沙坪坝区2021年水毁项目（第一批）四碚路彭家垭口8#路基边坡设计说明

沙坪坝区2021年水毁项目（第一批）四碚路彭家垭口8#路基边坡设计说明1.工程概况1.1概述沙坪坝区2021年水毁项目（第一批）四碚路彭家垭口8#路基边坡位于重庆市沙坪坝区彭家垭口附近，桩号范围K0+542.15--K0+687.98。由于四碚路路基开挖，形成最大高度为18m的岩土混合边坡。该边坡为岩土混边坡，岩性为泥岩夹砂岩，岩性为泥岩，因泥岩质软，岩体裸露易风化，在降雨作用下常有碎落和落石等现象发生，危害过往车辆、行人及堵塞水沟，形成严重的安全隐患。该段路基边坡总长约150m，高度2.5m~18m，由公路南侧、东侧共2段边坡组成（表1.1-1），边坡为岩土混合边坡。边坡坡顶无重要建筑物，坡脚为公路，最大高度为18m。边坡安全等级为三级。1.2设计依据1）我院与业主签订的设计合同2）业主提供1/500现状地形图3）由业主方提供的其它的资料。2.场区工程地质条件2.1气候与水文勘察区属亚热带温润气候，具冬暖春早、雨量充沛、夜雨多、空气湿度大，云雾多、日照偏少的特点。多年平均气温16.8～18.0℃，最热月份为每年的7月～8月，气温28.0～28.8℃；最冷月出现在1月，气温7.2～7.9℃。日极端最高气温43.7℃（2006年8月15日），日极端最低气温-5℃（1975年12月15日）。多年平均降雨量1085.1～1141.8mm，最大年降雨量为1544.8mm，最小年降雨量为740.1mm，雨量多集中在每年的5～9月，约占全年降雨量的70%。夜间降雨明显多于白昼，夜间降雨量占年降雨量59.9～70.4%。降雨强度大，暴雨时有发生，是许多地质灾害的诱发因素，降雨强度与降雨集中的季节同步，也多在夏季的6～8月。多年最大日降雨量为241mm（2007年7月17日）；年蒸发强度1054.6～1148.617.6mm，夏季6～8月的蒸发强度占全年蒸发强度的43.9～46.4%。历年各月都以偏北风最多，年平均风速为1.30m/秒，年最大风速为15.00m/秒。根据现场调查，勘察区及其附近未见大型河流发育。2.2地形地貌勘察区位于重庆市沙坪坝区彭家垭口附近，属于构造剥蚀山地地貌，勘察区位于中梁山山脚以西。整体南高北低，公路路基边坡较陡，边坡坡度25～53°，局部陡坡达58°。最高点位于勘察区南侧，最高高程284.24m，最低点位于勘察区北东侧，最低高程257.5m，相对高差26.74m。2.3岩土分层勘察范围分布岩土层主要有第四系全新统人工填土层（Q4ml）、残坡积层（Q4el+dl），侏罗系下统沙溪庙组泥岩（J2s-Ms）。分述如下：2.3.1第四系全新统（Q4）（1）人工填土（Q4ml）素填土：褐色。以粘土、碎石为主。稍密，稍湿~湿。少数碎石粒径20~80mm，土石比为7：3。主要分布于已建公路一带，堆填年限为1～2年，经压实。勘探揭露最大厚度为0.6m（ZK5）。~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~不整合接触~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~（2）残坡积层（Q4el+dl)粉质粘土：黄褐色，可塑～硬塑状，切面光滑，稍具光泽，干强度中等、韧性中等，无摇震反应。该层在勘察区上部广泛分布，多为草皮层，勘探揭露的最大厚度为0.5（ZK2）。2.3.2侏罗系下统沙溪庙组（J2s）泥岩（J2s-Ms）：紫红色，灰褐色，矿物成分以粘土矿物为主，泥质结构，中-厚层构造。含砂质较重，偶夹条带状砂岩，为砂岩夹层。岩芯多呈柱状，节长多在5～32cm之间，一般15cm，岩质软。该层为拟治理边坡区主要岩层。钻探揭露的单层最大厚度为12.15m（ZK2）。2.4地质构造拟治理边坡区位于我国扬子准地台重庆台坳川中台拱龙女寺台穹控制区域，构造主要受观音峡冲断背斜控制，区域上无现代活动断裂分布，在构造上属相对稳定地块。场地位于观音峡冲断背斜西北翼（见图2.4.1），岩层产状为280°∠53°，呈单斜产出，层面平直，闭合状，无胶结，无充填，结合差，为硬性结构面。场地中风化岩体裂隙不发育，强风化基岩风化裂隙较发育，露头主要可见二组构造裂隙：构造纲要图2.4.1（1）LX1：产状63°∠60°，裂面粗糙，呈锯齿状，微张，1～3mm，少量粘土填充，贯通性差，间距1.0～3.0m，延伸1.5～3.0m，未见充水，结合差，属硬性结构面。（2）LX2：产状355°∠60°，裂面平整，微张，2～3mm，少量粘土填充，贯通性差，间距1.0～3.0m，延伸2.0～3.5m，未见充水，结合差，属硬性结构面。综上所述，本项目场地地质构造简单，场地裂隙发育程度为较发育。2.5基岩面及基岩风化特征2.5.1基岩面特征经钻孔揭露及地面调查，场地上覆土层厚度较薄，钻探揭露厚度0.4~0.6m左右，丘顶及陡坡段多为基岩出露，基岩面随地形变化而变化。2.5.2基岩风化特征据钻探取岩芯揭露，场地内基岩划分为强风化带和中等风化带：（1）强风化带强风化带岩体很裂隙发育，岩体破碎，岩心呈碎块状或散体状，少量呈短柱状，手可捏碎，质软，强度很低。据钻探资料，强风化厚度一般为0.4～1.20m。（2）中等风化带中等风化带岩体较完整，岩芯多呈长柱状，少量短柱状，锤击声钝，手难折断，强度较高。中等风化岩体以泥岩为主，具有裸露易风化，遇水易软化特征，边坡治理中应加强防护。2.6水文地质条件2.6.1地表水勘察范围内未见地表水体。边坡坡体基岩为泥岩及砂岩夹层，砂岩为透水层，泥岩为相对隔水层。场地整体东高西低，排水条件良好，地表水对拟治理边坡影响小。2.6.2地下水特征根据地下水的赋存条件、水理性质及水力特征，场区地下水可分为松散堆积层孔隙水和基岩裂隙水。（1）松散堆积层孔隙水该类型地下水由大气降雨补给为主，赋存于第四系残坡积层中，含水能力受地形地貌以及覆盖层范围、厚度、物质成分以及透水性能制约，且受季节影响显著，属季节性潜水，无统一地下水位。区内土层厚度一般0.4～0.6m左右，土层较薄，大气降水补给主要以地面径流的方式向低洼排泄，该类地下水含量较贫乏。（2）基岩裂隙水基岩裂隙水主要赋存于砂岩、泥岩风化裂隙、构造裂隙中。场地夹层砂岩为弱透水层；泥岩属于粘土类岩石，含水能力和透水能力较差，为相对隔水层。该类地下水主要接受大气降水的补给，由于补给量小、补给能力差，水径流、排泄条件好，场区内基岩裂隙水贫乏。本次勘察在钻孔终孔、抽干钻孔中残留用水24小时后进行简易水文观测，所有钻孔在勘探点深度范围内均未见地下水，场区地下水贫乏。2.6.3水、土的腐蚀性评价场地无含石膏地层，不属于盐湖、盐田、盐渍化土和其他含盐地区，无硫化物及煤矿废水渗入，无工业废水，不具有使水矿化富集的地形地貌。勘察中未发现有泥炭、泥炭质土和含有大量有机质土，场地内人工填土填料主要为就近开挖弃土，填料未受到污染。场地环境类型为Ⅲ类，根据《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011））第表K.0.02-1~表K.0.3中有关规定，结合场地实际情况，判定场地地下水和土对混凝土结构具微腐蚀；在长期浸水和干湿交替环境下对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀。2.7不良地质现象根据工程地质调查及钻探资料，该路基边坡坡面常有碎落和落石等现象发生，危害过往车辆、行人及堵塞水沟，需对其进行治理场地未见其他滑坡、危岩、泥石流及岩溶塌陷等不良地质现象；也未见墓穴、防空洞等对边坡稳定性不利的埋藏物。2.8岩土物理力学特征如前述，勘察区第四系覆盖层有第四系填土、坡残积层，基岩地层为侏罗系中统沙溪庙组泥岩及砂岩夹层。其中填土和粉质粘土分布零星，厚度薄，多小于1.0m；砂岩多呈夹层状，层厚较薄。即场地土层和砂岩工程意义不大，本次未作取样测试。本次勘察仅对泥岩进行了取样，样品采集、密封及时，运输等均符合要求。考虑到拟治理路基边坡在平面上相距较近，本次将泥岩合并为一个工程地质单元进行各项指标的统计。2.8.1岩体基本质量等级与土、石工程分级基岩风化状态分为强风化和中等风化。其中强风化层岩体破碎-较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。中等风化泥岩天然单轴抗压强度标准值为5MPa，属极软岩。根据钻探岩心采取率结合《工程地质勘察规范》（DBJ50/T-043-2016）3.1.7判定，场地岩体完整程度为较完整，故场地中等风化泥岩岩体基本质量等级为Ⅴ级。中等风化泥岩饱和单轴抗压强度标准值为2.8MPa，属极软岩。根据钻探岩心采取率结合《工程地质勘察规范》（DBJ50/T-043-2016）3.1.7判定，场地岩体完整程度为较完整，故场地中等风化泥岩岩体基本质量等级为Ⅴ级。2．8.2土、石可挖性分类场地土、石工程分类主要参照《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）附录J划分如下：（1）粉质粘土：土石等级为Ⅰ级，土石类别为松土。（2）素填土：含较多碎块石和混凝土块，土石等级为Ⅲ级，土石类别为硬土。（3）砂岩：天然单轴抗压强度标准值为5.0MPa，属极软岩，土石等级为Ⅳ级，土石类别为软石。饱和单轴抗压强度标准值为2.8MPa，属极软岩，土石等级为Ⅳ级，土石类别为软石。2.8.3岩土体物理力学指标及建议（1）素填土承载力特征值场地素填土揭露厚度较薄，性质变化大，未经处理，不宜作为构筑物持力层，本次不提供承载力。（2）地基承载力特征值岩石地基承载力特征值按《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG3363-2019)第4.3.3-1表确定：强风化泥岩的地基承载力特征值为取经验值300kPa*。中等风化泥岩的地基承载力特征值为取经验值800kPa*。各岩土体物量力学参数取值见表3.3-1。表3.3-1岩土物理力学参数建议值一览表岩土名称粉质粘土砂岩泥岩裂隙面层面强风化中等风化强风化中等风化重度(kN/m3)天然20.0*19.0*--24*24.5*饱和21.0*19.5*--24.5*25*抗压强度(MPa)天然--5.0饱和--2.8地基承载力特征值180*--300*800*------抗拉强度(kPａ)--120*岩体抗剪强度天然内摩擦角φ(ο)综合30*--27*天然内聚力C（kPa）--75*饱和内摩擦角φ(ο)饱和综合25*--22*18*12*饱和内聚力C（kPa）--51*50*20*岩石与锚固体极限粘结强度标准值(kPa)--270*360*岩体变形参数弹性模量(MPa)--1000*变形模量(MPa)--760*泊松比μ--0.32*岩体水平抗力系数(MN/m3)--60*土体水平抗力系数比例系数(MN/m4)6*14*---基底摩擦系数0.25*--0.35*0.40*注：①带﹡号的值为经验值或查表所得。②岩体粘聚力c取经验值的0.30倍，内摩擦角φ取岩块经验值的0.90倍。③变形模量取经验值的0.8倍。2.9边坡工程地质评价2.9.1场地稳定性和适宜性评价边坡位于重庆市沙坪坝区彭家垭口附近，属于构造剥蚀山地地貌，整体南高北低，公路路基边坡较陡，边坡坡度25～53°，局部陡坡达58°。最高点位于勘察区南侧，最高高程284.24m，最低点位于勘察区北东侧，最低高程257.5m，相对高差26.74m。根据斜坡目前存在的变形特征和地形地质环境条件判定（图4.3.1-1~4.3.1-2），边坡近期破坏形式以碎落和落石为主（图4.3-1~4.31-2），BC边坡部分沿岩层面风化剥落掉块，但未见整体滑移。随着降雨软化和风化加剧，碎落和落石还将加剧。拟治理边坡位于重庆市沙坪坝区彭家垭口附近。以公路南侧、东侧共2段边坡边坡，分别编号为AB、BC（图4.3.2-1）。边坡总长150m，高度2.5m~18m，均为挖方岩质边坡，岩性为泥岩夹砂岩，坡顶土质多小于1.0m。边坡安全等级为二级。现分述评价如下：图4.3.2-1边坡位置示意图（1）AB段边坡AB段边坡：参见2-2’、3-3’剖面。为岩土混合边坡，主要由泥岩组成，夹砂岩薄层透镜体，岩体呈中～厚层状，坡顶有少量土层，厚度0.5m。边坡长约75m，最大高度15.5m，坡向315~331°，边坡坡角为25~44°。边坡安全等级二级。坡顶土层厚度薄，岩土界面平缓，土质段可直接判定稳定，无整体滑动破坏的地质条件。根据赤平投影图4.3-2分析。AB段边坡为切向坡，裂隙1与边坡相切，裂隙2与边坡顺向相交，各组结构面组合交线倾向坡外，结构面及组合交线对边坡稳定性影响大，边坡稳定性受岩体强度控制，边坡的破坏模式沿裂隙面滑移破坏。边坡岩体类型为Ⅳ类，边坡岩体破裂角按岩层倾角取53°。等效内摩擦角取50°。图4.3-2AB段边坡赤平投影图该边坡具有放坡条件，采用分级放坡+坡面防护+截排水系统的措施处理可行，分级高度建议8m，设置不小于2m宽度的边坡平台，边坡按照设计坡率1：1.00放坡可行，坡体土层及坡面强风化岩层建议做挖除处理，坡面建议采用挂网锚喷，并沿坡顶做好截排水系统，防止岩体因风化而产生掉块及局部垮塌，并做好坡面防护处理。坡体现状存在输电线杆（图4.3-3），边坡开挖应考虑其安全影响，建议协调搬迁或做支挡保护措施。放坡应采取先支护再开挖的措施，并做好坡顶、坡脚截排水系统和加强边坡监测工作。图4.3-3AB段边坡现状图（2）BC段边坡BC段边坡：参见剖面1-1’剖面。为岩土混合边坡，主要为泥岩组成，夹砂岩薄层透镜体，岩体呈中～厚层状，坡顶有少量残坡积土层，厚度多小于1.0m。边坡长约74m，高2.5~18m，坡向270°，边坡坡角为53°。边坡安全等级二级。坡顶土层薄，因岩面风化剥落，岩土界面土层存在部分临空面，土层有沿临空部分掉落，但岩土界面较缓，土质段无整体滑动破坏的可能。根据据赤平投影图4.3-4分析。BC段边坡为顺向坡，交角10°，裂隙1与边坡方向相反，各组裂隙组合交线与边坡斜交，对边坡稳定性小。裂隙2与边坡相切，各组结构面组合交线倾向坡内，结构面及组合交线对边坡稳定性影响小，但岩层倾向与边坡坡向近一致，边坡的破坏模式为岩层面滑移破坏。边坡岩体类型为Ⅳ类，边坡岩体破裂角按岩层倾角取53°。等效内摩擦角取50°。图4.3-4BC段边坡赤平投影图该边坡具有放坡条件，采用分级放坡+坡面防护+截排水系统的措施处理可行，分级高度建议8m，设置不小于2m宽度的边坡平台，边坡可按照岩层面放坡，放坡坡角建议取倾角（53°）。坡体顶部土层及坡面强风化岩层建议做挖除处理，坡面建议采用挂网锚喷，并沿坡顶做好截排水系统，防止岩体因风化而产生掉块及局部垮塌，并做好坡面防护处理。放坡应采取先支护再开挖的措施，并做好坡顶、坡脚截排水系统和加强边坡监测工作。3规范及标准3.1.设计技术标准3.1.1技术规范1）国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50030-2013）《中国地震动参数区划图》（GB18306－2015）2）交通部规范《公路路基设计规范》（JTGD30-2015）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80-1-2017）《公路工程抗震设计规范》（JTG-B02-2013）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）《公路圬工桥涵设计规范》（JTG3361-2015）3）建设部规范《市政公用工程设计文件编制深度规定》（2013年）3.1.1技术标准设计基准期：结构为100年。设计安全等级：二级。抗震设防标准：抗震设防烈度为6度，构造设防。钢筋混凝土结构处于Ⅱ类环境，最大裂缝宽度限值Wmax=0.2mm。材料技术指标和标准混凝土采用C30钢筋混凝土。由于桥涵混凝土结构处于Ⅱ类环境，所以混凝土耐久性的基本要求应满足：类别最大水灰比最小水泥用量（kg/m3）水泥最大氯离子含量（%）最大碱含量（kg/m3）普通混凝土构件0.503000.151.8普通钢筋：应符合GB1499.1-2007和GB1499.2-2007国家标准的相关规定。除特殊注明外，直径≥12mm者采用HRB335热轧带肋钢筋；直径＜12mm者采用R235热轧圆钢筋。钢筋直径≥Ф20时采用等强度滚压直螺纹机械连接。焊条：HPB300，HRB400钢筋采用E5003焊条。4设计原则遵循国家有关环境保护法律、法规，环保措施设计符合场区发展规划和生态建设规划，实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。设计采用动态设计法，施工采用信息法施工。边坡设计以"安全、经济、实用、美观"为原则，施工时设置监测系统，根据施工情况随时反馈信息，根据实际情况对本设计做修改和补充。工程竣工后，监测时间不得少于二年。5.方案设计介绍综合了地形、结构的标准化设计以及经济性、施工的难易、施工工期的安排，本次方案设计采用清坡后土钉+喷射混凝土护面的形式。6施工工序严格按照逆作法施工防护措施→清理边坡→施工土钉→挂网喷浆1.将钢筋网沿坡面顺势铺下，铺设时应拉紧网，铺平整顺后，用土钉将网从上至下固定，固定时，应根据需要在锚杆中采用不同厚度的垫圈等进行条件，以使钢筋网与坡面的距离保持5~7cm。7主要材料及质量要求7.1钢筋土钉混凝土护坡，土钉采用直径16mm的HRB400级钢筋，锚固长度1米，锚固角度25°，泄水孔外倾倾角5%。8施工注意事项8.1坡顶塌滑区邻近地表应采用封闭、植被及截、排水等安全防护措施。8.2坡顶岩体存在裂隙处，应采用灌浆封闭措施。8.3未防止坡顶岩土体裸露风化，应采取植草等措施保护。8.4坡顶1m处应设置安全防护措施，保护人群安全。8.5施工单位在组织事实施工前，应仔细调查边坡开挖范围内管线埋设情况，以防止在施工过程中，侵害到地下管线或附近结构物基础。8.