某高速公路边坡设计计算书

毕业设计计算书毕业设计计算书 2013 2014 学年 学年 设计题目设计题目 双双 寨寨 路路 滑滑 坡坡 治治 理理 工工 程程 学院名称学院名称 河河 海海 学学 院院 专业班级专业班级 地地 质质 三三 班班 学生姓名学生姓名 学学 号号 指导老师指导老师 起讫日期起讫日期 摘要 重庆市巴南公路建设有限公司 甲方 委托重庆交达工程勘 察设计有限公司对巴南区 2008 年通村通畅工程双寨路滑坡整治 工程进行详细勘察 为设计单位对滑坡综合治理方案提供地质 依据及设计参数 该滑坡位于巴南区双寨路 K5 630 086 K5 690 320段公路右侧 北侧 的斜坡体上 该段公路由重庆市巴南公路建设有限公司承 担 滑坡段公路路基已平基至标高 677 00m 左右 该段道路于 1993 年 7 修建了乡村机耕道路 2008 年修建通村通畅工程将公 路拓宽为 6 50m 由于公路拓宽 在斜坡体堆载土石方后出现 该段坡体变形和地表局部出现裂缝 为此在填方段新建了护脚 挡墙 护脚挡墙仍然发生开裂变形 并伴随坡体局部产生滑移 现象 影响了双寨路的正常施工及公路车辆和行人安全 采用传递系 数法来计算滑坡体在各种工况下 如天然状态 暴雨状态 的稳定性 分析滑 坡的的稳定性并计算出滑坡推力 采用抗滑桩 格构来对滑坡进行支挡 使滑 坡土体维持稳定状态 关键词 滑坡 抗滑桩 稳定性 目 录 第一章 工程概况 2 1 1 工程概况 2 1 2 场地条件 2 第二章 计算依据 5 设计参数及设计工况 安全系数确定 第三章 滑坡稳定性分析 6 3 1 计算参数 6 3 2 计算工况 7 3 3 计算剖面 7 3 5 计算结果及稳定性评价 11 第四章 方案比选 43 6 1 技术可行性 43 6 2 经济合理性 45 6 3 推荐方案 46 第五章 抗滑桩设计 14 4 1 1 1 剖面 14 4 2 3 3 剖面 18 4 3 4 4 剖面 23 4 4 7 7 剖面 27 第六章 排水工程 53 8 1 截水沟设计 53 8 2 排水沟设计 55 第九章 抗滑桩验算 57 9 1 抗滑桩嵌入基岩深度验算 57 9 2 桩侧抗力验算 58 9 3 桩前土体稳定性验算 59 第十章 监测工程设计 63 10 1 监测任务和目的 63 10 2 监测设计 63 10 3 监测管理 64 第十一章 施工组织设计 65 11 1 施工条件 65 11 2 料场选择与开采 65 11 3 施工交通运输 65 11 4 施工工序 65 11 5 施工技术要求 66 第十二章 工程投资预算 68 12 1 预算原则 68 12 2 工程预算统计表 69 第十三章 施工环境保护 73 第十四章 结论 74 致谢 75 参考文献 77 附件 77 某高速公路边坡设计计算书某高速公路边坡设计计算书 本次毕业设计的主要内容本次毕业设计的主要内容 1 路基挡土墙设计 2 边坡稳定性计算 3 边坡加固计算 4 边坡防护设计 5 抗滑桩施工图设计 第一章工程概况第一章工程概况 一 本次设计的基本资料一 本次设计的基本资料 1 工程概况工程概况 该滑坡位于巴南区双寨路 K5 630 086 K5 690 320段公路右侧 北侧 的斜坡 体上 该段公路由重庆市巴南公路建设有限公司承担 滑坡段公路路基已平基 至标高 677 00m 左右 该段道路于 1993 年 7 修建了乡村机耕道路 2008 年修 建通村通畅工程将公路拓宽为 6 50m 由于公路拓宽 在斜坡体堆载土石方后 出现该段坡体变形和地表局部出现裂缝 为此在填方段新建了护脚挡墙 护脚 挡墙仍然发生开裂变形 并伴随坡体局部产生滑移现象 影响了双寨路的正常 施工及公路车辆和行人安全 2 场地条件场地条件 1 气象水文 本区属中 亚热带季风气候 月平均气温最高是 8 月 平均气温为 28 5 最低气温为零下 1 8 多年平均相对湿度为 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 日最大降雨量达 192 9mm 小时最大降雨量超过 65mm 雨季 尤其是暴雨期往往是滑坡的活动 期 据工程地质调查 斜坡坡顶 坡脚无塘 田 水库 河流等地表水体分布 二 地形地貌 滑坡勘察区位于重庆市巴南区石滩镇 属丘陵剥蚀地貌 为斜坡地形 总 体地形北低南高 场地沿 2 2 剖面两侧微地貌为一凹地冲沟 冲沟两侧地形较 陡 坡角 12 24 滑坡区地面高程 650 0 677 00m 高差约 27 00m 斜坡坡 向 356 地形坡角 5 46 左右 斜坡体中部形成多级梯状平台 呈缓坡与陡坎 相接地形 见照片 1 2 3 双寨路修建时由于拓宽路面坡体堆载坡体产生变 形 在斜坡中部分布较明显的裂缝有 3 条 裂缝张开宽度约 8 20cm 一号裂缝 长约 3 60m 二号裂缝长约 1 50m 三号裂缝长约 1 97m 见照片 4 5 6 7 斜坡变形体地表局部产生滑动 滑坡区植被稀少 多为农田分布 三 地质构造 地震 根据 中国地震动参数区划图 勘察区抗震设防烈度为 6 度 四 地层岩性 根据野外地表地质调查及钻探揭露 滑坡区地层有第四系全新统人工填土 层 Q4ml 残坡积层 Q4el dl 基岩为侏罗系中统沙溪庙组 J 泥岩夹泥 2S 质粉砂岩 砂岩组成 5 水文地质条件 场地地层具松散土层与下伏基岩的双层结构 区内水文地质条件简单 地 下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水 该类地下水主要赋存于第四系 土层中 区内地下水主要受大气降雨补给 场地斜坡坡度较陡 大气降雨主要 运移方式为顺坡向下以地表水形式排泄 部分地表水下渗至第四系土层以分散 潜流方式运移向低处排泄 区内分布的紫红色泥岩为区域性相对隔水层 简易 水位观测 勘察期间对勘探孔作简易水文观测 所有钻孔中均未见地下水 在 勘察深度范围内地下水贫乏 场地水文地质条件简单 但在雨季第四系土层可 能存在松散堆积层孔隙水 基岩中存在少量风化裂隙水 根据本场地和相邻场 地建筑经验 该地区土层及地下水对混凝土微腐蚀性 6 人类工程活动 场地主要人类工程活动为修建道路 由于公路拓宽斜坡堆载 对坡体土体稳定 性产生不利影响 是诱发该滑坡的主要因素之一 区内及周边人工切坡及堆填 最大高度约 5 00 10 00m 破坏地质环境的人类工程活动中等强烈 7 地震效应评价 根据 1 400 万 中国地震动峰值加速度区划图 2001 和 公路抗震设计规 范 JTJ004 89 拟建场区抗震设防烈度为 6 度 设计基本地震加速度值为 0 05g 设计地震分组为第一组 建筑场地类别为 类 属建筑抗震不利地段 第二章计算依据第二章计算依据 一 设计参数及设计工况一 设计参数及设计工况 1 1 计算参数取值来自于地勘报告 如下 计算参数取值来自于地勘报告 如下 1 土的主要物理力学指标 天然重度 20 00kN m3 饱和重度 21 00kN m3 天然状态 C 0kPa 25 饱和状态 C 0kPa 20 粉质粘土参数 天然重度 18 80kN m3 饱和重度 19 30kN m3 天然状态 残余抗剪值 C 17 0kPa 9 0 饱和状态 残余抗剪值 C 12 0kPa 7 0 2 岩石的主要物理力学指标 中等风化泥岩 天然单轴极限抗压强度标准值为 5 00MPa 饱和单轴极限 抗压强度标准值为 3 14MPa 为极软岩 粉质粘土承载力基本容许值 0 150kPa 强风化泥岩承载力基本容许值 0 300kPa 中等风化泥岩承载力 基本容许值 0 800kPa 中等风化基岩完整性较好 承载力较高 可作为滑 坡支挡构造物的基础持力层 3 粉质粘土极限侧阻力 qsik取 50kPa 强风化基岩极限侧阻力 qsik取 75kPa 地基土水平抗力系数的比例系数 m 取 20 岩体水平抗力系数 中等风 化泥岩取 60MN m3 4 其它 基底与岩石的摩擦系数 强风化泥岩 0 35 中等风化泥岩 0 45 2 计算工况及安全系数确定计算工况及安全系数确定 根据 地质灾害防治工程勘察规范 DB50 143 2003 该滑坡防治工程 等级为二级 其稳定性安全系数取 1 15 计算工况如下 工况 现状 地面荷载 工况 暴雨或久雨状态饱和 地面荷载 第三章滑坡稳定性及滑坡推力计算第三章滑坡稳定性及滑坡推力计算 滑坡推力的计算采用传递系数法 选取 2 号剖面作为控制剖面进行计算 安全系数取 1 15 剩余下滑力计算图示与计算结果详见图 1 和表 1 根据计算 设桩位置 第 6 滑块减出口 处剩余下滑力及其水平分力如表 1 所示 表 1 设计工况下 暴雨工况 剩余下滑力 kN 设计剩余下滑力 kN 2 2 剖面557 59974 45 第第 4 4 章章方案比选方案比选 方案比选方案比选 滑坡特征滑坡特征 一 滑坡范围及规模 图 1 2 2 计算简图 该滑坡规模小 滑坡周界明显 平面形态呈扇形 滑坡后缘壁高约 3 5 00m 在 1 1 剖面至 3 3 剖面间为岩土结合面 滑体纵向长 74 83m 不 等 横向宽约 40 70m 滑体内小型拉裂缝较发育 张开宽度一般在 8 20cm 该滑坡剪出口在北侧基岩露头和陡坎处 滑坡后缘标高 677 00m 前缘剪出口 标高 650 00m 左右 高差约 27 00m 钻孔揭露滑体最厚可达 10 70m 滑坡体平 均厚度约 5 00m 滑坡面积大致 4800m2 总方量约 24000m3 为小型土层滑坡 根据滑坡后缘壁和拉裂缝变形方向分析 滑坡的总体滑移方向 356 二 滑体特征及变形情况 滑体主要由人工填土和粉质粘土组成 人工填土含 30 左右的砂 泥岩块 碎 石 块碎石粒径一般 20 300mm 滑体表面呈折线形 靠近前缘较平缓 滑坡后 缘较陡 中部局部呈台地 滑体最大厚度 10 70m 左右 平均厚度约 5 00m 左 右 滑体中形成的拉张裂缝张开宽度约 8 20cm 深 0 3 0 5m 左右 各个滑面剪力计算各个滑面剪力计算 滑块编 号 1 1剖面暴雨工况剪力 1 127 33 2 147 62 3 600 31 4 481 77 滑块编 号 2 2剖面暴雨工况剩余下滑力 140 26 2543 00 3641 21 4879 73 5837 31 6557 59 由勘察报告得出 3 3 剖面基本稳定 所以 2 2 剖面为该滑坡的主滑方向 方案一 右路肩边缘设置抗滑桩方案一 右路肩边缘设置抗滑桩 道路右侧边线以外 0 75m 设置一排抗滑桩共 13 根 抗滑桩截面尺寸 b h 2 3m 桩长 12 20m 桩顶标高等于右侧路肩标高 对于填方地段 桩间空 隙根据实际情况可采用浆砌块石砌筑 方案二 右边线以外方案二 右边线以外50m50m设置抗滑桩设置抗滑桩 道路右侧边线以外 50m 2 2 滑面第 6 条块中部剪出口 设置一排抗滑桩共 12 根 抗滑桩截面尺寸 b h 2 3m 桩长 10m 桩顶标高比右侧路肩标高低 8m 当桩顶标高高于原状地面线时 桩间空隙根据实际情况可采用浆砌块石砌筑 桩型 滑体厚 度 m 支挡位置 剩余下 滑力 KN m 抗滑桩长 度 m 2 3m 型 抗滑桩 4 4 2 2 剖面在第 6 滑块中部剪 出口 557 59 10 2 3m 型 抗滑桩 11 5 2 2 剖面第 2 条块上部剪出 口 543 00 20 由以上图表得出 方 案一 右路肩边缘设置抗滑桩右路肩边缘设置抗滑桩 治理的下滑力为 543KN m 而最终剩余下滑力为 557 59 KN m 所以该治理方案 不可选 抗滑桩的上部经过治理后是稳定的 而下部依旧会有 15KN m 的下滑力 支档部位的滑块厚度为 11 5 米 虽然此处的剩余下滑力不太大 但是在考虑到 滑面下抗滑桩的埋深 需要的桩长达到 20 米 成本较高 方案二 右边线以外方案二 右边线以外 50m50m 设置抗滑桩设置抗滑桩 滑坡在此处的剩余下滑力为 557 49KN m 抗滑桩布置的间距为 5 米 需要的抗 滑桩 12 为跟 剩余下滑力较方案一大 但是该抗滑桩布置在滑面的最下部 不 会出现 抗滑桩下部不稳定的现象 其次此处的滑体厚度为 4 4 米 考虑到抗 滑桩下部埋深 该抗滑桩最长不会超过 10 米 布置 12 跟 和方案一相比比较 节约经济 施工方便 第五章抗滑桩设计第五章抗滑桩设计 5 1 15 1 1 选择桩形选择桩形 1 1 剖面和 2 2 剖面在计算时选用 2 2 剖面为主滑剖面来计算 支挡 部位在前部剪出口 抗滑桩布置好在最后个滑块滑块 滑体厚度 4 4m 桩埋深 5 6m 桩长 10 4m 桩的嵌固段深度不宜小于总桩长的 1 4 的要求 按规定要 求 截面高宽比不宜大于 2 所以拟定截面尺寸 由于选定设桩位置滑23mm 床为泥岩 所以采用 m 法计算桩的锚固段内力 混凝土强度等级不应低于 C30 所以选用 C30 混凝土 支挡处剩余下滑力力为 974 45KN m 1213pBbm 采用 m 法 地基系数 3 80000MKNA 抗滑桩土质地基系数 4 30000MKNm 30 h EGPa 桩的变形系数 239 0 10 475 11 3 30000 85 0 5 7 5 5 IE mB EI mB h PP 桩的换算深度 属于刚性桩 5 205 14 4 239 0 h 取桩间距取 5m 4 1 2 桩的内力计算 每根桩承受的水平推力 736 428 10 4 4 45 974 36 42874 4 45 974 1 h T q T 滑面处剪力 36 4287 0 Q 滑面处弯矩 10290 2 4 4 36 4287 0 M 其计算模型如图 4 1 所示 图 4 1 滑面至旋转中心的距离 0000 0 0000 23243 2 3232 4 4 2 80000 3 102902 4287 36 4 430000 4 4 4 102903 4287 36 4 4 2 3 80000 2 102904287 36 4 430000 4 4 3 102902 4287 36 4 4 2 84 hAMQ hmhMQ h y AMQ hmhMQ h 桩的转角 0000 322 322 12 3232 6 12 3 80000 2 102904287 36 4 430000 4 4 3 102902 4287 36 4 4 3 4 4 6 80000 800004287 36 4 430000 4 4 0 013405526 P AMQ hmhMQ h B hA Amhm h 桩侧抗力 0 2 84 80000 30000 0 013405526 y yy A my yy 桩身各点剪力 2 000 2 11 2 32 26 11 4287 3680000 3 0 013405526 2 2 84 3 30000 0 0134055226 3 2 842 26 Pp y Ayymy yyy QQyyy BB y 当时 即可找出弯矩最大值的 y 值 经验算求得时 0 y Q 0 471ym 桩身各点的弯矩 23 0 000 23 11 3 2 612 11 14103512880000 3 3 3 29 3 4000 0 007638 2 3 29 612 yPp yAymy yyy Qyyyy MMBB yy 当 y 0 471m 时 max 11297 1492KN m M 4 1 3 桩的配筋设计 1 纵向受拉钢筋计算 选用 C30 混凝土 纵向受力钢筋选用 HRB335 级 箍筋选用 HR235 级 混 凝土保护层厚度 C 80mm 单排布筋 所以有效高度 C30 混凝土 0 2900mm h 轴心抗压强度设计值 HRB335 钢筋抗拉强度设计值 13 8 c fMpa 280 y fMpa max 11297 1492KN m M 混凝土受压区高度 其计算简图如图 4 2 所示 图 4 2 由力的平衡条件得 1s cy bx ff A 由力矩平衡条件得 10 2 c x Mbx f h 联立上述两公式求解得 0 2 s y M x A f h 式中 截面有效高度 mm 0h 桩截面宽度 mm b X 桩正截面受压区高度 mm M 设计弯矩 KN m 纵向受拉钢筋截面积 sA 2 mm 混凝土轴心抗压强度设计值 c f Kpa 纵向受拉钢筋抗拉强度设计值 y f Kpa 受压区高度 2 222 0 110 2226 2 1 13 8 2000 29002 13 8 2000 11297 1942 13 8 2000 145 13 8 2000 290010 ccc c bhbM x b mm fff b h f 纵向受拉钢筋截面积 6 2 0 11297 1942 14269 5 145 280 2900 22 10 s y M x mmA f h 选用 18 根 32 单根 32 钢筋面积 804 2 实际钢筋面积 2 14475 6 smmA 最小配筋率的验算 同时 0 14475 6 0 25 0 2 2000 2900 s b A h 45 45 1 39 0 22 280 t r f f 式中 混凝土轴心抗拉强度设计值 t f 钢筋的抗拉强度设计值 r f 所以满足最小配筋率的要求 采用单排布筋 每 2 根 32 为一束 共 9 束钢筋 钢筋的净距 满足 地质灾害防治工程设计规范 15650 n mmmm s 要求 2 箍筋计算 最大剪力值位于滑面下 2 8m 对是否需要配箍筋抵抗 max 13288KN Q 剪力进行验算 0 max 0 70 7 1 39 2000 29005643 4 tb KN fQ h 只需按构造要求配箍筋 箍筋采用 HRB235 级钢筋 采用 2 肢箍 取箍筋间距为 400mm 取 HRB235 级 10 400 桩长 10 米 经计算需要 25 根 10 在桩的受压侧配钢筋 桩的两侧配 8 32 189 n mm s 925 满足构造要求 其截面布筋图如图 4 3 所示 217 n mm s 4 1 44 1 4 桩的配筋布置桩的配筋布置 钢筋四周保护层厚度取 100mm 受拉侧钢筋间距取 221mm 受压侧钢筋间距取 221mm 两侧间距取 300mm 第六章排水工程 本区属中 亚热带季风气候 月平均气温最高是 8 月 月平均气 温为 28 5 最低气温为零下 1 8 多年平均相对湿度为 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 日最大降雨量达 192 9mm 小时最大降雨量超过 65mm 雨季 尤其是暴雨期往往是滑坡的活动 期 据工程地质调查 斜坡坡顶 坡脚无塘 田 水库 河流等地表水体分布 8 18 1 截水沟截水沟设计设计 根据重庆市地方标准 地质灾害防治工程设计规范 拟在距离滑坡后缘 5m 外设置截水沟 防止雨水沿山坡流入滑坡体 雨水设计流量应按下列公式计算 Qq F 式中 Q 设计频率地表水汇流量 m3 s q 设计暴雨强度 mm h 径流系数 F 汇水面积 km2 根据给出勘察报告 取 q 65mm h 按照重庆市地方标准 地质灾害防治工 程设计规范 取径流系数 0 6 根据地勘资料 确定汇水面积 F 0 km2 由上面雨水设计流量公式得 363 65 10 3600 0 6 0 00658 100 071 Qms 截水沟渠道截面形式采用矩形 渠道材料选用 M7 5 浆砌片石 根据 边坡 工程处治技术 粗糙率系数 n 0 02 根据 排水与灌溉工程设计规范 中的 规定 截水沟设计水位应低于堤顶不少于 0 2m 截水沟设计过流量按下公式计 算 u QAC Ri 式中 设计过流量 u Q R 水力半径 m 水力坡降 i A 过流断面