土木工程专业毕业论文--边坡支护工程方案设计.doc

土木工程专业毕业论文-边坡支护工程方案设计 目 录摘要1第一篇 边坡支护工程方案设计3第一章 绪论31.1 本课题研究的历史、现状和发展情况31.2 几种常见支护手段的分析5第二章 工程简介92.1 工程概况92.2 工程地质条件92.3 岩土体工程地质特征10第三章 边坡稳定性计算113.1 边坡剖面选取113.2 条块划分133.3 计算公式133.4 计算参数取值133.5 计算过程133.6 计算结果及结果分析13第四章 边坡治理工程设计134.1设计依据及设计原则134.2 设计原则与设计思路134.3 抗滑桩设计计算134.4 边坡排水设计13第二篇 施工组织设计13第五章 施工组织设计依据135.1 技术设计资料135.2 施工技术规范规程13第六章 施工技术136.1 施工准备及平面布置13第七章 施工质量及其控制标准137.1工程质量执行标准137.2 质量要求及质量保证措施13第八章 边坡监测与信息化施工138.1 边坡监测138.2信息化施工措施13参考文献13附件13摘要随着工程技术的不断发展，在实际的道路工程和建筑工程中涉及到大量的边坡问题，因而对边坡工程的处理是一项重要的内容。根据不同的边坡破坏形式,边坡的治理应采取不同的计算方法与治理措施。目前治理公路高陡边坡的措施有SNS柔性防护技术、喷锚网支护技术、抗滑桩墙体系等支挡结构。抗滑桩支护是加固治理滑坡的一种行之有效的方法，它施工简便、快速、加固效果好，己经在世界各国的滑坡治理中得到比较广泛的应用。本设计是以在重庆市城口至万源快速公路通道第CW12合同段K56+600K56+800段边坡的工程地质勘察报告资料为基础，结合本科所学的理论知识以及导师的指导建议，根据相关书籍和规范来完成的。本设计首先对边坡进行稳定性分析，判定该边坡的稳定程度，再根据工程勘察报告和相关资料，进行了抗滑桩的设计计算，得出了本工程的设计结果。设计还进行了详实的施工组织设计，制定出了一个比较合理、科学的施工方案。关键词：边坡稳定性分析，公路滑坡防治，抗滑桩 AbstractWith the continuous development of engineering technology, in the actual road and construction works related to a lot of slope problems, so how to deal with the Slope engineering is an important content. According to different Failure modes of the slope, the slope of governance should be taken to the different methods of calculation and control measures. Measures of governance highway steep slope include the SNS flexible protection technology, puffanchor support tecthnology, anti-slide pile wall system retaining structures,and so on. Stabilizing piles supporting is an effective method of Landslide treatment which is simple, fast, good reinforcement effect for construction, It has already been widely used to deal with Landslide in the world.The design is based on engineering geological investigation report information in theCW12 contract segment of Chongqing City Chengkou to Wangyuan expressways channel ,slope of K56 +600 K56 +800 .Use the theoretical knowledge as well as recommendations for the guidance of instructors, according to the books and norms. The designs first job is to analyse stability of the slope to determine the stability of the slope, and then ,according to the engineering investigation report and related information to design Friction Pile and obtained the results of the engineering design. The design also carried out a detailed construction design, worked out a rational, scientific construction program. Key words : Slope stability analysis, highway landslide prevention, anti-slide pile第一篇 边坡支护工程方案设计第一章绪论1.1 本课题研究的历史、现状和发展情况 边坡稳定性分析目前边坡稳定性分析常用方法有定性分析法和定量分析法，定性分析法有：地质分析法（历史成因分析法）根据边坡的地形地貌形态、地质条件和边坡变形破坏的基本规律，追溯边坡演变的全过程，预测边坡稳定性发展的总趋势及其破坏方式，从而对边坡的稳定性做出评价，对已发生过滑坡的边坡，则判断其能否复活或转化。 工程地质类比法其实质是把已有的自然边坡或人工边坡的研究设计经验应用到条件相似的新边坡的研究和人工边坡的研究设计中去。需要对已有边坡进行详细的调查研究，全面分析工程地质因素的相似性和差异性，分析影响边坡变形发展的主导因素的相似性和差异性，同时，还应考虑工程的类别、等级及其对边坡的特定要求等。它虽然是一种经验方法，但在边坡设计中，特别是在中小型工程的设计中是很通用的方法。图解法图解法可以分为两类：第一类：用一定的曲线和偌谟图来表征边坡有关参数之间的定量关系，由此求出边坡稳定性系数，或已知稳定系数及其它参数（、c、r、结构面倾角、坡角、坡高）仅一个未知的情况下，求出稳定坡角或极限坡高。这是力学计算的简化。第二类：利用图解求边坡变形破坏的边界条件，分析软弱结构面的组合关系，分析滑体的形态、滑动方向，评价边坡的稳定程度，为力学计算创造条件。常用的为赤平极射投影分析法及实体比例投影法。定量评价方法（主要运用极限平衡法）极限平衡法在工程中应用最为广泛，这个方法以摩尔库仑抗剪强度理论为基础，将滑坡体划分为若干条块，建立作用在这些条块上的力的平衡方程式，求解安全系数。这个方法，没有象传统的弹、塑性力学那样引入应力应变关系来求解本质上为静不定的问题，而是直接对某些多余未知量作假定，使得方程式的数量和未知数的数量相等，因而使问题变得静定可解。根据边坡破坏的边界条件，应用力学分析的方法，对可能发生的滑动面，在各种荷载作用下进行理论计算和抗滑强度的力学分析。通过反复计算和分析比较，对可能的滑动面给出稳定性系数。该方法比较直观、简单，对大多数边坡的评价结果比较令人满意。该方法的关键在于对滑体的范围和滑面的形态进行分析，正确选用的滑面计算参数，正确地分析滑体的各种荷载。基于该原理的方法很多，如条分法、圆弧法、Bishop法、Janbu法、不平衡传递系数法等。坡支护目前我国山区高速公路建设迅猛发展。在高等级公路的修建中，出现大量的深挖路堑与高填路堤边坡，其防护问题非常突出。为了满足安全可靠和经济合理双重目标，对高边坡病害特征的深入分析和对其治理工程方案的慎重选择显得十分重要。近年来，随着高速公路建设事业的迅速发展，以及大型重点工程项目的日益增多，边坡治理面临的问题也越来越突出。由于我国的一些地区石料来源丰富，就地取材方便，再加上施工方法简单，因此，在过去很长一段时间内，石砌的重力式挡墙是我国岩土工程中广泛采用的主要支挡结构。这种挡土墙形式简单，设计一般采用库仑土压力理论。但由于其截面大、垮工数量多、施工进度慢，在地形复杂、石料缺乏的地区应用很不方便。20世纪50年代，为适应西南山区地形陡峻的特点，出现了我国独创的衡重式挡土墙，较以往的重力式挡土墙可节省垮工20%-30%。随后，又出现了一种改进型的结构形式-卸荷板式挡土墙，可进一步节省墙体垮工，从而节省工程投资，有关设计计算方法已纳入铁路路基支挡结构设计规范（TB10025-2001）。随着经济的发展，建设项目增多，对道路和环境景观美化要求的提高，以及施工技术和标准化程度的提高，结构受力更合理、外形更美观、边坡坡度易调可变的挡土墙，如人字形挡土墙、单元式及格栅式拼装挡土墙、带U型流水边沟单元化低挡土墙、地锚式山体固定挡土墙，特别是表面装饰美化挡土墙，将会得到迅速发展。锚固技术由于良好的边坡处治效果和耐久性而广泛地应用于高陡边坡的防护与处治，其主要的锚固形式有：锚杆墙板及锚杆肋柱墙板、锚杆灌注桩、锚杆（钉）喷网，及小锚杆铁丝网喷浆、锚索加固护坡和预应力锚索抗滑桩等。在工程实践中，早期沿用结构工程概念，针对锚固作用机理提出诸如悬吊理论、组合梁理论、成拱理论等简单模型。岩体工程的发展促使岩土锚固理论上了一个新台阶。通过大量的物理模型试验、数值仿真模拟、现场观测等手段，深入探讨了锚杆（索）加固机理。虽然锚固理论研究工作取得了一定的进展，但也存在不少问题，如理论研究明显滞后于工程应用研究；对锚固体力的传递只有定性描述；在设计中大都采用粘结应力均匀分布的形式；锚杆（索）加固机理也没有统一的认识，缺乏行之有效、合理的计算方法；理论分析和数值分析与实际情况出入较大；采用等效模型评论锚杆（索）的加固作用时，岩体力学参数的选取往往很难准确把握。因此，边坡锚固的发展方向为：围绕锚固荷载传递机理的研究考虑粘结应力非均匀分布的事实，研究并提出切合实际的单锚承载力的计算公式，狠抓半理论半经验的设计原则，发展考虑群锚效应的系统锚杆支护的实用计算方法；进一步加强锚固机理研究，包括锚杆（索）预应力对岩土体应力重分布及岩土体力学性能的影响、锚固体对岩土体物理学性质的影响以及锚杆（索）与边坡岩土体之间的相互作用；研究和提出模拟锚杆作用的合理计算模型：拉力型、压力型、剪力型锚固体内应力传递规律；研究地震、冲击、交变荷载、冰冻、高温等特殊条件锚杆的性能及设计方法。1.2 几种常见支护手段的分析锚索加固预应力锚索加固技术用在滑坡防治上在我国始于20世纪80年代，先是加在抗滑桩上改变抗滑桩的受力状态，后来发展为预应力锚索框架（格构锚固）治理滑坡。更多的是用预应力锚索框架（地梁或锚墩）与抗滑桩结合治理滑坡，及加固高边坡以预防工程滑坡的发生。锚索按荷载传递的方式分为直孔摩擦型锚索（包括拉伸型锚索、压缩型锚索）、支撑型锚索、摩擦支撑复合型锚索。1 预应力锚索加固的作用机理。锚索在护坡中主要有3种作用：缝缀作用、内压作用、拉栓作用。1 在松散土体和破碎岩体中，锚索通过灌浆将岩土体紧紧地缝缀在一起，使岩土体的整体性大大加强，加固后，岩土体的整体强度提高，这种情况下，灌浆锚索起到了缝缀作用。2 边坡开挖后，浅部岩土体会向临空面发生变位，这时锚索与周边岩土体之间摩擦力可以提供横向压力，这种内压改变了岩土结构的应力状态，使其稳定性得到提高，变形得到了限制。3 对于沿明显地质结构面滑动的岩土体，穿过结构面的锚索可以增大结构面上的正应力，提高结构面的抗剪强度，从而增强了滑动体的稳定性，这时锚索起到了拉栓作用。位于坡面上的锚索框架（地梁或锚墩）主要作用是将锚索外端连成整体，提供反力，表面支挡。2）预应力锚索加固的特点：1 预应力锚索加固是锚索与表面反力装置（锚索框架、地梁或锚墩）组合而成的一种加固方式，能起到整体加固效果。2 通过在框架间种植草，达到美化环境目的的同时，植被还能发挥护坡作用，提高土体的抗剪强度，减少雨水冲刷下渗，有利于边滑坡坡体的稳定。3 这种结构设计灵活，施工简便，外形美观，造价较低，在边滑坡工程中已得到了广泛应用。3）适用范围：预应力锚索加固适用于土质不均匀或者稳定的土层、风化岩层，地下水位较低、埋置较深的地层；对硬塑土层，可适当放宽；对风化泥岩，页岩开挖深度可不受限；但不适用于有流砂层或淤泥质土层。固技术 格构加固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋混凝土或预制预应力混凝土进行边坡坡面防护，并利用锚杆或锚索加以固定的一种边坡加固技术。格构技术一般与环境美化相结合，利用框格护坡，同时在框格之内种植花草可以达到极其美观的效果。这种技术在地质灾害治理、公路高陡边坡加固中被广泛采用，其护坡达到既美观又安全的良好效果。格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆或锚索，然后通过锚索传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆或锚索提供的锚固力的作用下处于稳定状态。因此就格构本身来讲仅仅是一种传力结构，而加固的抗滑力主要由格构结点处的锚杆或锚索提供。一般提及到的格构加固技术是一种广义的术语，它包含了格构本身和锚杆 索 两部分。边坡格构加固技术具有布置灵活、格构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点。并且框格内视情况可挂网 钢筋网、铁丝网或土工网 、植草、喷射混凝土进行防护，也可用现浇混凝土 钢筋混凝土或素凝土 板进行加固。 预应力锚索格构梁预应力锚索格构梁，是近十余年来我国开始应用的一种新型抗滑支挡结构。1993年在深圳市罗沙公路西岭山大开挖引起的滑坡治理中较早地应用了这一结构，继这一成功实例之后，深圳市进行大规模的推广和应用，以后逐渐推广到公路、铁路边坡灾害的治理中，自2000年以来，预应力锚索格构梁在三峡库区边坡灾害治理中得到了广泛的应用。扶壁式挡土墙重力式挡墙指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段指的是利用衡重台上部填土的重力而墙体重心后移以抵抗土体侧压力的挡土墙。指的是由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成的挡土墙。构造简单能适应较松软的地基m的情况。扶壁式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙。构造简单墙身断面较小自量能适应较松软的地基挡土墙指的是由钢筋混凝土板和锚杆组成，依靠锚固在岩土层内的锚杆的水平拉力以承受土体侧压力的挡土墙。抗滑桩是滑坡防治工程中被广泛应用的一种抗滑措施，它是将一定规格的桩体埋于稳定地层中，依靠桩和桩周围岩土体的相互嵌制作用来承受土体的下滑力，使得变形体得以稳定的一种被动受力型支挡结构。桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层一定深度。根据抗滑桩类型的不同，兼有以下优点：作用原理：作用于桩体上的滑坡推力，一部分由桩体传至桩前滑体，由桩前滑动面向上的抗滑力平衡；另一部分由桩体传至滑动面以下岩体中，因而桩前滑坡推力减小，滑体稳定性提高。即利用埋于滑床中的桩将滑体中未平衡的滑坡推力借桩传递而下作用于桩周的岩土上。抗滑桩能迅速、安全、经济地解决一些比较困难的工程，因此发展较快。它的优点有：（1）抗滑能力大，污工数量小，在滑坡推力大，滑动面深的情况下，较其他抗滑工程经济、有效。（2）桩位灵活，可以在滑坡中最有利于抗滑的部位，单独使用，也能与其他建筑物配合使用。分排设置时，可将巨大的滑体切割成若干分散的单元体，对滑坡起到分而治之的功效。（3）抗滑桩可以根据弯距沿桩长变化合理布设钢筋，因此较打入的管桩经济。（4）施工方便，设备简单，具有工程速度快，施工质量好，比较安全等优点。施工时可以间隔开挖，不至于引起滑坡条件的恶化，因此对整治通车路线上的滑坡和处在缓慢滑动阶段特别有效。 5 通过开挖桩孔，能够充接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际。发现问题，易于补救，缺点：抗滑桩是大悬臂受力，主要靠滑动面以下的的桩身所受的地基反力来平衡滑坡推力，受力机制不合理，需要的桩长截面大，材料消耗多，工程造价高。 适用性 ： 抗滑桩适用于裂隙不太发育、完整性较好的缓倾斜中厚岩体、滑动面较单一倾角较小的滑坡，同时要求有一个明显的滑动面，滑面以下为完整的基岩（或密实的基础）能提供足够的抗力。不适用于软塑体滑坡。 第二章工程简介2.1 工程概况城口至万源快速公路通道第CW12合同段K56+600K56+800段路基目前正在施工开挖。该段路基设计路面标高为672.07m670.49m。按路基设计要求开挖后，路基左侧将形成高约3.6010.51m的土质边坡，边坡拟分阶放坡处理，每级台阶高8m，台阶马道宽2m，边坡上部坡率为1:1.00；边坡下部坡率为1:0.75。2010年3月，当对该段路基按设计标高整平时，路基左侧边坡出现开裂、垮塌现象，并有地下水渗出。且有边挖边开裂的趋势。2.2 工程地质条件、水文察区属北亚热带温和、多雨、多雾湿润气候区，区内立体气候显著，具四季分明，冬冷有寒雪、夏热、秋凉的季节特征。据万源市气象局19952002年资料表明，年平均气温15.7，极端最高气温39.2，极端最低气温-9.42。多年平均降雨量1246mm，最大年降雨量1546.9mm，最小年降雨量771.2mm，降雨主要集中在59月份，其降雨量占全年的80%以上。年平均相对湿度72%；年平均日照时数1500小时，日照百分比33%；静风频率53%，主导风向为西北风，平均风速6.9m/s；年平均雾日数12.6日，年平均霜日数128.3日。路段区的主要地表水为黄溪河，勘察时流量约4.5L/S，汛期可达2m3/S，水质清澈，无色无味。据调查：黄溪河在勘察时水位低，为0.40m，最高洪水位663.36m。貌勘察区场地原始地形总体南东高北西低，地形上为一斜坡，地形坡角较陡，一般3066；场地内地形标高655.66784.60，相对高差128.94m。拟建场地地貌上总体属构造剥蚀中低山地貌。性路段区地表分布第四系崩坡积层块石土（Q4 c+dl），下伏基岩为三叠系中统巴东组（T2p）泥灰岩。各岩土层工程地质基本特征详见工程地质勘察报告。造及地震拟建桥位区地质构造较复杂，发育多个背斜、向斜，桥址区位于一小背斜南西翼，次级褶皱发育，区内未发现断层通过。据地表工程地质测绘，岩层产状22827据岩体露头量测统计，主要发育2组构造裂隙： 7883，微张闭合，少许泥质充填，延伸0.51.3m，间距为0.500.90m, 结构面结合程度一般。13589，微张闭合，局部铁质氧化膜，延伸1.101.50m，间距为0.400.90m,结构面结合程度一般。该区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，抗震设计建议按公路工程抗震设计规范JTG/T B02-01-2008执行。质条件通过对勘察区内工程地质测绘和钻探，该区的风化裂隙和岩溶裂隙发育，有利于地下水的补给，所以该区的主要的地下水类型为基岩裂隙水。地下水主要接受大气降水的补给。区内多年平均降雨量1246mm ，为地下水的补给提供了较为充足的、经常性的补给来源。区内降水在强度和时间的分配上很不均匀,冬春少雨,是一年中最枯季节,降雨次数少且一次降雨量亦甚少，降雨主要集中在包气带和植被的蒸发上，对地下水的补给甚微；秋季多绵雨，持续时间较长，一般每次降雨强度不大，不会形成地表径流，对地下水的补给最有利；夏季时节，降雨以暴雨为主，降雨时间短，但强度大，可形成强大的地表径流迅速沿坡面排泄入黄溪河。本次勘察发现在里程K56+648左侧35米处发现一泉点，水量为0.025L/S本次在该泉点取水样一组进行了水质分析（见附件），水质分析结果表明：区内地下水PH 7.68， HCO3-含量315.99mg/L，Ca2+含量145.65mg/L，水化学类型为HCO3-Ca2+型水。根据公路工程地质勘察规范JTJ06498附录D判定，区内地下水对砼无腐蚀性。2.3 岩土体工程地质特征程地质特征及工程分级根据工程地质测绘和钻探表明：区内土体均为块石土，现综合描述如下。块石土:黄褐色，主要由泥灰岩块、碎石和粘土组成，地表块石约占24%，块径一般210460mm，碎石含量约占42%，松散稍密，稍湿。其间充填可塑状粘土，为级硬土。钻探揭露最大厚度11.25m（ZK8）。程地质特征根据钻探获取岩芯和地面地质测绘的实际情况，将勘察区内基岩 主要为泥灰岩 划分为强风化带、中风化带。（1）强风化带：岩芯呈砂状，少量碎块状，岩石质量指标RQD 0%，岩体破碎。岩石质量属极劣的，风化裂隙发育，质较软，揭露厚度2.105.60m；其工程分级为级硬土。（2）中风化带：岩芯完整，呈柱状，岩芯节长一般50420mm，偶夹碎块状，质较硬，碎块手难折断，锤击声脆。其工程分级为IV级软石，砂岩其工程分级为IV级软石。本次勘察揭露最大铅直厚度9.65m（ZK6）。第章边坡稳定性计算.1 边坡剖面选取根据工程地质勘察报告，在变形区内（里程K56+600K56+727），边坡上部发现17条裂缝，钻探揭露滑带土3组，说明在施工开挖后，滑面已贯通，边坡土体不稳定，处于蠕动变形状态，处于欠稳定状态；在变形区以外（里程K56+726K56+800），未见变形，边坡处于稳定状态。本设计在里程K56+600K56+727剖取6个典型工程地质横剖面图和1个纵剖面图。剖取横断面图时尽量的靠近或经过钻孔位置使得到的横断面图能更准确地反映真实的地质状况， 6个横剖面分别记为1-1、2-、3-3、4-4、5-5、6-61-1、2-、3-3、4-45-5、6-6横剖面图）如图3-2所示，全部的剖面图见附件。图3-2 5-5横剖面图根据钻孔和所做工程地质剖面图表明：变形区滑面及场地土体与基岩接触面，皆呈折线型，本设计采用对边坡土体稳定性进行计算。U平衡推力法中的传递系数法对边坡进行稳定性计算：其计算公式图示如下（图4-1）：图-4 传递系数图示将各作用力投影到底滑面上，其平衡方程如下： （.1）其中： （.2）式（.1）中第1项表示本土条的下滑力，第2项表示土条的抗滑力，第3项表示上一土条传下来的不平衡下滑力的影响，称为传递系数。式中：第i块滑体剩余下滑力；第i-1块滑体剩余下滑力；第i块滑体的自重；土条的水平作用力；第i块孔隙应力；第i块滑床反力；第i块滑体滑面的倾角；第i块滑体滑面的抗剪强度指标；边坡稳全系数；第i块滑体的滑面长度； 传递系数。另外，要注意土条之间不能承担拉力，当任何土条的推力如果出现负值，则意味着不再向下传递，而在计算下一块土条时，上一块土条对其的推力取。各土条分界面上的求出后，可求出此分界面上的抗剪安全系数： （.3）式中：作用土条侧面的孔隙水压力； 土条侧面高度；土条侧面各土层的加权抗压强度指标。.4 计算参数取值滑体重度：根据工程地质勘察报告，天然重度取20.50KN/m3，饱和重度取21.20KN/m3。滑带土抗剪强度指标：按工程地质勘察报告推荐的滑坡土体抗剪强度综合取值表中的数据选取，具体取值见下表:土体区域指标室内试验值权重经验值权值反算值权重综合取值变形区天然峰值C（KPa）25.480.2013.750.8016.1（）13.830.2026.500.8023.95饱和峰值C（KPa）12.220.2015.950.8015.20（）9.950.2026.000.8022.80天然残值C（KPa）17.600.209.000.8010.75（）11.900.2019.000.8017.60饱和残值C（KPa）8.810.108.810.48.810.508.81（）8.620.1017.100.415.400.5015.40潜在变形区天然峰值C（KPa）28.230.2013.250.8016.25（）12.410.2028.000.8024.90饱和峰值C（KPa）12.670.2016.700.8015.90（）9.060.2027.850.8024.10.5 计算剖面的计算为例，全部的剖面的稳定性计算程序表见附件：以第一个条块的计算为例，表中：条块重度传递系数抗滑力下滑力稳定系数剩余下滑力3.6 计算结果）剖面变形区滑面工况11.31.29933.57工况21.21.02388.621-1剖面潜在变形区滑面工况11.31.177743.55工况21.251.126775.792-2 剖面变形区滑面工况11.31.021285.77工况21.250.860359.222-2 剖面潜在变形区滑面工况11.31.380-293.47工况21.21.319-453.013-3 剖面潜在变形区滑面工况11.31.811-1081.19工况21.21.726-1152.304-4 剖面潜在变形区滑面工况11.31.522-1343.90工况21.21.486-1585.955-5 剖面潜在变形区滑面工况11.31.898-231.47工况21.21.808-245.026-6 剖面潜在变形区滑面工况11.31.21329.51工况21.21.00568.78 计算结果分析1-1剖面变形区滑面在工况1下稳定，在暴雨工况下欠稳定，但剩余下滑力较小，可进行简单的喷护挂网植草治理；1-1剖面潜在变形区滑面从计算的稳定性系数来看，基本保持稳定，但其剩余下滑力较大，需进行抗滑桩设计；2-2 剖面变形区滑面从安全系数来看，工况1下欠稳定，工况2下不稳定，剩余下滑力也较大，所以需进行抗滑桩设计；2-2 剖面潜在变形区滑面、3-3剖面 4-4剖面、5-5剖面在两种工况下都稳定，剩余下滑力都是负值，可以不进行支护；6-6剖面潜在变形区滑面在工况1下稳定，在暴雨工况下欠稳定，但剩余下滑力较小，可进行简单的喷护挂网植草治理。第章4.1设计依据及设计原则本次工程设计的技术标准及依据如下：1）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）（2008年修改版）；2）公路工程地质勘察规范（JTJ064-98）；3）建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）；4）公路路基设计规范（JTG D30-2004）；5）公路工程抗震设计规范（JTJ004-89）；6）公路土工试验规程（JTG E40-2007）；7）公路工程岩石试验规程（JTG E41-2005）；8）建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）；9）岩土锚杆（索）技术规程（CECS 22：2005）；10）渠道防渗工程技术规范（SL18-2004）；11）混凝土结构设计规范（GB50010-2008）4.2 设计原则与设计思路（1本边坡支护设计总原则为安全可靠、经济合理、施工方便； （2）支挡结构应保证填土、物料、基坑侧壁及构筑物本身的稳定，构筑物应该有足够的承载力和刚度，保证结构的安全正常使用（3）边坡支护设计和施工要与场区的社会、经济和环境发展相应，与场地规划、环境保护、土地利用相结合，力争建成绿色生态型边坡，实现与周围景观的协调；应进行技术经济论证，采用较先进的方法和技术，因地制宜，就地取材，使工程达到安全、经济、美观和适用的要求（4）计算滑坡推力时，由于该区抗震设防烈度为6度，可以不予以考虑，天然工况安全系数 K 1.30，暴雨工况下K 1.20（5）根据建筑边坡工程技术规范（GB503302002）5，综合考虑边坡的规模、治理的重要性，类比其它工程，确定该边坡治理工程等级为二级，相应的结构重要性系数为1.10；治理工程主要结构安全运行年限按50年标准设计，其坡面等的养护为日常养护（6采用动态的设计方法，充分结合设计条件进行设计，并在施工中进行动态跟踪（7）根据提供的工程地质勘察报告，并参照建筑地基基础设计规范（GB500072002）及建筑边坡工程技术规范（GB503302002）等有关规程规范，边坡各地层作支护设计时，其力学参数采用下表中数值：表-1 滑坡土体抗剪强度综合取值表土体区域指标室内试验值权重经验值权值反算值权重综合取值变形区天然峰值C（KPa）25.480.2013.750.8016.1（）13.830.2026.500.8023.95饱和峰值C（KPa）12.220.2015.950.8015.20（）9.950.2026.000.8022.80天然残值C（KPa）17.600.209.000.8010.75（）11.900.2019.000.8017.60饱和残值C（KPa）8.810.108.810.48.810.508.81（）8.620.1017.100.415.400.5015.40潜在变形区天然峰值C（KPa）28.230.2013.250.8016.25（）12.410.2028.000.8024.90饱和峰值C（KPa）12.670.2016.700.8015.90（）9.060.2027.850.8024.10表2 边坡岩体设计参数值岩 性天然重度 kN/m3 抗压强度 MPa 弹性模量E变 MPa 泊松比 内摩擦角 o 内聚力 C kPa 地基承载力基本容许值fak kPa 挡墙基底摩擦系数备注自 然Ra饱 和Rb块石土20.5015.408.810.30泥灰岩（灰白色）26.4024.7916.8550000.28840.5957209000.40泥灰岩（黄白色）26.007.415.0118000.30266.4022909000.404.3 抗滑桩设计计算设计的要求和步骤抗滑桩设计应满足的要求 1 整个滑坡体具有足够的稳定性，即抗滑稳定安全系数满足设计要求值，保证滑体不超过桩顶，不从桩间挤出 2 桩身要有足够的强度和稳定性。桩的断面和配筋合理，能满足桩内应力和桩身变形的要求 3 桩周的地基抗力和滑体的变形在容许范围内 4 抗滑桩的间距、尺寸、埋深等都较适当，保证安全，方便施工，并使工程量最省。 抗滑桩设计计算步骤 1 首先弄清滑坡的原因、性质、范围、厚度，分析滑坡的稳定状态、发展趋势 2 根据滑坡地质断面及滑动面处岩（土）的抗剪强度指标，计算滑坡推力 3 根据地形、地质及施工条件等确定设桩的位置及范围 4 根据滑坡推力大小、地形及地层性质，拟定桩长、锚固深度、桩截面尺寸及桩间距 5 确定桩的计算宽度，并根据滑体的地层性质，选定地基系数 6 根据选定的地基系数及桩的截面形式、尺寸，计算桩的变形系数（ 或 ）及其计算深度（ h或 h），据以判断是按刚性桩还是按弹性桩来设计 7 根据桩底的边界条件采用相应的公式计算桩身各截面的变位，内力及侧壁应力等，并计算确定最大剪力、弯矩及其部位 8 校核地基强度。若桩身作用于地基的弹性应力超过地层容许值或者小于其容许值过多时，则应调整桩的埋深或桩的截面尺寸，或桩的间距，重新计算，直至符合要求为止 （9 根据计算的结果，绘制桩身的剪力图和弯矩图 10 对于钢筋混凝土桩，还需进行配筋设计。 抗滑桩设计的基本假定作用于抗滑桩的外力包括：滑坡推力、受荷段地层（滑体）抗力、锚固段地层抗力、桩侧摩阻力和粘着力以及桩底应力等。这些力均为分布力。 1）滑坡推力作用于滑面以上部分的桩背上，可假定与滑面平行。由于还没有完全弄清桩间土拱对滑坡推力的影响，通常是假定每根桩所承受的滑坡推力等于桩距（中至中）范围之内的滑坡推力 （2 根据设桩的位置及桩前滑坡体的稳定情况，抗滑桩可分为悬臂式和全埋式两种。受力情况如图所示。当桩前滑坡体不能保持稳定可能滑走的情况下，抗滑桩应按悬臂式桩考虑；而当桩前滑坡体能保持稳定，抗滑桩将按全埋式桩考虑图4-1 抗滑桩受力示意图（3）埋于滑床中的桩将滑坡推力传递给桩周的岩（土），桩的锚固段前、后岩（土）受力后发生变形，从而产生由此引起的岩（土）抗力作用（4）抗滑桩截面大，桩周面积大，桩与地层间的摩阻力、粘着力必然也大，由此产生的平衡弯矩对桩显然有利。但其计算复杂，所以一般不予考虑 抗滑桩的基底应力，主要是由自重引起的。而桩侧摩阻力、粘着力又换工消了大部分自重。实测资料表明，桩底应力一般相当小，为简化计算，对桩底应力通常也忽略不计。计算略偏安全，而对整个设计影响不大。 1-1剖面抗滑桩抗滑桩各参数的确定或选取在滑坡力最大处即边坡剖面处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为6m，共布置根抗滑桩。初拟抗滑桩桩身尺寸为bh 1.5m2.0m。桩长12m，自由段h1为6m，锚固段h2为6m。采用C30混凝土，查资料得，C30混凝土，。桩的截面惯性矩。桩的钢筋混凝土弹性模量。桩的计算宽度。1-1剖面滑动面以下为较完整的岩层（泥灰岩），对于较完整的岩层，其地基系数的选取参考下表：较完整岩层的地基系数Kv值表序号饱和极限抗压强度R（kPa）Kv值（kN/m3）序号饱和极限抗压强度R（kPa）Kv值（kN/m3）1100001.02.01056500008.01052150002.510576000012.01053200003.010588000015.025.01054300004.010598000025.028.01055400006.0105注：一般侧向KH为竖向KV的0.60.8倍，当岩层为厚层或缺状整体时KH KV。剖面处滑面以下是泥灰岩，岩石饱和单轴抗压强度标准值为16.85MPa，根据上表侧向K可取：KH 2.7105kN/m3按K法计算，桩的变形系数 为：所以抗滑桩属于刚性桩，所谓刚性桩是指桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有线型，变形是由于桩周土的变形所致。这时，桩犹如刚体一样，仅发生了转动的桩。桩底边界条件：按自由端考虑。外力计算每根桩的滑坡推力：，按三角形分布，其桩前被动土压力计算： 抗滑桩自由段长度h1 6m,自由段桩前土为块石土，按勘察报告提高的参数，块石土的c 8.81kPa 15.4O 15.4kN/m3 1.66 3 桩身内力计算剪力弯矩各截面计算结果见下表：受荷段桩身内力表0123456075.7302.9681.51211.51893.02725.9025.2201.9681.51615.43155.05451.8 4 锚固段桩侧应力和桩身内力计算滑动面至桩的转动中心的距离该滑面地基系数随深度为常数，K A Kv Ks 2.7105kN/m3滑动面至桩的转动中心的距离为：桩的转角 桩侧应力最大侧应力位置 令，则 0.45剪力，则弯矩锚固段桩侧应力、桩身剪力及弯矩计算汇总如下00.4511.522.531088.641111.321077.44987.84842.24640.64383.043.544.555.5669.44-300.16-725.76-1207.16-1744.96-2338.56表4-6 锚固段桩身剪力计算表00.511.522.532725.901345.28-28.30-1324.78-2474.10-3406.23-4051.103.644.555.56-4347.15-4198.90-3561.73-2357.10-514.972034.70表4-7 锚固段桩身弯矩计算表00.511.522.535451.806470.916798.936456.865500.684021.382144.933.644.555.5632.31-2120.52-4082.59-5587.95-6335.64-5989.72 根据桩的应力和内力的计算结果，绘出桩的受力图，如下所示：图4-2桩侧应力图图4-3 桩身剪力图图4-4 桩身弯矩图（5）桩侧应力复核比较完整的岩质、半岩质地层桩身对围岩的侧压应力（）应符合下列条件：式中 折减系数，根据岩层产状的倾角大小，取0.51.0； 折减系数，根据岩层破碎和软化程度，取0.30.5； 岩石单轴抗压极限强度，由式得,满足要求桩的结构设计基本指标混凝土C25：C25混凝土的轴心抗压强度设计值为，轴心抗拉强度设计值。钢筋HRB335（20MnSi），符号，抗拉强度设计值，抗压强度设计值。桩的强度设计安全系数：受弯时；斜截面受剪时，混凝土保护层厚度取35mm正截面受弯配筋计算钢筋混凝土保护层厚度均为 10cm，钢筋均采用 II 级钢筋；永久荷载分向系数为1.25，结构重要系数为 1.0，根据混凝土结构设计规范，对应于C25混凝土，混凝土受压区等效矩形应力图形系数，对应于C25混凝土，钢筋种类为HRB335的相对受压区高度，故截面有效高度： 满足要求选2128钢筋，提供的截面积。实用条件验算：式中 满足要求斜截面配筋计算验算是否按计算配置箍筋 式中 由公式得：确定箍筋的直径和间距箍筋按构造要求配置，取双肢16200，式中 式中 由式得： 由式得：因，故构造配筋合理。斜截面抗剪强度计算：验算斜截面抗剪强度：当时，应满足：以上各式中 由式得：符合要求。纵向构造钢筋确定在桩的两侧分别布置6根1的构造钢筋）绘制钢筋布置图，详见抗滑桩钢筋构造图）。1-1剖面理正抗滑桩1-1剖面理正抗滑桩6000mm2，选用钢筋，单根钢筋面积为，面侧共需配置8根钢筋，钢筋按一排布置，混凝土保护层厚度为35mm，钢筋间距为（2）背侧纵筋背侧选用钢筋，距离桩听0-12米处，以钢筋面积9778mm2作为设计进行配筋，单根钢筋面积为，所以配置9根钢筋；距离桩顶5.04米-10.8米处以钢筋面积17534mm2作为设计进行配筋，共需配，配置18根钢筋，钢筋按二排布置，每排9根，混凝土保护层厚度为35mm，钢筋间距为（3）箍筋选用级箍筋，箍筋间距为200mm,桩长12米，共需配箍筋12000/200 60根。 2-2剖面理正抗滑桩在剖面处设置一排钢筋混凝土抗滑桩，间距为m，共布置根抗滑桩。初拟抗滑桩桩身尺寸为bh 1m.5m。桩长12m，自由段h1为6m，锚固段h2为6m。4.4 边坡排水设计水设计的一般原则（1）预防为主，防治结合；（2）分级截流总和结合；（3）表里排水，综合治理；坡面防护，支挡并重；（4）因地制宜，经济适用。设计降水沿地表径流汇水面积比较大，需设置截水沟，截水沟平面沿等高线方向布设，根据规范，截水沟一般设在滑坡体可能发展的边界5m以外，出水口应尽量远离路基，也应避免排入边沟。根据工程地质平面图和工程地质勘查报告中提供的本工程所在地区的降水量数据确定截水沟的流量，分析得知本区域可以汇集的地表水较小，经水文计算，坡顶截水沟尺寸初步拟定为5050cm的矩形断面。底部采用碎石垫层和C20现浇水泥混凝土，侧墙采用浆砌片石砌筑，同时采用10号水泥混凝土砂浆抹面。在截水沟内侧设置顶宽大于1m向外倾斜2.5%横坡的横向土台汇集地表水。同时为增加路堑坡顶的防排水措施，考虑在路堑坡顶采用粘土覆盖并整平密实，避免降水在坡顶的滞留与下渗。为保证截水沟能迅速排除地面水，避免水流停滞，沟底纵坡设为1%。台坡截水沟，基础底面采用砂浆调平，截水沟底面及内侧采用C20混凝土，外侧用浆砌片石砌筑并用砂浆抹平。图4-5 坡顶截水沟图4-6 台坡截水沟计边沟的排水