；ψ—徑流系數(shù)；F—匯水面積（km2）。根據(jù)給出勘察報(bào)告，取q=65mm/h。按照重慶市地方標(biāo)準(zhǔn)《