治理工程初步设计报告

年6月23日治理工程初步设计报告资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。长阳县丹水撇洪渠出口左岸地质灾害治理工程初步设计报告XXXX建筑设计院XXXX年八月目录前言…………11、概述………………………32、工程地质条件……………73、坡稳定性计算及评价……………………124、方案比较及拟定…………205、推荐方案工程设计………256、工程监测设计……………397、施工组织设计……………438、环保规划设计……………499、投资概算…………………52概算附表及图纸见报告后面前言0.1任务由来丹水撇洪渠位于长阳土家族自治县,是高坝洲水库区津洋口镇大防护工程的一个组成部分,于1999年动工修建,至今已有五年。撇洪渠渠底高程78m,进口高程78.2m,出口高程77.3m,渠长580m。出口处左岸坡顶高程111m,为一宽80～120m的平台,左岸边坡上部为自然边坡,下部为人工边坡。平台上有一35kv高压线塔,撇洪渠水位一般78～80m,最高水位85m。南侧有几处居民住房。在潘家淌至邓家榜的公路两侧分布有大量的冲积沙砾石及漂砾,山体自然坡度35°～45°,丹水撇洪渠出口左岸蠕变形区边坡呈视顺向坡,平均坡度46°。下半年,发现覆盖层下的强风化岩体中有小裂缝,现在裂缝有进一步发展的趋势,对边坡的稳定性产生极不利的影响,对居民生命财产、35kv高压铁塔的稳定和撇洪渠的正常运行构成威胁,亟需治理和加固。受长阳县移民局委托,我院承担了该段边坡的治理工程初步设计的任务。本次治理工程初步设计报告是以《丹水撇洪渠出口左岸边坡工程地质勘察报告》为基础进行设计的。0.2地理位置及交通条件高坝洲水利枢纽是清江梯级开发的最下一个梯级,是隔河岩枢纽的反调节水库,设计正常蓄水位80m,死水位78m。津洋口镇位于隔河岩水利枢纽下游4km、长阳县城上游5km处,临近318国道,另有公路与宜昌、宜都相通。丹水撇洪渠为原津洋口镇大防护工程的一部分,撇洪渠位于丹水左岸七里湾电站与潘家堂淌之间,利用曾经开挖的雏形渠道这一有利地形垭口对丹水撇洪渠口进行布置。丹水撇洪渠全长580m,其中进口渐变段长195m。工程所在地临近清江高坝洲水库库区,有山区3级公路直达长阳县城,距县城5km。水、陆交通较为方便。0.3设计依据(1)业主委托书(2)《丹水撇洪渠出口左岸边坡工程地质勘察报告》12月(3)《湖北省发展计划委员会鄂计地区()1428号文》(4)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-)(5)《岩土工程勘察规范》(GB50001-)(6)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-)(7)《湖北省三峡库区滑坡防治地质勘察与治理工程技术规程》(8)《混凝土结构设计规范》(GB50010-)(9)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086－)(10)《建筑抗震设计规范》GB50011－;其它国家现行相关设计规范和施工规范。

第一章概述1.1工程概况丹水撇洪渠出口左岸变形边坡紧邻横跨撇洪渠的潘家淌公路桥,变形边坡区南北投影长约49m,东西宽约42m,投影面积约2062m2,前缘高程约77m,后缘高程112m,高度约35m,整个地势向南微倾,山咀顶部地形宽坦。长江水利委员会清江地质大队对丹水撇洪渠左岸进行了地质勘察,并根据左岸边坡存在变形迹象与特征,将边坡划分为稳定区和轻微(蠕变)变形区两个区。轻微(蠕变)变形区大致位于Ⅰ－Ⅰ剖面以南,P4、P3、P2、P1探槽以西,P1至撇洪渠所围限的约m2地段为轻微变形区。稳定区则是轻微(蠕变)变形区外围区域。稳定计算成果表明,如果蠕变区域出现边坡滑塌事故,将引起撇洪渠出口堵塞,导致渠水回流,淹没撇洪渠上游的村镇60户及农田近400亩。更为严重的是,边坡滑塌将直接危及铁塔的安全运行。因此治理工作迫在眉睫。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—)表3.2.1边坡工程安全等级的规定,本边坡工程的治理工程等级为Ⅱ级,治理后相应边坡稳定安全系数应不小于1.30。1.2稳定分析根据工程地质调查和《建筑边坡工程技术规范》GB50330-,在边坡稳定计算中,对于断层破碎带和覆盖层厚的土质边坡采用圆弧滑动法计算,对于结构面发育的岩质边坡采用折线滑动法计算。1〕计算工况及荷载本计算工况分为基本工况和特殊工况。基本工况为天然条件下不考虑裂隙饱水的情况;特殊工况为天然条件下考虑裂隙饱水1米时的情况;计算荷载主要包括土条自重、房屋及铁塔荷载、地下水。由于本区地震基本烈度为Ⅵ度,故按照规范规定,可不考虑地震荷载作用。2〕稳定分析为评价整个蠕变区的稳定性,本计算在分别选取~Ⅳ－Ⅳ剖面(见图3-1～3-6)进行分析研究,各剖面在不同工况下的稳定性见表1-1。表1-1各剖面安全系数工况剖面基本工况特殊工况Ⅰ－Ⅰ剖面1.030.99Ⅱ－Ⅱ剖面1.000.97Ⅲ－Ⅲ剖面(局部失稳1)1.06Ⅲ－Ⅲ剖面(局部失稳2)1.181.15Ⅲ－Ⅲ剖面(整体)1.131.08Ⅳ－Ⅳ剖面(整体)1.161.13根据边坡地质勘察资料和边坡稳定的计算成果,可得出如下结论:Ⅰ-Ⅰ剖面及Ⅱ-Ⅱ剖面在两种工况下的稳定性均不满足规范要求,在暴雨条件下边坡可能整体失稳;Ⅲ-Ⅲ剖面及Ⅳ-Ⅳ剖面的在两种工况下基本稳定,但仍不满足规范要求;大致位于剖面以南,P4、P3、P2、P1探槽以西,P1至撇洪渠所围限的约1700m地段的轻微(蠕变)变形区,其内稳定性较差,基本工况时边坡稳定性处于临界状态,在遭遇暴雨条件下边坡极可能失稳;35千伏铁塔前沿的整体稳定性不能满足规范要求,特别在暴雨条件下边坡可能整体失稳;失稳后,边坡可能沿铁塔基座附近发生二次滑动,并直接危及长阳供电主干线铁塔的安全。一旦本边坡失稳,将引起撇洪渠出口堵塞,导致渠水回流,淹没撇洪渠上游的村镇60户及农田近400亩,造成极为严重的灾害损失。因此迫切需要对该边坡采取治理防护工程措施。1.3治理方案比较在比较本区的几种可能治理方案中,迁高压塔+削坡减载方案因实施过程难度大,故不将其作为比较方案。边坡治理常见工程措施有:抗滑桩、锚杆(索)、锚桩、喷混凝土、挡墙等。初拟两套方案进行比选:方案一:抗滑桩方案,治理工程边坡分为A、B、C、D四个区。在A区,在适度清挖坡面之后,拆除原渠道混凝土护坡,采用现浇混凝土锚杆挡墙护坡,同时埋设坡面排水管;在B区,采用抗滑桩来加强对蠕变深层滑动的治理;在C区,以李家住宅及其工厂所在的平台为起点,以1:1的边坡进行开挖削坡,并砌筑截水沟、排水沟,对拉张裂隙进行刻槽嵌缝处理,削坡面喷护植被混凝土。在D区,首先拆除向宅,再在边坡上加设锚杆,最后在紧邻A区边坡约161m2的投影范围内采用浆砌石挡墙护坡,并设置坡面排水孔。其工程量见表4-1。方案二:预应力锚索方案,治理依然分为A、B、C、D四个区。在A、C、D三个区域,治理措施与方案一相同,但在B区采取预应力锚索加固措施。其工程量见表4-2。经技术经济比较,推荐采用方案一。1.4推荐方案设计A区,属于渠道左岸水下和水位变动区域。渠底高程约为78m,渠顶高程约为90m,撇洪渠水位一般78~80m,最高水位85m。治理区域南起潘家淌公路老桥下游侧,投影长50m,宽约12m,治理面积约600m2,上部高程约为90m。该区在适度清挖坡面之后,拆除原渠道混凝土护坡,采用现浇混凝土锚杆挡墙护脚治理。B区,属于变形边坡体的中部区域,位于水上。下部紧接A区上部,高程约为90m,上部高程约为101~97.4m,南起向、李两家住宅边缘,北跨李家住宅及其工厂,南北投影长约36m,东西投影宽约20m,投影面积约720m2;治理区域往北延伸约5m,投影长约42m,宽约20m,投影面积约820m2。该区域采用抗滑桩进行治理。C区,属于变形边坡体的顶部区域,位于水上。下部紧接B区的李家住宅及其工厂,高程约为101~97.4m,上部至变形边坡顶部,高程约为112m,南起向家住宅,向上游南北投影长约36m,东西投影宽约15m,投影面积约532m2;治理区域往北和东延伸约5m,投影长约45m,宽约20m,投影面积约880m2。该区采用大削坡措施,然后辅以喷洒植被混凝土护坡。D区,属于变形边坡体的南端区域,位于水上。下部紧接A区上部,高程约为90m,上部高程约为101~97.4m,南起桥东公路,北靠李家住宅,横跨向家住宅的南北投影宽约13m,东西投影长约30m,投影面积约380m2;治理区域南北投影宽约17m,东西投影长约34m,投影面积约585m2。该区域采拆除向家住宅,再在紧邻A区的边坡约161m2的投影面积范围内采用锚杆加固,再用浆砌石护坡。1.5监测设计经过监测能够对撇洪渠出口左岸边坡在施工期及运行期的工程安全做出定量的评价。从而可正确判断工程的安全状态,确保边坡的安全。具体监测项目见表1-2。表1-2监测项目一览表序号名称数量测点代号要求1地表变形校测基点1A测出水平向及垂直向位移量工作基点2B1、B2下部测点2C1、C2上部测点2D1、D2铁塔测点1E2抗滑桩钢筋应力监测8Z4R-1,2,3,4Z5R-1,2,3,4钢筋受拉区抗滑桩变位监测7F1、F2…F7布置在桩顶3地面裂缝2J1、J2测裂缝宽度,长度缝两侧高差及开裂深度1.6施工组织设计治理工程A区施工属于渠道左岸水下和水位变动区域,需修建施工围堰。施工总有效工期按六个月进行。1.7环境设计本工程应选择合适弃方场地,施工中使用的有毒和危险物品实行专人保管。施工应注意减少扰民、降低噪音。本治理项目的实施不会引起其它的环境问题。1.8工程概算工程总投资为197.13万元,其中:建筑工程费为为151.19万元,工程监测费6.33万元,其它临时工程费为3.11万元,独立费用为27.08万元,基本预备费为9.39万元。

第二章工程地质条件2.1自然地理撇洪渠位于长阳土家族自治县,是津洋口镇大防护工程的一个组成部分,于1999年动工修建,竣工。撇洪渠渠底高程78m,出口处左岸坡顶高程111m,为一宽80~120m的平台,左岸边坡上部为自然边坡,下部为人工边坡。撇洪渠水位一般78~80m,最高水位85m。2.2地形地貌丹水撇洪渠是在上个世纪六十年代丹水(后河)改道工程(为切弯取直,造地)所挖沟渠雏形(未完成)的基础上顺势开凿而成的。原渠底高程为83—88m,两侧山体坡度为35—48°,局部达73°。1999年撇洪渠开挖时,事前也未经过充分设计而施工的。坡降为1.55‰,由北向南呈S状展布。撇洪渠左岸与七里湾电站沟谷之间构成河间地块宽约百余米,坡顶高程北高南低为118—110m,坡顶宽约20—60m,形成向南微倾,顶部宽坦的山咀地形。山咀北段为清江三级基座阶地。基座高程103—104m,南段为清江左岸侵蚀岸之基岩岸坡。撇洪渠及江边公路切坡施工后,形成现今地形。水渠左岸边坡大致以ZK5钻孔(或3—3’)剖面为界。北段下部人工护坡坡角为50—55°,护坡以上为24—46°,地形相对较缓,且多属视逆向坡,边坡上植被繁茂,整体稳定性较好。南段为视顺向坡,下部人工护坡段为55—65°,护坡以上大多为前期(施工期)变形边坡后残留的台阶地貌,坡角为40—70°。平均为45°以上,撇洪渠施工几年来,由于荷载未拆除未形成设计断面长期处在缓慢加剧变形之中。整体稳定性较差。见计算断面=1\*ROMANI－=1\*ROMANI～=5\*ROMANV－=5\*ROMANV见图3-1～3-7所示。2.3水文气象清江高坝洲水利枢纽库区属亚热带季风气候,温暖湿润,雨量充沛。雨季一般自4月份开始,9月或10月底结束,雨量主要集中在6～9月。据长阳站22年气象资料统计,多年平均降雨量为1223．8mm,年最大降雨量1754.3mm(1980年),年最小降雨量811．9mm(1966年),一日最大降雨量157,6mm(1969年7月11日)。长阳站多年平均气温16.5℃,以7～8月最高,极端最高气温42.2℃(1966年8月6日),一般为27～30℃。多年平均相对湿度为80％,多年平均最大风速10.0m/s,实测最大风速18m/s。高坝洲水利枢纽是清江梯级开发的最下一个梯级,是隔河岩水利枢纽的反调节水库,设计正常蓄水位80m,死水位78m。丹水集雨面积512km2;撇洪渠按丹水二十年一遇流量1750m3/s设计;五十年一遇流量2230m3/s校核。撇洪渠出口清江水位按高坝洲水库20年一遇回水位87.24m设计渠道护坡。2.4地层岩性组成撇洪渠左岸坡体的地层为第四系松散堆积和基岩两类。前者仅分布于边坡表面和坡顶阶地堆积物,厚度一般不大。绝大部分坡体为寒武系下统石牌组地层。现由老到新描述如下:1、基岩为寒武系下统石牌组(1sp)地层。厚196~295m,岩性为灰绿色页岩、砂质页岩夹板状细砂岩、泥质粉砂岩。上部夹数层鲕状灰岩。该地层出露于丹水撇洪渠处。测区基岩为寒武系下统石牌组页岩,根据风化程度差异分为强风化、弱风化和微新岩体各带。其中:1)强风化带:岩石结构构造已大部分破坏,矿物成分已显著变化、粘土矿物大量增加。风化裂隙很发育、岩体很破碎。强风化带厚度为4.5m～11.6m(据表2-1),而且坡顶部位厚度大,坡下部位厚度薄。2)弱风化带:岩石结构构造基本未破坏,沿层面及裂隙面有铁锰质侵染,矿物略有褪色,少量裂隙风化较明显,厚度为14～18m。3)微新岩带:岩质新鲜,岩体较完整,看不见风化痕迹。表2-1钻孔揭露风化带厚度表ZK1ZK2ZK3ZK4ZK5ZK6孔口高程(m)110.72111.44112.4492.4491.6796.54孔深(m)30.025.132.323.020.520.5覆盖层厚(m)1.01.103.51.73.8强风化带厚(m)8.511.610.66.56.04.52、三级基座阶地堆积物(Q2al):上部由大量石英砂岩砾石、卵石和漂砾组成卵砾石土,下部为棕色粘土含砾石厚2—3m,分布在工程边坡区以外。3、坡积物(Q4dl):为褐黄色粘性土夹碎块石,石质成分多为含炭质粉砂质页岩、砂质页岩碎屑,粒径3—5cm,多呈棱角状至次棱角状,含量约为20%左右,结构松散,厚0.5—2m多分布在较缓的斜坡及平台地段。4、撇洪渠底板近年之冲积卵砾石土(Q4al):多为磨园较差的卵石、砾石、块石,部分为中粗砂充填,大多为架空状,广泛分布在渠底板上,厚0.5—1m。2.5地质构造本区最大的构造形态为赵家棚——七里湾向斜,轴向呈NW280°方向。南翼地层产状以倾北为主,倾角15°～35°。向斜核部为寒武系石牌组页岩。撇洪渠横切或斜切该向斜南翼,岩层产状总体走向为NEE,倾N,倾角15°～35°,大致以3－3’剖面为界,北段构成逆向坡,南段则为顺向坡,其视倾角约为13°左右。在撇洪渠地段中,有大小断层11条,以近东西向最为发育,可见六条,一般倾北,倾角70°~85°;以逆冲断层为主,断层带多为粘土夹碎屑角砾。其次为NNE组,可见4条,主导产状为NE0°～20°/SE50°～80°。在研究区内有F2断层,产状为走向NE10°倾SE倾角54°,属平移断层,长约80～90m,宽3～5m,错距10m,分布在撇洪渠出口段底板。另一条F3断层与变形边坡有关,产状为走向NW325°倾NE倾角50°,长60～65m,宽1～2m,属正断层。断层带由极破碎的页岩、砂质页岩被粘土胶结。在本次调查中发现向氏房屋后坡的两处渗水点与本断层有关。区内裂隙发育主要有两组,其一为NNW组,产状多为NW340°～356°,倾向NE,倾角74°～80°,裂面平直,延伸较短,一般长0.5～1m,间距10～20cm;其二为NNE组,产状为NE10～20°,倾向SE倾角60～70°,裂面平直,延伸长约2～3m,间距0.3m。本区裂隙中多为黄褐色粘土和碎屑充填,新近的拉张裂缝多与NNE组裂隙有关。除以上两组裂隙外,近东西向的高角度裂隙也较发育。2.6水文地质边坡区四周均为沟谷切割的临空面,地表水排泄通畅,地下水赋存条件不具备,难以形成统一的地下水面,在基岩中仅会出现短暂裂隙水赋存现象。据水文地质试验及土体渗透性试验可知,区内坡积砂砾石土、冲积含泥砾石、漂砾等属弱～强透水层。而坡积、冲积的粉质粘土、壤土等属极弱透水层。本区缺少地下水赋存条件,仅会在雨后出现基岩裂隙水分布,局部以泉的形式排泄,向氏房屋东侧有一间就是在1998年8月被雨后裂隙泉水及墙面水流冲垮的。根据撇洪渠地表水质分析属HCO3’－Ca.Mg型淡水,对混凝土无侵蚀性。2.7地震本测区距隔河岩电站仅4km,其地震参数的选定依据该电站的地震资料并参照国家地震局的地震烈度区划图,本区地震基本烈度为Ⅵ度,动力荷载可不必记入。2.8岩土体物理力学指标及稳定坡角建议值依据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-)表4.5.1及表4.5.2,并结合撇洪渠处岩体的性状及层面的性状,来确定可能滑动面的抗剪强度参数。查表得知:强风化页岩层面结合差,内摩擦角18°~12°,层面间凝聚力值5~20Kpa抗剪断强度φ=24º~28º,C＝25~40Kpa;弱风化页岩层面内摩擦角27°~18°,层面间凝聚力13~30Kpa,抗剪断强度φ=24.6º~35º,C＝40~90Kpa。岩体的重度(容重):γ=25～26KN/m3(强风化岩体取低值,微新岩体取高值)。具体选值经过反分析方法,并结合现场调查及工程经验确定。稳定坡角依据经验及类比法建议如下:页岩新鲜岩体45°(1:1),页岩弱风化岩体35°(1:1.43),页岩强风化岩体30°(1:1.73),第四系松散土层25°(1:2.15)。因页岩易风化,一般应及时作护坡工程。2.9变形区的变形发展现状本次研究的变形区以Ⅰ—Ⅰ剖面附近为界,向南至老公路SN方向长约50m,宽约40m的范围内。在12月初勘期间前缘地带主要见4条(T1—T4)拉张裂缝。后缘在四个探槽中各见一条裂缝。本次调查时新增了数条与T4大致平行的裂缝,且李姓房屋变形,开裂,有明显发展(见图2－1)。原先的4条裂缝也明显加宽为5—10cm,如今向家大门处地面明显下沉,大门已无法打开。后方裂缝也明显的沿东侧房地面向南延伸到门前地坪,且向ZK6方向延伸,发展下去可能成为后缘缝。当前北侧边界尚不清楚,估计已伸出墙体以北,前缘剪出也不明显。因此,能够认为该变形边坡仅处在加剧变形阶段,滑动条件尚未形成,也能够认为该边坡仍处在极限平衡状态。从现场能够分析水渠开挖边坡变陡变深,边坡高度不断加大,开挖边坡的角度大多在稳定坡角以上,远远超出其稳定坡角;另一方面,该拆迁的房屋至今未拆,也就是该减载的荷载尚未消除,自然加重了不稳定因素。鉴于边坡已处于非稳定状态,如果现状得不到改变,必将随着变形的发展而产生滑动,危及撇洪渠的运行安全,后续工程必须跟上。建议李、向二户应在雨期到来前尽快搬出,人员撤离,确保人身及财产安全。图2-1工程地质平面图第三章 边坡稳定性计算及评价3.1荷载条件及稳定计算工况3.1.1计算工况根据河谷结构及水文地质条件,该坡段地下水位埋深大,边坡区无稳定外来补给水体,覆盖层透水性较好,岩体内节理、裂隙发育,有利于地表水、地下水循环转移,故基本工况不考虑地下水。在暴雨条件下,岩体裂隙将局部充水,此时需考虑裂隙水的作用。本地区地震烈度为Ⅵ度,参考《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97,可不考虑地震力作用。本计算考虑了基本工况和特殊工况,其中基本工况为天然条件下的情形,特殊工况为天然条件下,并考虑裂隙饱水1米的情形。3.1.2荷载条件本计算的荷载主要包括土条自重、外荷载和裂隙水。对于自重荷载,无降雨时取天然容重;有降雨入渗时,在浸润线以上取饱和容重,在浸润线以下取天然容重。外荷载(如房屋及铁塔荷载),计算时以等效作用在地基长度上的均布力代替。裂隙水的作用主要考虑其静水压的作用力。该坡段地下水位埋深大,边坡无稳定外来补给水体,覆盖层透水性较好,岩体内节理、裂隙发育,有利于地表水、地下水循环转移,故基本工况不考虑地下水,但在暴雨条件下岩体裂隙将局部充水,特别是后缘拉裂缝将可能饱水1米左右。由于本地区地震烈度为Ⅵ度,参考《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97,当设计烈度为Ⅵ度时,可不考虑地震力作用。3.1.3稳定计算的边界条件的界定根据本区边坡地质结构的特点,边坡失稳的滑动面后缘拉张缝将以NNE和NNW组断裂为基础形成陡倾角的追踪张裂缝,成为后缘拉裂切剖面,沿着局部切层的视倾斜层面和风化界面形成滑移面和剪出面;两侧的侧向切剖面将以近东西向的裂隙为基础吸纳NNE或NNW组裂隙形成;水渠边坡为临空面。3.2计算方法根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-规定,对于可能发生折线滑动的边坡,宜采用折线滑动法进行计算。根据刚体静力平衡原理和推力计算法则,先假定一个安全系数,按折线滑动面的计算公式可将滑动土体分成若干条块,而上一条块对本条块推力的合力方向与土条底面平行,如图3-1,然后根据力的平衡条件,逐条向下推求,直至求出最后一条土条的剩余推力。

图3-1不平衡推力传递法图示对任一土条,取垂直与平行土条底面方向力的平衡关系,有(式3-1)(式3-2)根据安全系数定义和摩尔－库伦破坏准则,有(式3-3)联合式(式3-1)、(式3-2)和(式3-3),削除,,得如下计算公式 (式3-4)式中称为推力传递系数,以下式表示(式3-5)计算时先假定,然后从坡顶第一条开始逐条向下推求,直至求出最后一条的推力,必须为零,否则要重新假定,进行试算。根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-规定,本边坡应属于二级边坡工程,对于二级边坡的值应满足以下标准:≥1.30,否则应对边坡进行工程治理。3.3潜在滑面位置的确定根据边坡地质结构的特点,本区边坡已形成明显的后缘边界,且张拉缝较深(3m~6m),因此最危险滑面应以张拉缝为起始段;参考一般的工程经验,对于层理结构较明显的边坡,变形边坡一般沿顺层方向剪出,且剪出段长度占滑面总长度的1/5~1/4;对任一给定后缘边界和剪出口位置的边坡,总可在张拉缝下端至剪出段起点间寻求一下凹的滑动面,使其安全系数最小。对于该边坡,仅在撇洪渠护坡面上发现部分裂缝,剪出口位置并不确定,因此需计算各可能存在的剪出口对应的最新安全系数,然后从中找出所有最新安全系数中极小安全系数,此系数即为最危险滑面的安全系数,而与之相对应的滑面即为潜在滑面。3.4计算参数取值以试验为依据,并结合变形边坡稳定性现状,采用反分析的方法滤定出本边坡的计算参数。为此,先假定最危险剖面Ⅱ－Ⅱ剖面的最危险滑面＝1,并试算强风化页岩1=5~20KPa、1＝12~18°和弱风化页岩2=13~90KPa、2＝18~27°且1＜2,1＜2的各种组合,在天然条件下的最终推力,直到＝0为止,此时的、值为计算时应采用的参数。经计算,本区岩土体的物理力学参数最终取值如表3-1所示。表3-1边坡岩土体治理工程参数表岩土名称容重抗剪强度天然容重(KN/m3)饱和容重(KN/m3)凝聚力C(KPa)内摩擦角(°)强风化页岩25.226.12018弱风化页岩25.626.345243.5稳定性计算为评价整个蠕变区的稳定性,在其区域内选取Ⅰ－Ⅰ~Ⅳ－Ⅳ剖面(其具体位置见平面布置图),对各剖面在各种工况下的稳定性进行计算,计算结果见表3-2,潜在滑动面见图3-1~3-6;为了解变形边坡体对高压输线塔造成的影响,特意选取Ⅴ－Ⅴ剖面(经过线塔基座,沿蠕变体主滑方向),计算该剖面的稳定性以及其滑动过后的稳定性。计算结果见表3－3,各情况下的潜在滑动面见图3-7~3-8。表3-2各剖面安全系数工况剖面基本工况特殊工况Ⅰ－Ⅰ剖面1.030.99Ⅱ－Ⅱ剖面1.000.97Ⅲ－Ⅲ剖面(局部失稳1)1.06Ⅲ－Ⅲ剖面(局部失稳2)1.181.15Ⅲ－Ⅲ剖面(整体)1.131.08Ⅳ－Ⅳ剖面(整体)1.161.13图3-1Ⅰ-Ⅰ剖面稳定性计算简图图3-2Ⅱ-Ⅱ剖面稳定性计算简图图3-3Ⅲ-Ⅲ剖面稳定性计算简图(局部失稳1)图3-4Ⅲ-Ⅲ剖面稳定性计算简图(局部失稳2)图3-5Ⅲ图3-5Ⅲ-Ⅲ剖面稳定性计算简图(整体失稳)图3-6图3-6Ⅳ-Ⅳ剖面稳定性计算简图(整体失稳)表3-35-5剖面在各种工况下的安全系数工况剖面基本工况特殊工况Ⅴ－Ⅴ剖面(当前边坡)1.0230.974Ⅴ－Ⅴ剖面(已滑一次)1.0871.014图3-7Ⅴ-Ⅴ剖面稳定性计算简图(当前状态)图3-8Ⅴ-Ⅴ剖面稳定性计算简图(启动之后)3.5边坡稳定性评价根据边坡地质勘察资料和边坡稳定的计算成果,可得出如下结论:Ⅰ-Ⅰ剖面及Ⅱ-Ⅱ剖面在各种工况下边坡的整体稳定性不满足规范要求,特别在暴雨条件下边坡整体可能失稳;Ⅲ-Ⅲ剖面及Ⅳ-Ⅳ剖面在各种工况下边坡整体基本稳定,但不满足规范要求,局部稳定性处于临界状态;计算结果表明,轻微(蠕变)变形区大致位于Ⅰ－Ⅰ剖面以南,P4、P3、P2、P1探槽以西,P1至撇洪渠所围限的约m2地段为轻微变形区。轻微变形区内稳定性较差,天然状态下边坡的稳定性处于临界状态;暴雨条件下边坡稳定性较差,极可能失稳。另外从对Ⅴ－Ⅴ剖面的分析来看,35千伏铁塔前沿在各种工况下边坡的整体稳定性不满足规范要求,特别在暴雨条件下边坡可能整体失稳;一旦失稳,边坡可能沿铁塔基座附近发生二次滑动,直接危及长阳供电主干线铁塔的安全,严重影响长阳县人民的生产和生活。综上所述,如果蠕变区域边坡滑塌,将引起撇洪渠出口堵塞,渠水回流,淹没撇洪渠上游的村镇60户及农田近400亩,同时直接危及铁塔的安全运行。因此迫切需要对该边坡采取治理防护工程措施。3.6治理建议综合分析地质报告和边坡的稳定计算结果,边坡已存在明显的加剧变形,整体存在潜在的不稳定,必须尽快对其实施工程治理措施。结合稳定计算分析,建议采用以下综合治理措施:(1)对于坡底(撇洪渠护坡段,高程77~87),由于坡角较陡,而削坡又存在一定的困难,建议采用锚钉板加固方案,一方面可增加边坡坡面的稳定性,另一方面也可起到挡墙支撑的作用,抵消部分由边坡上部传来的剩余推力;(2)对于边坡中段(高程87~104),坡角相对较缓,可是由于滑带较深,也是推力最大地段,应为边坡治理的重点区域,建议采用抗滑桩方案,把桩设置在撇洪渠护坡顶部,以抵御上部边坡的下滑力;同时也可考虑预应力锚索方案,可对边坡施加一沿锚索方向的集中拉力,以降低并防止岩层中裂隙进一步扩展的可能性,减小边坡的下滑力,提高边坡的整体稳定性;;(3)对于边坡上段(高程104~坡顶),坡角相对较缓,但如果不采取任何治理措施,边坡则有可能发生局部滑动,因此建议对上部坡采取削坡减载方案,以提高其局部稳定性。

第四章方案比较及拟定丹水撇洪渠是长阳土家族自治县津洋口镇大防护工程的一个组成部分,该变形边坡南端紧邻横跨撇洪渠的潘家淌公路桥,位于渠道出口段左岸上游,南北投影长约49m,东西宽约42m,投影面积约m2,变形边坡前缘高程约77m,后缘高程112m,高度约35m,整个地势向南微倾,山咀地形顶部宽坦。长江水利委员会清江地质大队对丹水撇洪渠左岸进行了地质勘察,并根据左岸边坡存在变形迹象与特征,将边坡划分为稳定区和轻微(蠕变)变形区两个区。轻微(蠕变)变形区大致位于Ⅰ－Ⅰ剖面以南,P4、P3、P2、P1探槽以西,P1至撇洪渠所围限的约m2地段为轻微变形区。稳定区则是轻微(蠕变)变形区外围区域。如果蠕变区域出现边坡滑塌事故,将引起撇洪渠出口堵塞,导致渠水回流,淹没撇洪渠上游的村镇60户及农田近400亩,造成更为严重的影响;边坡滑塌将直接危及铁塔的安全运行。因此迫切需要对该边坡采取治理防护工程措施。4.1设计依据与原则4.1.1设计依据(1)《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87)(2)《混凝土结构设计规范》(GB50010-)(3)《砌体结构设计规范》(GBJ3-88)(4)《公路排水设计规范》(JTJ018-97)(5)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-)(6)《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224-1995)(7)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-)(8)《水工预应力锚固设计规范》(SL212-98)(9)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GBJ86-85)(10)《硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥》(GB175-1999)(11)《岩土工程勘察规范》(GB50001-)(12)《湖北省三峡库区滑坡防治地质勘察与治理工程技术规程》4.1.2设计原则撇洪渠边坡治理的原则是:(1)研究影响变形边坡稳定的主要因素及其对变形边坡各部位的影响程度,结合变形边坡区地形、地质条件,有针对性采取不同的有效工程措施。(2)在满足设计标准的前提下,采用经济、合理、安全可靠的工程治理措施,维持变形边坡的稳定性,减少滑坡灾害。(3)治理工程措施应力求施工方便,因地制宜,就地取材。(4)尽力减少对当地自然环境的破坏。(5)治理工程应方便管理与维修。(6)监测、预测也是主要防治措施之一,治理工程应提供监测预测的良好条件。4.1.3防治工程等级的确定(1)边坡高度撇洪渠出口左岸山顶高程111.0m,是三级阶地的宽台面。撇洪渠底部高程为77.0m,左岸边坡高度达33.0m,大于30m;(2)边坡坡度山体自然坡度35º~48º,出口轻微变形区平均坡度46º。(3)边坡岩性为第四系松散堆积层和基岩组成,前者主要由冲积物、三级阶地堆积物和坡积物组成,主要为卵石层、碎石、块石。厚度分别约0.5~3.0m。基岩地层为寒武系下统石牌组,厚196~295m为灰绿色页岩、砂质页岩夹板状细砂岩、泥质粉砂岩。围岩风化厚度较大,强风化带厚度在4.5~11.6m。(4)边坡破坏特性经槽探和地表变形调查,多处出现拉张裂缝,宽0.5~20cm,裂缝延伸长度最长达数10米,裂缝深可达5～6m,从而可看出破坏主要由于外倾软岩结构在卸荷作用下的岩石蠕变变形。(5)滑坡后果严重左岸山顶有35KV高压输电铁塔一座。经计算,边坡一旦滑动,边坡滑体将约有1.5万m3土石滑入撇洪渠,形成15m高的小坝,完全截断丹水出口水流;如果滑坡出现在汛期,壅水将翻过津洋口防护坝、丹水防护坝、泉溪河防护坝,给农田和居民区造成严重的损失。同时,滑坡将直接危及铁塔的安全,影响输变电。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—)表3.2.1边坡工程安全等级的规定,岩质边坡岩体Ⅳ~Ⅴ类,边坡高度(H)为30m左右。综上所述,本边坡工程的治理工程等级拟定为Ⅱ级,治理后相应边坡稳定安全系数不小于1.30。4.2治理分区在轻微变形区滑裂缝以外大致5m的范围内作为治理区域,南北投影长约56.5m,东西投影宽约51m,投影面积约2885m2。针对变形边坡现状,结合自然边坡情况下的边坡稳定分析计算结果,考虑到既方便施工,又节省投资,同时达到治理效果等综合因素;撇洪渠出口变形边坡治理工程分四个区域进行治理,具体如下:A区,属于渠道左岸水下和水位变动区域。渠底高程约为78m,渠顶高程约为90m,撇洪渠水位一般78~80m,最高水位85m;左岸边坡上部为自然边坡,下部为人工边坡。该区南起潘家淌公路老桥上游侧,投影长约48m,宽约9m,面积约430m2,上部高程约为90m;治理区域南起潘家淌公路老桥下游侧,投影长50m,宽约12m,治理面积约600m2,上部高程约为90m。B区,属于变形边坡体的中部区域,位于水上。下部紧接A区上部,高程约为90m,上部高程约为101~97.4m,南起向、李两家住宅边缘,北跨李家住宅及其工厂,南北投影长约36m,东西投影宽约20m,投影面积约720m2;治理区域往北延伸约5m,投影长约42m,宽约20m,投影面积约820m2。C区,属于变形边坡体的顶部区域,位于水上。下部紧接B区的李家住宅及其工厂,高程约为101~97.4m,上部至变形边坡顶部,高程约为112m,南起向家住宅,向上游南北投影长约36m,东西投影宽约15m,投影面积约532m2;治理区域往北和东延伸约5m,投影长约45m,宽约20m,投影面积约880m2。D区,属于变形边坡体的南端区域,位于水上。下部紧接A区上部,高程约为90m,上部高程约为101~97.4m,南起桥东公路,北靠李家住宅,横跨向家住宅的南北投影宽约13m,东西投影长约30m,投影面积约380m2;治理区域南北投影宽约17m,东西投影长约34m,投影面积约585m2。变形边坡治理工程分区见图4-1。图4-1变形边坡治理分区图4.3治理措施的拟定对于边坡治理,常见的方法有:削坡、抗滑桩、锚杆(索)、锚桩、喷混凝土、挡墙等。考虑到该段边坡为高陡页岩质顺向边坡,岩体节理、裂隙发育,岩石风化程度较强,同时该边坡位于通往长阳县城主干道——新老潘家淌公路桥桥头,安全和美环境均有较高要求。现拟定两套方案如下:方案一:抗滑桩方案治理工程边坡分为A、B、C、D四个区。在A区,在适度清挖坡面之后,拆除原渠道混凝土护坡,采用现浇混凝土锚杆挡墙护坡,同时预留坡面排水孔;在B区,采用抗滑桩来加强对蠕变体深层滑动的治理;在C区,以李家住宅及其工厂所在的平台为起点,以1:1的边坡进行开挖削坡,并砌筑截水沟、排水沟,对裂隙进行刻槽处理,削坡喷植被混凝土护坡。在D区,首先拆除向宅,再在边坡上打锚杆,最后在紧邻A区边坡约161m2的投影范围内采用浆砌石挡墙护坡,并设置坡面排水孔。其工程量见表4-1。方案二:预应力锚索方案治理依然分为A、B、C、D四个区。在A、C、D三个区域,治理措施与方案一相同,但在B区采取预应力锚索加固措施。其工程量见表4-2。4.4治理方案比选方案一和方案二的区别在于抵抗边坡整体剩余下滑力的工程措施不同。只对不同部分进行比较。表4-1和表4-2分别为两种方案的工程量和费用。表4-1方案一抗滑桩工程量及造价编号项目单位工程量单价(元)合价(万元)抗滑桩工程66.521土方工程m341873.163.062石方工程m3366144.875.303桩身混凝土C30m3784372.1629.184护壁混凝土C15m372423.393.055挡板混凝土m39471.940.426钢筋t37.46821.7925.51表4-2方案二预应力锚索工程量及造价编号项目单位工程量单价(元)合价(万元)锚索工程73.581锚索(25m)根4514430.6164.942混凝土c30m3133.2372.164.963钢筋t5.46821.793.68在满足边坡治理稳定的条件下,从经济上比较,方案一比喻案二建安工程费节省约7万元,而且方案一结构可靠度高,有比较丰富的工程实例,施工技术难度较小,方案二施工难度大,工期长。综合比较,选择方案一为推荐方案。第五章推荐方案工程设计根据变形边坡防治工程方案比较,确定方案一为推荐方案,其主要工程措施包括有:削坡、锚杆挡墙、抗滑桩、植被混凝土护坡、浆砌块石护坡、排水等工程措施。根据地形、地质、施工技术和经济条件等综合分析,将蠕变区域分为A、B、C、D四个区域,并在这四个区域采取不同的工程措施分别进行防护治理。5.1治理措施选择5.1.1A区A区属于渠道左岸水下和水位变动区域。由于A区位于该变形边坡体的底部,属于阻滑区,是变形边坡治理的根本,如果A区治理不成功,将会导致该边坡失稳,最终影响到整个蠕变体的稳定。鉴于A区内原现浇混凝土仅相当于砂浆抹面,施工质量很差,边坡坡度也陡于稳定坡角,既不利于渠道行洪,也不利于维持现有边坡的稳定。因此,在进行清挖和削坡之后拆除原渠道混凝土护坡,采用现浇混凝土锚杆挡墙护坡,同时预留坡面排水孔,既有利于减小渠道糙率,使渠水顺利经过,增加渠道的过流能力,也有利于保护该边坡页岩免遭风化,防止渠水淘刷坡体;同时提高了A区岩层内摩擦角值和凝聚力c值,降低边坡静水压力,有利于该区边坡的浅层稳定和边坡的整体稳定。A区需在围堰保护下施工,而且按稳定坡角清坡时不应过度,以防边坡失稳。5.1.2B区B区属于变形边坡中间区域,具有承上启下的作用,是主要阻滑区。本区页岩岩性软弱,属顺向坡,且夹层和裂隙发育,组合交线大多倾向渠道,相互切割而形成相互独立的楔形体,极易出现滑动失稳。抗滑桩具有施工简便、阻滑效果突出、经济等特点,特别在下滑力较大的情况下,抗滑桩具有挡土墙不可替代的优势。矩形截面单桩具有较大刚度,桩顶变形小,抗滑能力强的优点。因此,B区采用抗滑桩进行加固以增加坡体的阻滑力,同时在两桩之间采用挡土板连接以防止浅层坍滑。5.1.3C区C区属于变形边坡的顶部区域,是该边坡剩余下滑力的来源。在清除该变形边坡区域内的浅层覆盖层之后,从现有的房屋平台为起点,以1:1的边坡进行削坡开挖,在开口线外砌筑截水沟,在边坡区内设置两条纵向排水沟,并对张拉裂缝区进行刻槽混凝土回填处理,最后喷植被混凝土进行护坡和美化,并预留排水孔。这种治理措施能够有效地削减变形边坡体的荷载及其剩余下滑力,有利于边坡稳定。如果采用预应力锚索处理,虽然措施安全可靠,可是工程量偏大,经济合理性差,施工难度较大,锚头可靠性差不易保证,不宜采用。5.1.4D区D区是向家住宅区域。根据现场查勘,向宅有多处地面、墙面和裂缝,裂缝面倾向渠道,向宅西侧的平房以西,坡体已经滑动长草。由于D区平均坡度较缓,顶部高程为向宅地面,即约为97.4m,经过计算分析,在自然状态下,D区总体稳定性要比B、C两区高,不属于最危险地段,可是紧邻A区的渠内边坡局部稳定性差,需要进行处理。拆除向宅有效减载后,在邻接A区的渠道内边坡采取锚杆加固,然后砌筑浆砌石挡墙护坡,设置排水孔以排除边坡内地下渗水。5.2A区治理措施设计先拆除A区的原混凝土护坡,进行边坡清理,在平整坡面之后开始绑扎护坡钢筋,预留锚杆孔位和排水孔位,再浇筑混凝土挡墙护坡,在护坡混凝土达到设计强度等级的70%之后开始造孔灌浆安装锚杆就位,最后形成排水孔。5.2.1挡墙撇洪渠渠道混凝土护坡原厚度为0.3m,拆除之后仍按0.3m厚恢复,混凝土强度等级为C20,坡面纵向钢筋采用Φ20＠200mm,水平横向钢筋采用Φ12＠200mm。为了适应地基的不均匀沉降和温度应力,在该A区设置两道伸缩沉降缝。5.2.2锚杆锚杆主要是为了固定挡墙护坡,从而提高坡体抗剪能力,增加坡体阻滑力,解决坡面表层稳定。锚杆采用Φ28的Ⅱ级钢筋,呈梅花形布置,间距3m,排距3m,在混凝土挡墙面预留与坡面垂直的锚杆孔,孔位与水平面大致呈38º,孔内填注M30砂浆。锚杆的锚固长度按照以下公式计算确定:(1)由水泥砂浆与锚杆钢筋的握裹力确定Ll1===1600mm式中,d为锚杆直径,c1为水泥砂浆同锚杆钢筋的握裹力,qm为单根锚杆的设计拉力,K1为安全系数,取1.5。(2)由水泥砂浆和岩石孔壁的粘聚力力确定Ll2===2815mm式中,D为锚杆孔直径,c2为水泥砂浆同锚杆钢筋的握裹力,qm为单根锚杆的设计拉力,K2为安全系数,锚杆孔为俯孔时取1.5。锚固长度一般由浆体与孔壁之间的破坏形式确定为4m。5.3B区治理措施设计B区治理措施设计即为抗滑桩的设计。5.3.1抗滑桩的载面尺寸的拟定及平面布置1)桩截面桩的截面设计为矩形截面桩,其中Z1、Z7截面为1.5m×2m,其余截面为2m×3m。2)平面布置及桩距的确定一般情况下桩设置在滑面前缘,其下滑力较小,且滑面反翘为抗滑地段,常能提供一定的桩前抗力,为设桩的好地方。针对本工程,受地形影响,抗滑桩设置在距撇洪渠渠顶上方3m左右的地方,以方便施工并保证撇洪渠护坡的稳定性。根据”桩基工程手册”,当B/A＝1.0时,L0/A＝2～4,当B/A＝1.5时,L0/A＝3～5,上式中,Ｂ为桩高,Ａ为桩宽,Ｌ0为桩间距。3)桩的锚固深度当前工程上多从控制锚固段桩周地层的强度来考虑桩的锚固深度,即要求抗滑桩传递到滑动面以下地层的侧壁应力,不大于地层的侧向容许抗压强度。根据工程实践经验,以及对本工程现有条件的分析,取锚固深度为桩的总长的1/3,(如需取稍小的锚固长度,桩侧地应力满足规范要求,且桩端变形不宜过大,以利护坡的稳定),依局部下滑力大小的不同有所调整。当前工程上多从控制锚固段桩周地层的强度来考虑桩的锚固深度,即要求抗滑桩传递到滑动面以下地层的侧壁应力,不大于地层的侧向容许抗压强度。根据工程实践经验,以及对本工程现有条件的分析,取锚固深度为桩的总长的1/3,(如需取稍小的锚固长度,桩侧地应力满足规范要求,且桩端变形不宜过大,以利护坡的稳定),依局部下滑力大小的不同有所调整。抗滑桩的具体设置情况如下:沿距撇洪渠护坡顶上方3m左右一线单排布置,桩间距L0拟定为6米,需7根方桩,根据覆盖层厚度及滑带深度,桩长为12m～24m。根据抗滑桩的布置及尺寸,其主要设计要素列表如下。表5.3-1 抗滑桩设计要素表桩型混凝土标号桩间距(m)桩截面(mxm)截面模量(m3)抗弯刚度EI(KN/m2)方桩C3061.5×213.0×1072×3313.5×1075.3.2抗滑桩设计荷载变形边坡推力的计算应首先根据试验、调查资料,在确定边坡稳定现状的基础上,拟定各条块滑动面的凝聚力C和内磨擦角,用不平衡推力法依次计算各条块的剩余下滑力,并要求变形边坡前缘出口的剩余下滑力等于或趋于零,如果不为零,则重新调整C、值,重复计算,直至变形边坡前缘出口的剩余下滑力等于或趋于零为止,并可得一天然下滑力曲线;其次,根据规范要求,选定一安全系数K,将极限状态时的抗剪指标(、C)值除以K,再用不平衡推力法重新计算各条块的剩余下滑力,即得设计下滑力曲线。则在设计桩位处剩余下滑力在水平方向的分力即为桩身设计荷载。其值可用公式表示:q=EsCosαEs为剩余下滑力,α为合力与水平方向上的夹角。抗滑桩布置范围内的典型剖面Ⅰ－Ⅰ及Ⅱ－Ⅱ的设计下滑力曲线如图5-1所示,各桩身设计荷载见表5.3-2。Ⅰ－Ⅰ剖面设计下滑力曲线图Ⅱ－Ⅱ剖面设计下滑力曲线图图5-1抗滑桩设计下滑力曲线图表5.3-2桩身设计荷载桩号典型断面下滑力Es(KN/m)桩身荷载(KN/m)非锚固段长(m)Z1Ⅰ-Ⅰ550.0499.08.0Z2,Z6Ⅰ-Ⅰ892.0809.014.0Z3,Z4,Z5Ⅱ-Ⅱ1150.01043.016.0Z7Ⅱ-Ⅱ750.0680.012.05.3.3内力计算1)桩身内力计算锚固段以上内力计算采用悬臂梁模型计算,锚固段内力计算采用”m”法,即:结合本边坡的地质特性,假定变形边坡推力为三角形分布,其总推力大小与剩余下滑力相等;锚固段地基系数的比例系数取80000KN/m4。抗滑桩内力计算成果见下面各桩的弯矩和剪力分布图。Z1抗滑桩内力分布图Z7抗滑桩内力分布图Z3、Z4、Z5抗滑桩内力分布图Z2、Z6抗滑桩内力分布图2)桩侧应力复核对于比较完整、半岩质地层,桩身作用于围岩的侧向压应力,其容许值max为:max≤K·C·RK──根据岩层构造在水平方向的岩石容许承压力的换算系数,取0.5-1.0。C──折减系数,根据岩石的裂隙、风化及软化程度,取0.3-0.5。R──岩石单轴抗压极限强度。针对本工程,结合地质条件,K,C,R分别取0.5,0.3,0Kpa。根据计算结果,max＝2108.9≤K·C·R=3000。经复核,桩侧应力均满足要求。5.3.4构造设计1)设计强度安全系数选定桩身设计参照《水工钢筋混凝土结构设计规范》SDJ20-78进行。钢筋混凝土构件结构的强度安全系数:1.5。2)材料的设计强度混凝土设计强度:轴心抗压:混凝土C20,fc=10.0Mpa;C25,fc=12.5Mpa;C30,fc=15.0Mpa。轴心抗拉:混凝土C20,ft=1.10Mpa;C25,ft=1.30Mpa;C30,ft=1.5Mpa。弯曲抗压:混凝土C20,fcm=11.0Mpa;C25,fcm=13.5Mpa;C30,fcm=16.5Mpa。钢筋设计强度:Ⅰ级钢筋:抗拉强度fy=210Mpa;抗压强度f’y=210MpaⅡ级级钢筋:直径>25mm,抗拉强度fy=290Mpa;抗压强度f’y=290Mpa;直径≤25mm,抗拉强度fy=310Mpa;抗压强度f’y=310Mpa;3)桩身构造设计根据桩的平面布置、锚固深度、截面尺寸和结构强度,用极限平衡理论校核边坡整体稳定性并根据抗滑桩的理论对桩身的稳定性及桩身的强度进行校核并配设钢筋。在桩的受拉侧配置Ф32、Ф28等钢筋。受拉筋可按一、二排或三排布置。在桩的两侧分别布置Ф12、Ф14的构造筋。在桩的受压侧布置Ф14、Ф12的构造钢筋。箍筋采用封闭箍筋。推荐方案抗滑桩内力成果见表5.3-3,根据内力计算结果进行配筋计算成果详见设计附图。表5.3-3推荐方案抗滑桩设计计算一览表桩号下滑力(KN/m)桩间距(m)受荷长(m)锚固长(m)截面尺寸(m×m)最大弯矩(KN.m)最大剪力(KN)Z1550.06.08.04.01.5×2.08911.33980.11Z2,Z6892.06.014.07.02.0×3.025263.06477.77Z3,Z4,Z51150.06.016.08.02.0×3.040992.29154.0Z7750.06.012.06.01.5×2.018713.05572.2说明:①表中受荷段长为削坡后基岩面以上的厚度;②表中下滑力为边坡稳定计算下滑力的折算值;③此表系选取典型剖面计算而得,其它剖面依此类推;④表中高程系设桩处的桩后高程。5.3.5挡土板设计 挡土板采用现浇,设置于抗滑桩前面,用于阻挡变形边坡表层坍滑。挡土板尺寸长5m、厚0.3m、高0.5～1.0m。具体配筋和布置详见设计图。5.4C区治理措施设计C区主要进行削坡并恢复植被。先拆除李家住宅及其工厂,在工厂平台上以1:1的坡度削去其背后的山坡,喷施植被混凝土护面,并砌筑截水沟、排水沟和对裂隙进行刻槽处理。5.4.1清挖清挖主要是将坡体表面危岩、浮渣等按照自上而下的原则进行清坡,以减少削坡开挖时的危害和影响,方便施工。5.4.2削坡(1)削坡的基本原则①削坡的目的是为了减少推力,因此,削坡区应位于推力区内;②削坡后,由于坡面形态改变,在遭遇设计降雨时,应不引起坡体失稳,需对削坡后的稳定进行评估;③削坡后,原有坡面覆盖破坏,为维护新坡面的形态,抵御雨水冲蚀、溶蚀,应采取工程措施对坡面进行保护。(2)削坡范围根据现场地形和地质条件等,A区和B区是该变形边体的阻滑区,C区是对该边坡体施加推力的区域,削坡范围就是治理区域投影面积,包括A、B、C和D四个区,长63m,宽49m,面积3080m2。按照自上而下的原则,首先清除C区顶部腐植土和覆盖页岩表面的覆盖层,厚度约1.4m,再清除坡体表面严重风化的页岩,厚度约为0.5m。清坡结束,按照治理顺序进行下一道工序。5.4.3植被混凝土植被混凝土护坡绿化技术主要是针对岩石边坡和绿化而开发的,它不但代替传统护坡技术解决岩石边坡的浅层防护问题,而且使边坡生长植被成为现实,有利于恢复因开挖所破坏的植被。植被混凝土护坡绿化技术真正现实了边坡防护和园林绿化两大功能和两者间的完美结合。传统的边坡保护方法,如浆砌块石、干切片石、预制混凝土块以及喷射混凝土等措施,对减轻坡面新建初期的不稳定确实效果良好。然而不能解决恢复生态环境问题。喷射纯泥土和喷射无混凝土基材进行边坡绿化,因强度较低其边坡防护作用较差,随着时间的推移泥土和基材料逐渐脱落,植被效果也会减弱。植被混凝土施工:先在岩石上铺上复合材料网,并用锚钉和锚杆固定。再由水泥、腐植质、外加剂、混合植绿种子和水等组成植被混凝土原料,经搅拌后由喷锚机械设备喷射到岩石边坡,形成近10cm厚度的植被混凝土。喷射完毕后,覆盖一层无纺布防晒保墒,24小时水泥就会使植被混凝土形成具有一定强度的防护层。经过一段时间洒水养护,青草就会覆盖坡面,一个月后可揭去无纺布,使茂密的青草自然生长。由于岩石边坡裂缝与植被混凝土能形成较好的植生条件使草能较快生长。植被混凝土护坡绿化技术能够一劳永逸的解决防护与绿化问题。植被混凝土护坡绿化技术可利用现有混凝土喷射机械设备进行施工,工艺简单,经济上只比普通喷锚工艺高出20%,是岩石边坡护坡绿化的首选技术。该技术已成功应用于清江水布垭水利工程、高坝洲水电站右岸王家冲岩石边坡、隔河岩电厂混凝土高边坡、三峡下岸溪砂石料厂岩石边坡、三峡右岸F、G区边坡、三峡永久船闸下游引航道边坡、三峡142平台岩石边坡、三峡右岸上坝公路边坡、水布垭水电站1#公路、13#公路等工程,取得了良好的社会效果。5.4D区治理措施设计先拆除向隆楷的危房,然后造孔、插锚杆、注浆,最后砌筑邻近A、B俩区的浆砌石挡墙护坡、截水沟、排水沟。5.4.1锚固参见§5.2.2中锚杆设计。5.4.2浆砌石护坡浆砌石挡墙护坡位于D区,不但用来防止坡面雨水冲刷坡面,避免因坡面页岩发生风化而导致的坡体失稳,而且增加D区下部阻滑区的坡面压重,提高c、值,有利于坡体稳定。该段浆砌石挡墙护坡厚度为0.3m,沿渠道南北投影长约14.5m,东西投影宽约10m,下部高程90m,上部高程97.4m,两者高程为7.4m。由于该段挡墙范围不大,勿需设置伸缩沉降缝,但需在下部90m高程处设置1:10的反坡。同时还要预留排水孔,孔径为Ф100mm,深度600mm,间距3m。5.4.3排水系统详见§5.6中排水孔设计。5.5张拉裂缝处理5.5.1处理原则①处理工程施工应安排在其上部或邻近工程施工之前进行,同时应控制其上部荷载压重。②采用明挖刻槽、回填混凝土的方式。③要研究和防止由于处理而引起岩体应力释放、变形或开挖扰动、松动滑移等问题,并采取相应的有效措施。④裂隙刻槽掏挖要遵循自上而下的原则,并作好安全防护,必要时应分段、分层开挖、回填。5.5.2处理措施主要是对坡体周边裂隙、变形边坡体区域内B、C两个小区规模较大的裂隙进行处理。沿裂隙走向刻槽,刻槽断面呈梯形,底宽0.5m,顶宽1m,高度0.25m,槽体两边坡度均为1:1,然后配置Ф20＠200的骑缝钢筋和5φ10＠250纵向架立钢筋,最后浇筑C20混凝土。对裂隙刻槽处理能够有效防止雨水入渗坡面地层。5.6排水工程导致坡体失稳的水有两个来源,一个来源是地表水,另一个来源是地下水。因此,针对坡面来水的不同水源,采取不同的处理措施,地表水采用设置排水沟,地下水采用预留排水孔。5.6.1排水标准根据长江勘测规划设计研究院于1997年10月编制的《清江高坝洲库区长阳县津洋口镇防护工程初步设计报告》(以下简称长委初设报告),津洋口镇人口少于20万人,属于小城市,根据《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92),小城市山洪防洪标准(重现期)为5～。本自排区的雨水为山洪,其排水设计重现期采用5年。5.6.2设计排水流量由于该变形边坡体区域面积很小,截水沟与排水沟都按相同标准设计。根据选定的排水标准,设计重现期为5年,借鉴长委初设报告,参考赵明阶、何光春、王多垠编著的《边坡工程处治技术》,排水沟雨水设计流量按下式计算:Q=式中:Q——雨水设计流量(L/s);q——设计暴雨强度(L/s•ha);——汇水区径流系数;F——汇水面积(ha)式中q采用清江流域恩施市的暴雨强度公式:q=式中:P——设计重现期,为5年;t——降雨历时(min),根据当地地形等因素,取t=20,参照长委初设报告取q=170L/s•ha。A、B、C、D四个区排水沟雨水设计流量计算见表4-1。表4-1排水沟雨水设计流量计算表计算参数F(ha)Q(L/s)A区0.060.77.2B区0.0820.79.84C区0.0880.710.56D区0.05850.77.02Σ=SUM(ABOVE)34.625.6.3地表排水沟地表排水沟分为周边截水沟、横向排水沟和纵向排水沟三类。(1)周边截水沟①截面水力设计横向截水沟断面:过流断面为梯形,底宽b=0.5m,两侧边坡为1:0.5,假设水深h=0.4m,纵坡i=5‰,根据谢才公式计算,得:A==0.25R==0.2192C===45.68Q===0.378m3/s=378L/s＞ΣQ=34.62L/s显然,横向截水沟按底宽0.5m、顶宽1m、高度0.5m(考虑0.1m的安全超高),两侧边坡为1:0.5、纵坡为5‰的梯形断面设计,其排泄雨水的过流能力已经足够。由于截水沟的纵坡比横向要陡得多,在断面相同的情况下,其过流能力也要大许多,因此,截水沟纵向断面与其横向断面按相同设计。②截面结构设计根据现场具体条件,周边截水沟JSG1在平面上呈反”Γ”型,从变形边坡裂隙开始向外部区域大致5m的范围开始设置,由位于C区南端的向宅和张宅之间的坡体顶部开始,高程大约为112m,往北延伸约40m,属于横向排水沟,坡降不缓于5‰,向西拐弯约50m至渠底,纵坡与变形边坡体坡面一致。周边截水沟能够有效截断治理区域外围的径流,减轻对边坡的破坏。周边截水沟呈梯形断面,底宽500mm,顶宽1000mm,高度500mm,边坡采用1:0.5,沟体厚度为300mm,采用浆砌块石砌筑,浆砌块石之间用M10砂浆勾缝和抹面,要求砌体砂浆填充密实,形成的砌体防渗性能好;每间隔8~10m设一条伸缩缝,分缝处用沥青止水。(2)横向排水沟①截面水力设计横向排水沟断面:过流断面为梯形,底宽b=0.4m,两侧边坡为1:0.5,假设水深h=0.3m,纵坡i=5‰,根据谢才公式计算,得:A==0.165R==0.1541C===43.07Q===0.197m3/s=197L/s＞ΣQ=34.62L/s显然,横向排水沟按底宽0.4m、顶宽0.8m、高度0.4m(考虑0.1m的安全超高),两侧边坡为1:0.5、纵坡为5‰的梯形断面设计,其排泄雨水的过流能力已经足够。由于纵坡排水沟比横向要陡得多,在断面相同的情况下,其过流能力也要许多,因此,纵向截水沟断面与其横向断面按相同设计。②截面结构设计横向排水沟有HPSG1和HPSG2两条,横向排水沟呈梯形断面,底宽400mm,顶宽800mm,高度400mm,边坡采用1:0.5,沟体厚度为300mm,坡降不缓于5‰,仍用浆砌块石砌筑,浆砌块石之间用M10砂浆勾缝和抹面,每间隔8~10m设一条伸缩缝,分缝处用沥青止水。(3)纵向排水沟纵向排水沟截面与横向排水沟截面相同,同样采用浆砌块石砌筑,可是水体流速较大,能量较高,沟底需要用C20填筑,保证沟体和坡面接触处无缝隙、水流不得渗入坡体或流向格构内侧。(4)截水沟和排水沟消能由于纵向截水沟和纵向排水沟坡度较陡,必须采取适当的消能措施。借鉴现有工程经验,纵向截水沟和纵向排水沟均采用阶梯式消能能够达到满意的效果。台阶宽度为300mm,高度为200mm,宽高比为1:1.5。5.6.4地下排水孔边坡区内坡积、冲积的粉质粘土、壤土等属极弱透水层,因此,本区缺少地下水附存条件,仅会在雨后出现基岩裂隙水分布,局部以泉水的形式排泄。因此,选择排水孔的形式排除地下水。预留排水孔的作用是迅速地降低滑动面的含水率或孔隙率,有效地排除坡体岩层和裂隙内的的地下水,减小水推力,提高岩层内的、c值,增加阻滑力,维持坡体稳定。地下排水孔布置在A、C、D三个区域,主要是为了排出这些区域内地下岩体中的裂隙水。排水孔孔内设置直径为100mm的PVC排水花管,深入挡墙和岩层长度600mm,排水孔采用钻机成孔,呈梅花形布置,间距为3m,排距为3m,在排水管和钻孔之间填充中粗砂,排水管坡度为5%。

第六章工程监测设计6.1监测工作的目的和任务6.1.1监测目的经过监测能够对撇洪渠出口左岸边坡在施工期及运行期的工程安全做出定量的评价。从而可正确判断工程的安全状态,确保边坡的安全。经长委地质勘察表明,左岸出口边坡岩体为蠕性变性区,其变形特性可能是一个长期的缓慢的过程,但经分析计算,也可能在特定条件下(如暴雨引起)会引发整体滑动,造成严重的后果;另外,只有经过监测才能验证边坡防治措施的效果。6.1.2设计原则1)监测目的明确,有针对性,重点突出;2)应能监测边坡性状的全过程。施工期与运行期的监测相结合;3)监测设备尽量做到少而精,监测方法简便有效,监测结果明确直观;4)监测工作以仪器测量为主,与人工巡视、宏观调查相结合,能及时反映边坡的稳定情况。6.2设计依据和监测内容6.2.1设计依据1)《丹水撇洪渠出口左岸边坡工程地质勘察报告》(长江委清江地质大队,);2)《岩土工程安全监测手册》(中国水利水电出版社,1999年);3)《大地变形测量规范》;4)《国家水准测量规范》;5)《差动电阻式钢筋计》GB/T3409-946.2.2监测内容依据监测设计原则,结合本工程的情况,拟作以下几方面监测内容:1)滑体表面变形监测。在滑体表面布置监测标点,用高精度经纬仪及配套设备测量标点的水平位移与垂直位移以分析滑体表面的变形情况;2)抗滑桩桩顶变位监测以及抗滑桩钢筋应力监测;3)地表裂缝监测。对当前地表裂缝处布置测缝器,监测裂缝垂直向与水平向的开合度,以及裂缝发展的深度长度等数据,以分析滑体的稳定性。6.3监测布置6.3.1滑体表面变形监测布置根据滑体位置与左岸地形情况,地表变形监测采用边角度法比较合适,其布置方法如下:1)在撇洪渠出口左岸变形边坡体的对岸,即右岸山体上布置三个基点:(1)校测基点一个:代号A(2)工作基点两个:代号B1,B22)在左岸变形边坡体表面布置变形测点5个:(1)沿左岸渠坡顶部高程。顺水流向在滑体的下部布置二个测点:代号C1、C2;(约在90m高程处)(2)沿滑体上部顺水流向布置测点二个:代号D1、D2;(约在110m高程处)(3)在高压输电线塔上布置测点一个:代号E,监测铁塔变形。以上布置见《监测仪器设计布置图》,施工时视现场地形情况可作适当调整。6.3.2抗滑桩监测布置(1)抗滑桩应力监测选择桩长最大,受力最大的Z4、Z5号桩作为监测对象,在桩深16m和21m处作为监测截面,在截面的拉力区各布置2支钢筋计,编号分别为Z4R-1、Z4R-2、Z4R-3、Z4R-4,Z5R-1,Z5R-2、Z5R-3、Z5R-4。每根桩各布置4支钢筋计共8支,作为监测桩体在滑动区与锚固区的钢筋受力情况,钢筋计规格采用R-28。(2)抗滑桩桩顶变位监测为监测桩顶变位,在7根抗滑桩的顶部混凝土表面各布置一个变形监测标点,按桩号Z1、Z2、……Z7的顺序,设标点编号为F1、F2、……F7,该标点与地表变形监测系统统一监测,以便综合分析资料。6.3.3地表裂缝监测布置在滑体表面已经出现裂缝的部位布置测缝器,继续监测裂缝在水平向与垂直向的变化值,只要在缝的两侧埋置位移标点,用卡尺或钢尺量测裂缝的宽度与两侧的高差变化以及裂缝长度的变化,观测方法简单、直观,对分析滑体的稳定十分重要。布置测缝器二个测点,代号为J1、J2测缝器位置根据现场情况可作适当调整。监测项目详见表6-16。监测项目经费估算详见表6-2。表6-1监测项目一览表序号名称数量测点代号要求1地表变形校测基点1A测出水平向及垂直向位移量工作基点2B1、B2下部测点2C1、C2上部测点2D1、D2铁塔测点1E2抗滑桩钢筋应力监测8Z4R-1,2,3,4Z5R-1,2,3,4钢筋受拉区抗滑桩变位监测7F1、F2…F7布置在桩顶3地面裂缝2J1、J2测裂缝宽度,缝两侧高差及开裂深度表6-2监测项目经费估算表项目单位数量单价(元)总价(万元)说明1．地面变形监测网点个86000.48含网点与测点,设在稳定区2．抗滑桩监测钢筋计支850004电缆m20010.50.21位移测点个716001.123．测缝器个2基座个410000.4测点个43000.12合计6.336.4监测要求1)监测设施的埋设安装观测及资料整理分析必须遵照有关的规范规程进行;