大映路（天子路至天龙路连接路）工程（岩土工程部分边坡治理）施工图设计计算书

一、工程概况《万州区大映路（天子路至天龙路连接路）工程》项目位于万州区周家坝，根据后期规划，将修建一条连接天子路与天龙路的市政道路，即大映路，为保证后期道路的正常使用以及居民出行的安全，受建设方委托，我公司结合拟建大映路设计方案，对其东侧现状边坡进行治理工程设计。本次设计范围内边坡坡脚位置总长706.6m，直立高15～49.8m，为岩质边坡，坡顶夹很少量土层。根据地勘报告揭示，本项目存在多处危岩单体，但基本已进行治理。另外，还有2段岩质边坡也已进行治理，参见平面及剖面，已治理边坡长210.1m。拟治理边坡分段评价如下：AB段：该段边坡坡脚标高274.80～278.30m，边坡直立高度17～49.8m，边坡坡向约273°，边坡现状坡角66°～82°，边坡长度327m，边坡破坏后果很严重，安全等级为一级，安全系数取1.35。边坡坡顶夹有少量填土，边坡岩性主要由砂岩组成，局部地段夹有少量砂质泥岩夹层。拟采用“锚杆挡墙+截排水”支护，参照7～21剖面。CD段：该段边坡坡脚标高275.50～277.42m，边坡直立高度26～33.5m，边坡坡向约272°，边坡现状坡角65°～68°，边坡长度89m，边坡破坏后果很严重，安全等级为一级，安全系数取1.35。边坡坡顶夹有少量填土，边坡岩性主要由砂岩、砂质泥岩组成。拟采用“锚杆挡墙+截排水”支护。参照26～29剖面。DE段：该段边坡坡脚标高279.42～285.38m，边坡直立高度10.6～22m，边坡坡向约289°，边坡现状坡角42°～63°，边坡长度80.5m，边坡破坏后果很严重，安全等级为一级，安全系数取1.35。边坡坡顶夹有少量填土，边坡岩性主要由砂岩和砂质泥岩组成。拟采用“锚喷支护+截排水”支护。参照30～34剖面。本次环境边坡设计支护工程防治工程安全等级为一级，设计使用年限50年。二、设计依据1、《设计合同》2、重庆大有工程设计研究院集团有限公司编制《万州区大映路（天子路至天龙路连接路）工程危岩治理工程地质勘察报告（一次性勘察）》文本及电子文件3、《建筑边坡工程技术规范》GB50330-20134、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010（2015年版）5、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010（2016年版）6、《建筑地基基础设计规范》DBJ50-047-20167、《建筑与市政地基基础通用规范》GB55003-20218、《室外排水设计规范》GB50014-2006（2016年版）三、设计参数根据勘察报告，设计参数按下表3.1取值：表3.1岩土设计参数建议取值岩土名称重度（kN/m3）地基承载力特征值（kPa）单轴抗压强度（MPa）基底摩擦系数frbk（kPa）内聚力（kPa）内摩擦角（°）天然饱和素填土19.5*现场实测天然28*饱和23*强风化砂质泥岩24.5*300*--0.35*100*-42*中风化砂质泥岩25.5*3593.79.96.40.50*400*-58*强风化砂岩25.0*450*--0.40*100*-42*中风化砂岩25.0*17460.348.1390.65*1300*-62*LX180*22*LX280*20*岩层层面40*15*说明：*为经验值，压实填土各参数值宜根据现场实测压实系数及荷载试验校核。一级边坡结构重要性系数取1.10，永久边坡设计使用年限50年。中等风化砂质泥岩破裂角取60°，中等风化砂岩破裂角取63°。岩土名称重度(KN/m3)天然抗剪强度饱和抗剪强度水平抗力比例系数或水平抗力系数岩石单轴抗压强度标准值（MPa）承载力特征值(kPa)岩土与锚固体粘结强度特征值（kPa）基底摩擦系数天然饱和内聚力(kPa)内摩擦角(°)内聚力(kPa)内摩擦角(°)天然饱和压实素填土19.019.5022//5MN/m4//100*/0.25粉质粘土19.520.022.013169.820MN/m4//175200.25强风化泥岩23.5/10020//30MN/m3//3001500.40强风化砂岩24/15025//35MN/m3//4001800.45中风化泥岩25.0/30032//60MN/m311.98.029752000.50四、计算工况支护工程按：自重+长时间暴雨+附加荷载（饱和工况）。五、破坏模式分析本场地内岩体层面150°∠6°，LX1：245°∠72°，LX2：330°∠62°，各段边坡破坏模式如下：（1）AB段坡顶土体覆盖厚很小，最大厚度0.8m，基岩面较平缓（基岩面坡角一般1～10°），土体厚度较薄，沿折线滑动的可能性较小。岩质边坡岩性主要由砂岩组成，坡顶强风化厚度0.50～2.4m，网状风化裂隙发育，岩体破碎，无控制性结构面，破坏模式为圆弧形滑动，强风化岩体类型为Ⅳ类；中风化岩体类型为Ⅲ类。借助于赤平投影可直观地分析各种结构面组合与边坡坡面的空间关系，确定最不利的结构面组合。根据实测结构面产状，本段边坡主要发育二组裂隙。层面产状：150°∠6°，L1：245°∠72°，L2：330°∠62°，边坡坡向273°，按现状或后期切坡后最大坡角82°分析，详见下图。根据赤平投影图分析，边坡为切向坡，岩层层面对边坡稳定影响较小；L2倾向与边坡倾向呈大角度相交，对边坡稳定影响较小，但L1与L2的交线形成楔形体，对边坡稳定性有一定的影响；L1倾向与边坡倾向交角＜30°，属外倾结构面，对边坡稳定影响较大，边坡稳定性主要受L1控制。本次对18剖面开挖后的稳定性进行计算，计算模型见下，计算结果见下。由以上计算表明：计算结果为1.071，说明边坡处于基本稳定状态，但若因边坡施工开挖不当、截排水措施不力或开挖后长期暴露地表，边坡岩体结构面抗剪强度参数将下降，边坡岩体仍有失稳可能，应对边坡进行有效治理。对AB段边坡，设计计算应取平面滑动下滑力与岩石侧向压力的大值进行控制。（2）BC段坡顶土体覆盖厚很小，最大厚度2m，基岩面较平缓（基岩面坡角一般1～10°），土体厚度较薄，沿折线滑动的可能性较小。岩质边坡岩性主要由砂岩和砂质泥岩组成，坡顶强风化厚度0.10～1.7m，网状风化裂隙发育，岩体破碎，无控制性结构面，破坏模式为圆弧形滑动。强风化岩体类型为Ⅳ类；中风化岩体类型为Ⅲ类。借助于赤平投影可直观地分析各种结构面组合与边坡坡面的空间关系，确定最不利的结构面组合。根据实测结构面产状，本段边坡主要发育二组裂隙。层面产状：150°∠6°，L1：245°∠72°，L2：330°∠62°，边坡坡向272°，按现状或后期切坡后最大坡角68°分析，详见下图。根据赤平投影图分析，边坡为切向坡，岩层层面对边坡稳定影响较小；L2倾向与边坡倾向呈大角度相交，对边坡稳定影响较小，但L1与L2的交线形成楔形体，对边坡稳定性有一定的影响；L1倾向与边坡倾向交角＜30°，属外倾结构面，但该段边坡坡角最大为68°，小于L1外倾结构面倾角，因此，说明该段边坡整体处于稳定状态，稳定性主要受边坡岩体强度控制。（3）DE段坡顶土体覆盖厚度较大，最大厚度12.0m，基岩面较陡，在降雨等不利环境下可能产生沿基岩面的折线滑动破坏。本次选取32、33、34剖面进行稳定性计算，填土的岩土界面饱和抗剪强度取值：c=2kPa(经验值)，φ=19°(经验值），计算结果见下表：计算剖面工况C值（kPa）φ值（°）稳定性安全系数稳定性系数稳定性剩余下滑力（kN/m）32剖面饱和工况2191.351.406稳定033剖面饱和工况2191.351.384稳定034剖面饱和工况2191.351.144基本稳定22.9由以上计算剖面表明，该段土质边坡仅34剖面位置处于基本稳定状态，其余剖面均处于稳定状态，但34剖面下滑力很小，本次设计对对坡顶土质部分适当削坡。岩质边坡岩性主要由砂岩组成，坡顶强风化厚度0.50～3.5m，网状风化裂隙发育，岩体破碎，无控制性结构面，破坏模式为圆弧形滑动。借助于赤平投影可直观地分析各种结构面组合与边坡坡面的空间关系，确定最不利的结构面组合。根据实测结构面产状，本段边坡主要发育二组裂隙。层面产状：150°∠6°，L1：245°∠72°，L2：330°∠62°，边坡坡向289°，按现状或后期切坡后最大坡角63°分析，详见下图。根据赤平投影图分析，边坡为切向坡，岩层层面对边坡稳定影响较小；L1与L2倾向与边坡倾向均呈大角度相交，对边坡稳定影响较小，但L1与L2的交线形成楔形体，对边坡稳定性有一定的影响；边坡整体处于稳定状态，稳定性主要受边坡岩体强度控制。设计计算6.1锚杆设计计算6.1.1计算公式边坡按综合内摩擦角计算侧向土压力（依照《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013中6.2.1、6.2.3公式）：式中：—相应于荷载标准组合的主动土压力合力（kN/m）；—主动土压力系数；—挡土墙高度（m）；—土体重度（kN/m3）；—土的黏聚力（kPa）；—土的内摩擦角（°）；—地表均布荷载标准值（kN/m2）；—土对挡土墙墙背的摩擦角（°）；—填土表面与水平面的夹角（°）；—支档结构墙背与水平面的夹角（°）；6.2.2锚杆计算锚杆（锚索）轴向拉力标准值应按下式计算：式中：—相应于作用的标准组合时锚杆所受轴向拉力（kN）；—锚杆水平拉力标准值（kN）；—锚杆倾角（°）；对岩质边坡（侧压力分布参照《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第9.2.5节考虑）：锚杆抗拉承载力满足下式的要求：式中：—锚杆钢筋或预应力钢绞线截面面积（m2）；—锚杆杆体抗拉安全系数，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013表8.2.2取值；,—锚筋或预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）；锚杆锚固与地层的锚固长度应满足下式要求：式中：—锚固段长度（m）；—锚固体直径（m）；—地层与锚固体粘结强度特征值（kPa）；—锚杆锚固体抗拔安全系数，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013表8.2.3-1取值；6.2.3边坡锚杆计算锚杆挡墙顶部部分段为重力式挡墙，属重要工程（需控制变形），按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第7.2.3节，岩质边坡a<0.5H，需进行修正，修正系数β建议按裂隙发育程度及拟建物对边坡变形的控制要求取1.35（注：AB段存在沿LX1外倾结构面的剩余下滑力，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013第7.2.5节第2款乘以1.15的增大系数后与7.2.3节进行对比取不利：根据第五章的破坏模式分析，剩余下滑力4746.93kN/m（典型剖面18-18’），水平分力E=4746.93kN/m*cos72°*1.15=1686.91kN/m<1693.45kN/m，本次仍按主动岩石侧压力7.2.3节控制）。根据《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013，锚杆杆体抗拉安全系数=2.2，锚杆锚固体抗拔安全系数K=2.6；本次计算采用中风化岩石等效内摩擦角58°，强风化岩石等效内摩擦角42°，计算结果如下：表6.1边坡侧向岩压力计算统计表边坡分段控制剖面边坡高度（m）地表荷载q（kN/m2）墙背与水平面夹角α（°）坡顶表面与水平面夹角β（°）土对墙背摩擦角δ（°）综合内摩擦角φ（°）主动土压力Ea水平分力Eah坡顶重要建筑物修正系数β修正后水平分力EahAB段7-7’17.173.51143912.55826.7126.08-26.089-9’36.803.51122712.558174.52170.38-170.3810-10’36.503.51072412.558365.80357.131.35482.1313-13’37.403.5102012.558594.09580.001.35783.0018-18’46.003.598712.5581284.871254.411.351693.4519-19’43.003.51042912.558736.91736.911.35971.24CD段26-26’33.503.51121412.558138.62135.33-135.33DE段31-31’17.123.51173612.55810.3310.09-10.09表6.2边坡控制剖面锚杆计算统计表计算参数剖面7-7’9-9’10-10’13-13’18-18’19-19’26-26’31-31’EahkN26.08170.38482.13783.001693.45971.24135.3310.09修正系数β21.01.01.01.01.01.01.01.0E'ahkN26.08170.38482.13783.001693.45971.24135.3310.09Hm17.1736.8036.5037.4046.0043.0033.5017.12e'ahkN1.695.1414.6823.2640.9025.104.490.65sxjm2.02.02.02.02.02.02.02.0syjm2.52.52.52.52.52.52.52.5α°2020202020202020NakkN8.9827.3778.09123.77217.65133.5423.883.48Kb2.22.22.22.22.22.22.22.2fykPa360000360000360000360000360000360000360000360000所需Asmm254.88167.28477.24756.401330.08816.06145.95