经开区长江水岸融合提升项目之相思南A区8号地块边坡治理工程设计计算书

经开区长江水岸融合提升项目之相思南A区8号地块边坡治理工程设计计算书1、工程概况受重庆万州经济技术开发区建设发展有限公司（业主）委托，中佳勘察设计有限公司（我司）承担万州经开区长江水岸融合提升项目之相思南A区8号地块边坡治理工程设计任务。该工程位于重庆市万州经开区高峰生态工业园区。场地地理位置优越，交通便利。受业主委托，中冶建工集团有限公司于2019年3月提交了《万州经开区高峰生态工业园相思南区A区场平工程（征地范围内地块）地质勘察--8号地块补充勘察工程地质勘察报告（直接详细勘察）》。本次设计范围内边坡分为一段，总长度约308m，高度25～34.86m，预计边坡治理面积约8190m2。本次设计为方案设计阶段，边坡安全等级为一级，为永久性边坡，设计合理使用年限50年。2、设计依据2.1《任务委托书》；2.2《设计合同》；2.3由重庆市万州区规划设计研究院2018年9月提交的《万州经济技术开发区高峰园(高峰组团I-V、姜家组团I-II管理单元)控制性详细规划图》；2.4由长江勘测规划设计研究有限公司2020年8月提交的《万州经开区长江水岸融合提升项目之相思北路施工图设计》；2.5由中冶建工集团有限公司2019年3月提交的《万州经开区高峰生态工业园相思南区A区场平工程（征地范围内地块）地质勘察--8号地块补充勘察工程地质勘察报告（直接详细勘察）》；2.6主要规范、标准、软件《建筑边坡工程技术规范》GB50330–2013；《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011；《建筑抗震设计规范》GB50011–2010（2015年版）；《混凝土结构设计规范》GB50010–2010（2015年版）；《建筑边坡检测工程检测技术规范》DBJ50/T-137-2012《砌体结构设计规范》GB50003–2011；《建筑边坡工程施工质量验收规范》DBJ/T50-100-2010；《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015。3、结构设计标准3.1环境边坡治理工程为一级，边坡重要性系数1.1；永久边坡结构合理使用年限为50年。3.2按抗震设防烈度6度进行设计，抗震等级为四级；3.3环境类别为二b类；4、工程地质条件（摘自地勘报告）4.1、地形地貌拟建场地地貌类型为构造剥蚀丘陵地貌，微地貌主要表现为人工开挖回填平地、斜坡、林地等；场地地势呈北高南低。本次勘察范围内现状地面高程在382～427m之间，相对高差约45m。地形坡角一般为5～15°，斜坡、陡坎地段最大坡角可达45°。拟建场地地形地貌中等复杂。4.2、地质构造拟建场地在地质构造上位于万州向斜南东翼；北靠铁峰山背斜，南临方斗山背斜，属川东典型的隔挡式分布区。区内新构造运动不强烈，表现为大面积缓慢间歇性抬升；场地内未见断层构造及构造破碎带，地质构造上本区属于稳定场地。场地基岩大部被第四系土层覆盖，在场地北西侧场平区域及陡崖附近见基岩出露，测得岩层产状为325°∠8°，岩层呈单斜产出，岩性为侏罗系中统沙溪庙砂岩和泥岩。根据场地出露基岩情况分析，场地上部基岩裂隙较发育，裂隙张开，泥质充填；下部裂隙不发育。岩体中构造裂隙主要发育有两组，LX1、LX2两组在平面上呈“x”型共轭裂隙：LX1裂隙：产状168～208°∠72～84°，优势产状188º∠78º，凹面、上陡下缓，裂隙间距1.5～2.0m，裂面粗糙，张开2~4mm，局部粘土半充填，结合程度差，属硬性结构面。LX2裂隙：产状242～293°∠66～77°，优势产状268º∠70º，裂隙面较平整，张开2～4mm，局部粘土半充填，一般间距0.3～1.0m，最宽达3.5m，可见延伸1.5～6.0m，结合程度差，属硬性结构面。岩层（结构）面：产状325°∠8°，呈闭合型，层间未见软弱夹层及其他充填物，结合程度差，属硬性结构面。4.3、地层岩性据根据地表调查及勘探的揭露，场地地层发育有第四系人工填土（Q4ml）、第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）粉质粘土；基岩主要为侏罗系中统沙溪庙组（J2s）砂岩和砂质泥岩。现将各岩土层工程特征自上而下（从新到老）分述如下：第四系全新统（Q4）1、人工素填土（Q4ml）素填土：杂色，稍湿，稍密；由褐黄色砂岩、紫红色泥岩块石、碎石和粘性土等组成。硬质物粒径一般20～200mm不等，最大可达400mm，含量约占15～25%，分布不均；为场地内原修建道路、房屋时机械回填，回填年限为2~10年不等。该层主要零星分布；厚度变化较小，本次钻探未揭示该层；根据利用钻孔揭示该层厚度为0.30（ZY（L）86）～1.10m（ZY（L）87），层底高程402.76～418.43m。～～～～～～不～～～整～～～合～～～～～～2、坡残积层（Q4dl+el）粉质粘土：褐色，黄褐色。可塑状。有粘性。刀切面光滑，稍有光泽。无摇振反应。干强度中等、韧性中等。本层位于地表或素填土之下，场区内大部分地段均有分布，厚度变化大。根据钻探揭露层厚0.50（ZY2、ZY4、ZY21、ZY26、ZY60、ZY63、ZY68）～4.60m（ZY49），层底高程378.76～424.55m。由于拟建场地内存在鱼塘和水田；粉质粘土在鱼塘、水田底部呈软塑～流塑状，且表层含淤泥质及有机质；属淤泥质土；其厚度一般0.50～2.50m。～～～～～～不～～～整～～～合～～～～～～侏罗系中统沙溪庙组（J2s）砂质泥岩（J2S-Sm）：紫红色，暗紫红色。泥质结构。中厚～厚层状构造。主要成分以粘土矿物为主，局部含灰白色、灰色砂质条带、团块或夹砂岩薄层；岩质较软。强风化带岩石结构已大部分破坏，敲打声沉闷，岩芯破碎，呈碎块状或饼状。中等风化带敲打声清脆，岩心较完整，多呈柱状、短柱状，节长0.07～0.45m。该层在场区内分布广泛，厚度较大，本次钻探未揭穿。砂岩（J2S-Ss）：灰褐色，灰色，灰白色。中粒结构。中厚～厚层状构造。钙铁质胶结。主要由石英、长石及少量云母碎片等矿物组成，质硬。强风化带大部分结构和成分均已破坏，风化裂隙发育，岩芯破碎呈碎块状或薄饼状，手可折断岩芯碎块；中等风化带岩芯完整，敲打声清脆，局部裂隙较发育，岩芯较完整呈柱状、短柱状，节长0.10～0.50m。该层在场区内分布广泛，厚度较大，本次钻探未揭穿。4.4、水文地质条件4.4.1地表水特征据调查场地地表水主要分布在鱼塘和水田中；根据设计方案拟治理边坡附近鱼塘或水田均将被回填或开挖，对拟治理边坡工程建设影响较小。本次勘察区整体为单斜斜坡地形，坡脚位置地势相对较低，易积水；且汇水面积大，雨季积水量大，对于边坡坡脚开挖有一定影响；应做好地表水的截排工作。4.4.2地下水的类型、埋藏情况及其变化特征根据地下水的赋存条件、水动力特征，结合含水介质的组合状况，将地下水类型主要划分为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两种类型。松散岩类孔隙水：该类地下水赋存于第四系地层中；素填土透水性强，属相对含水层，主要接受大气降水补给；粉质粘土透水性较差，属相对隔水层。地下水受岩性、地貌和覆盖层厚度变化且受大气降水控制，无统一地下水位。地下水主要接受大气降雨和生活污水补给，沿地表顺坡排出场地，仅在雨季易形成短时孔隙水，属上层滞水性质，受季节影响明显。基岩裂隙水主要分布于基岩强风化带裂隙及中等风化带构造裂隙中，主要接受大气降水补给。泥岩主要成份为粘土矿物，风化裂隙多泥化充填或闭合，为相对隔水层，其导水及富水性差；砂岩裂隙张开多无充填，为含水层，其导水及富水性相对较好。大气降水由地表入渗进入裂隙，向低洼处排泄，具就地补给，就近排泄，以泉的形式出露；分布不连续，不均匀的特点，无稳定地下水位。拟建场地及附近没有井、泉出露。地下水的补排关系：拟建场地地下水主要受大气降水补给，受季节、气候和地形地貌影响大，大气降水由地表入渗，进入构造裂隙及土层中，形成上层滞水向场地低洼处排泄。勘察施工过程中，在钻孔终孔后，将孔内水抽干，经24小时后进行水位恢复观测，各钻孔均无水，本次勘察期间在勘察范围内地下水贫乏。综上所述，场地水文地质条件简单；由于场地整体为单斜斜坡地形，斜坡坡角较陡，且边坡面积大，汇水面积大，表面冲刷严重，应建议加强截排水措施。4.4.3地表水、地下水及土层的腐蚀性判定根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）附录G和拟建场地区域资料，拟建场地环境类型为III类。地下水对混凝土结构、钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。据调查，场地及周边没有化工、印染等污染源，也没有固体废弃物、有害放射物质等。根据原有建筑腐蚀情况，结合当地工程经验，判定本场地土对混凝土及其中钢筋、钢结构等建筑材料具有微腐蚀性。4.5、不良地质现象经地表工程地质测绘及钻探揭露表明：勘察场地及周边未发现崩塌、危岩、滑坡、泥石流等不良地质现象。本次勘察深度范围内未发现河道、沟浜、墓穴、防空洞等对工程不利的埋藏物、破碎带、软弱夹层等。场地内零星分布的素填土属特殊土；其物理力学性质较差，可能引起不均匀沉降等，属于不良地质现象。另在场地零星分布的鱼塘和水田底分布的粉质粘土，呈软塑～流塑状，且表层含淤泥质及有机质；属高压缩性土，力学性质很差，也可能引起不均匀沉降等，属于不良地质现象。5、岩土设计参数（摘自地勘报告）5.1边坡安全等级为一级，边坡重要性系数取1.1；5.2锚杆杆体抗拉安全系数Kb取2.2；锚杆锚固体抗拔安全系数K取2.6；5.3锚筋与M30水泥砂浆粘结强度设计值：螺纹钢筋2400kPa（两根电焊成束时应乘以0.85折减系数、三根电焊成束时应乘以0.7折减系数），钢绞线2950kPa。5.4C30混凝土强度设计值：fc=14.3N/mm2，ft=1.43N/mm2；C20混凝土强度设计值：fc=9.6N/mm2，ft=1.10N/mm2；HPB300钢筋fy=270N/mm2，HRB400钢筋fy=360N/mm2。表2岩土体参数建议值项目岩性粉质粘土（坡残积）强风化砂岩强风化砂质泥岩中等风化砂岩中等风化砂质泥岩重度（kN/m3）天然19.823.2*24.2*23.6824.63饱和20.1////抗压强度（MPa）天然///26.697.07饱和///19.874.46抗剪强度天然c（kPa）22.560*100*1351398Φ（°）12.420*22*3128饱和c（kPa）16.0////Φ（°）8.8////变形指标压缩系数a1-2(MPa-1)0.43////压缩模量s1-2(MPa)4.01////变形模量(MPa)///46871157弹性模量(MPa)///51821201泊松比（μ）///0.230.35抗拉强度标准值（kPa）///679201地基承载力特征值（kPa）15045030072132800岩体破裂角（°）///60.559基底摩擦系数*0.250.400.350.600.50土体与锚固体粘结强度标准值（kPa）*45///岩石与锚固体粘结强度标准值（kPa）*/380160800420极限侧阻力（成桩采用泥浆护壁）*55220150//土体水平抗力系数的比例系数（MN/m4）*16330140//岩体水平抗力系数（MN/m3）*///32070边坡临时坡率值（坡高H）H＜8m（岩质边坡）H＜5m（土质边坡）1:1.001:0.751:0.751:0.501:0.508≤H＜15（岩质边坡）5≤H＜10（土质边坡）1:1.251:1.001:1.001:0.501:0.5015≤H＜25（岩质边坡）/1:1.251:1.251:0.501:0.50边坡永久坡率值（坡高H）H＜8m（岩质边坡）H＜5m（土质边坡）1:1.251:1.001:1.001:0.751:0.758≤H＜15（岩质边坡）5≤H＜10（土质边坡）1:1.501:1.251:1.251:0.751:0.7515≤H＜25（岩质边坡）/1:1.501:1.501:0.751:0.75基岩面抗剪强度参数天然剪强度：c=21.4kPa，φ=11.8°饱和剪强度：c=15.2kPa，φ=8.3°说明：带“*”为经验值；按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013表4.3.1结合地区经验取值：层面结合程度差，属硬性结构面，层面抗剪强度：粘聚力c=50kPa，内摩擦角φ=18°；裂隙面结合程度差，属硬性结构面，故结构面抗剪强度：粘聚力c=55kPa，内摩擦角φ=19°。（未考虑施工条件的影响）。岩土界面参数按粉质粘土试验值按0.95折减选用。坡率建议值按无不利外倾结构面的前提条件时提供，存在不利外倾结构面时建议沿不利外倾结构面放坡；当边坡高度超过规范规定范围时边坡坡率值宜在规范值基础上适当放缓。6、边坡稳定性分析（摘自地勘报告）该段边坡主要位于8号地块北侧边坡西段，平面上略呈弧形；边坡长约307.4m，高度约25～34.86m，主要坡向约170°；属岩质边坡；边坡岩性主要为砂质泥岩和砂岩；局部地段顶部存在薄层覆盖层，建议开挖时清除坡顶表层覆土。边坡工程安全等级为一级，按永久边坡考虑。6.1、边坡赤平投影分析强风化砂岩和强风化砂质泥岩网状风化裂隙发育，岩体破碎，无明显控制性结构面，其破坏模式主要为圆弧形滑动破坏，边坡岩体类型为Ⅳ类。中等风化砂质泥岩和中等风化砂岩岩体较完整，边坡岩体类型为III类；为直观反映边坡与结构面之间关系，附极射赤平投影图6.1如下：图6.1边坡极射赤平投影从极射赤平投影图可看出：岩层面与边坡反向，为反向坡；岩层面对边坡稳定影响较小。裂隙LX1与边坡坡向同向，属边坡的外倾结构面，对边坡整体稳定性影响较大。裂隙LX2与边坡呈大角度相交，对边坡整体稳定性影响较小。此外，各组合交线与边坡呈大角度或反向相交，对边坡稳定影响较小。边坡稳定性受裂隙LX1控制，可能沿裂隙LX1（裂隙面）滑动破坏。6.2、边坡平面滑动法分析为定量评价边坡开挖后的稳定性，采用平面滑动法进行稳定性验算。现选取5剖面按边坡垂直开挖情况下进行稳定性计算，假设沿外倾结构面（裂隙LX1）面滑移破坏，计算工况按暴雨工况计算。计算公式如下：式中：T----滑体单位宽度重力及其他外力引起的下滑力(kN/m)；R----滑体单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力(kN/m)；c----滑面的黏聚力(kPa)；ϕ----滑面的内摩擦角(°)；L----滑面长度(m)；G----滑体单位宽度自重(kN/m)；Gb----滑体单位宽度竖向附加荷载(kN/m)；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；θ----滑面倾角(°)；U----滑面单位宽度总水压力(kN/m)；V----后缘陡倾裂隙面上的单位宽度总水压力(kN/m)；Q----滑体单位宽度水平荷载(kN/m)；方向指向坡外时取正值，指向坡内时取负值；hw一后缘陡倾裂隙充水高度(m)，根据裂隙情况及汇水条件确定。计算参数取值如下：裂隙面参数C取55kPa，内摩擦角取19°（界面参数为边坡施工开挖时的参数，受施工扰动和在边坡后期运营中在岩体卸荷、风化和水等因素的作用下，参数会有所下降，建议设计给予适当考虑）；砂质泥岩重度取24.63KN/m3；砂岩重度取23.68KN/m3。计算结果见表6.2。表6.2边坡垂直开挖后稳定性计算计算简图计算剖面滑体自重（kN/m）附加荷载(kN/m)土体荷载(kN/m)结构面倾角(°)滑面长度(m)内聚力(kpa)内摩擦角(°)稳定性系数(Fs)安全系数(Fst)5--5’1922.360.00