【《某边坡治理工程的设计案例概述》5900字】

某边坡治理工程的设计案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u13302某边坡治理工程的设计案例概述 1122491.1治理方案选择 151291.2治理方案简介 3110391.3工程治理详细设计 4310701.3.1总体布置 4309251.3.2锚拉桩设计 535641.3.3肋柱设计 13241861.3.4边坡稳定性验算 1478101.3.5网格梁设计 14258581.3.6排水系统设计 151.1治理方案选择遇到不同环境不同地理情况以及对边坡安全等级的需求不同时，需要根据不同治理措施的优点选择最合适的治理方案。常见的治理措施及其各自的结构形式及优点如下：(1)锚杆（索）锚杆是由锚头、自由段、锚固段三部分组成的一种受拉杆件，能将张拉力传递到岩土中。其中锚索的杆体材料为钢绞线或钢丝束。近些年来,随着技术的迅速发展，锚杆也越来越多地被应用在边坡工程中。适用条件：①锚杆间距不宜大于锚杆长度的1/2，Ⅳ、Ⅴ级级围岩中的锚杆间距宜为0.5~1m，并不得大于1.25m；②锚杆详细适用条件应由各类型锚杆具体的设计规定确定。(2)喷锚支护喷锚支护指的是借高压喷射水泥混凝土和打入岩层中的金属锚杆的联合作用加固岩层。喷锚支护是使锚杆、混凝土喷层和围岩形成共同作用的体系，防止岩体松动、分离。喷锚支护紧跟施工作业面进行，可以完全利用工作空间来限制开挖后支护前变形的进一步发展，防止围岩发生松弛。适用条件：①在块状围岩中必须充分利用压应力作用下岩块间的镶嵌和咬合产生的自承作用；②在软弱围岩下使用时应将洞室挖成曲墙式，必要时加固底部，使喷层成为封闭环。(3)抗滑桩抗滑桩主要利用自身良好的抗剪能力，插入滑动面以下的稳定持力层起到平衡边坡滑动力，起到保持边坡稳定的作用，主要适用于中浅层边坡。抗滑桩抗滑段受到边坡下滑推力的作用，并将此种推力沿桩身传递到下部稳定的岩层土体中，因此抗滑桩的应用需要依靠稳定的岩土体抵挡边坡形变和破坏，这样才能使施工顺利进行，道路交通安全得到保障。适用条件：①桩土之间能够形成土拱，适宜的土拱作用可充分利用土体自身的抗变形能力；②滑动带位置必须已探明；③抗滑桩嵌固段须嵌入滑床中，滑床必须有稳定持力层以供抗滑桩传递边坡滑体推力。(4)重力式挡墙重力式挡墙是比较普遍的一种挡土形式。特别是在石材较多的地区使用比较广泛。石材、混凝土预制块都可作为其取材对象，另外也可以使用混凝土进行整体浇筑。适用条件：①高度小于10m的土质边坡；②高度小于12m的岩质边坡。(5)扶壁式挡墙扶壁式挡墙指的是沿悬臂式挡墙的立臂，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。一般为钢筋混凝土结构。适用条件：①基础应埋置于稳定的岩土层中；②墙高不大于6m，墙高大于4m时应在墙面板前加肋；(6)坡率法坡率法是人为设计，只需要通过调整边坡的高度和坡度而使边坡达到稳定的一种支护方式。坡率法就是通过人为地调整边坡的高度和坡度，使其处于安全稳定的平衡状态。由于坡率法不需要对边坡进行加固。但放坡环境受到很大的限制。适用条件：①对周边环境有不利影响需要放坡开挖的边坡；②地下水发育的边坡；③坡体内含有软弱结构层或深层滑动面的边坡；④地质条件复杂的一级边坡；根据本项目地形地质条件，拟采用“锚拉桩+坡面网格梁+排水系统+破损路面、破损挡墙重建”的综合治理方法。1.2治理方案简介本项目拟采用“锚拉桩+坡面网格梁+排水系统+破损路面、破损挡墙重建”的治理方案。在边坡前缘已有挡墙底部布置锚拉桩，治理长度110m，破损路面重建长度161.0m，破损挡墙重建41.5m。平面布置图与剖面布置图见图1.1与图1.2。图1.1综合治理方案平面布置简图（详图见附图5工程平面布置图）图1.2剖面设计布置简图（详图见附图6/7/8抗滑桩剖面布置图）1.3工程治理详细设计1.3.1总体布置本项目拟采用“锚拉桩+坡面网格梁+排水系统+破损路面、破损挡墙重建”的治理方案。(1)抗滑桩在边坡前缘已有挡墙底部高程409.15m～409.80m处布置抗滑桩，圆形结构，桩径1.4m，桩中心距离3.0m，桩长9.0～11.0m，共计37根。(2)冠梁桩顶设冠梁，梁顶高程409.15m～409.80m，高1m，宽1.4m，C30钢筋混凝土结构。每隔10m～15m设一伸缩缝，采用聚乙烯泡沫板充填，缝宽2cm，采用聚乙烯泡沫板充填，伸缩缝位于两根抗滑桩中间。(3)肋柱在冠梁顶部设置肋柱，肋柱紧贴原挡墙，肋柱截面尺寸1.0m×1.4m，采用C30钢筋砼结构，纵筋伸入下部冠梁0.9m。肋柱顶部设连梁，连梁宽1.0m，高1.0m，C30钢筋砼结构。(4)锚索在距肋柱顶1.5m处设置一排500kN锚索（6股ψs15.2mm)，共37束，长25m~30m，锚索锁定值为300kN，锚索倾角为20°。在距肋柱顶3.0m处设置第二排锚索，长20m~25m，锚索锁定值为300kN，锚索倾角为25°，共计37束。(5)排水系统沿边坡体周边设截排水沟，截水沟布置在南侧变形体外3~5m范围内，长约200m，梯形截面，顶净宽1.0m，底净宽0.5m，厚度0.2m，C25砼结构，截水沟下部与已有排水系统连接。边坡上公路内侧排水沟破损段拆除后，按原断面尺寸重建，长度约340m，外侧新建排水沟，长度约161m。两侧排水沟净空尺寸均为0.3m×0.3m，排水沟厚度0.2m，C25砼结构。原挡墙底部排水沟，净空尺寸0.5m×0.3m，排水沟厚度0.2m，C25砼结构。新建挡墙墙后设置反滤层，墙身设置φ75PVC排水管，排距1.0m，间距2.0m，梅花型布置，第一排距地面0.3m。边坡网格梁中心设φ80排水孔，长度6m，向外倾斜5%，孔内放置φ75PVC管，进口处用土工布包裹，规格用200～500g/m²。(6)破损路面、破损挡墙重建对已破损的路面、破损挡墙等进行拆除重建。边坡上破损公路路面拆除厚度300mm至原路基，挡墙底部破损路面拆除厚度200mm至原路基。边坡上公路外侧设置护脚墙，墙宽0.5m，高1.0m~1.5m，C25砼结构，护脚墙与网格梁顶部连成整体。公路路面重建厚度300mm，C30砼结构，每隔10m～15m设一伸缩缝。挡墙底路面重建厚度200mm，C30砼结构，每隔10m～15m设一伸缩缝。破损路面修复施工时根据周围通行环境情况对该段公路进行全封闭或半封闭施工，两端采用围档进行封闭，并设置公路维护施工指示牌、安全警示标志等路政设施。部分已变形破坏挡墙拆除后重新修建。挡墙拆除长约41.5m，挡墙采用C25砼结构，挡墙基底设置C15砼垫层，厚度100mm，每隔10m～15m设一伸缩缝。对坡面已产生的裂缝用砂浆进行填补。1.3.2锚拉桩设计(1)锚拉桩结构计算参数在前缘挡土墙底部高程409.15m～409.80m处设置圆形抗滑桩，桩身断面尺寸拟采用：桩径1.4m，桩中心间距为3.0m。考虑到为土层锚索，每桩设置二排500kN锚索，锚索锁定值为300kN，第一排锚索倾角均为20°，第二排锚索倾角为25°，抗滑桩按悬臂桩考虑，锚拉结构计算参数见表1.1。表1.1锚拉结构计算参数表类别强度等级抗压强度设计值(N/mm2)抗拉强度设计值(N/mm2)混凝土抗滑桩C3011.31.43钢筋主筋HRB400360360箍筋HRB335300300锚索1×7(七股)φs15.2-3901320本方案抗滑桩嵌固端桩身内力根据滑面处的弯矩和剪力应用温克尔地基计算。抗滑桩嵌固端地基水平抗力系数按下式进行计算：K=式中：K—嵌固端地基系数m—地基系数随深度变化的比列系数y—与岩土特性有关的参数y0—n—嵌固段底端距滑面深度地基系数与滑床岩体性质有关，可概括为下列情况：①k法：地基系数为常数，即：n=0滑床为完整的岩质和硬黏土层；②m法：地基系数随深度呈线性增加，即n=1，k=my，滑床为硬塑~半坚硬的砂粘土、碎石土或风化破碎成土状的软质岩层，本项目取m法；③c法：k值随深度为外凸的抛物线。(2)设计推力①滑坡推力计算边坡剩余下滑力根据理正软件计算得出，本方案3个剖面的推力计算成果（边坡整体和边坡前缘两种情况）见表1.2、表1.3表1.2设桩处边坡整体剩余下滑推力计算成果表剖面工况剖面1-1'(kN/m)剖面2-2'(kN/m)剖面3-3'(kN/m)天然工况526.57983.4835.14强降雨工况586.951033.41851.29表1.3设桩处边坡前缘剩余下滑推力计算成果表剖面工况剖面1-1'(kN/m)剖面2-2'(kN/m)剖面3-3'(kN/m)天然工况416.28721.48743.52强降雨工况798.13879.36873.11②主动土压力计算设桩处主动土压力根据《建筑工程边坡技术规范》第6.2.3条计算，其计算公式如下：式中：Ea—相应于荷载标准组合的主动土压力合力；Ka—主动土压力系数；H—挡土墙高度；γ—土体重度；c—土的黏聚力；φ—土的内摩擦角；q—地表均布荷载标准值；δ—土对挡土墙墙背的摩擦角；β—填土表面与水平面的夹角；α—支挡结构墙背与水平面的夹角。福利院边坡工程安全等级为二级，抗滑桩的结构重要性系数为1.0，以剖面2-2'抗滑桩为例进行计算，抗滑桩设桩处的推力采用主动土压力。③设计推力确定抗滑桩设桩处的推力采用剩余下滑力和主动土压力的最大值。本方案3个剖面的推力计算成果见表1.4。表1.4设桩处推力计算成果表剖面设桩处推力剩余下滑力水平分力(kN/m)土压力水平分力(kN/m)设计采用值(kN/m)1798.13319.48798.1321033.41781.421033.413873.11702.34873.11(3)抗滑桩的设计计算以剖面2-2'抗滑桩为例进行计算，抗滑桩采用理正软件进行设计计算，抗滑桩嵌入深度通过验算后，确定抗滑桩几何参数如表1.5。表1.5抗滑桩几何参数表抗滑桩编号桩径（m）滑面以下嵌固段长(m)桩长(m)地面以下桩长(m)Z01~Z131.408.011.09.0Z14~Z161.408.515.09.0Z17~Z251.409.017.010.0Z26~Z291.409.016.010.0Z30~Z371.408.016.011.0抗滑桩计算模型见图1.3。图1.3抗滑桩计算模型图抗滑桩内力与位移计算结果见表1.6及图1.4~1.7所示。表1.6抗滑桩内力位移计算成果表剖面弯矩剪力位移背侧最大值(kN-m)距顶距离(m)最大值(kN)距顶距离(m)最大值(mm)距顶距离(m)12027.9457.182905.6951.50160.0023093.0629.001289.9667.00300.0032485.9897.201049.4111.50190.00剖面2-2'的内力计算图如下：图1.4弯矩计算简图图1.5剪力计算简图图1.6位移计算简图图1.7土反力计算简图根据矩形截面正截面受弯承载力计算公式如下有：式中：ξ——混凝土的相对受压区高度；M——弯矩设计值；βc——混凝土强度影响系数，混凝土强度等级不超过C50时，取值为1.0；fc——混凝土轴心抗压强度；b——矩形截面的宽度；h0——矩形截面的有效高度；钢筋的设计面积由下式计算：式中：fy——钢筋的抗拉强度设计值；其他符号与前一式符号相同。根据上式，可以计算出截面所需钢筋的面积。理正软件6.0版已计算出桩身所需的钢筋面积，故不再计算，根据以上计算结果，所需配筋情况如下：①桩身配筋圆形抗滑桩桩身最大纵筋面积为17958mm2，而一根Φ25的钢筋面积为490.9mm2，故桩身所需纵筋的根数为：桩身钢筋为：17958mm2/490.9mm2=36.6根。②箍筋计算根据计算结果，箍筋面积最大为313mm2，箍筋均采用Φ16圆形箍，间距为200mm。本方案圆形抗滑桩配筋为：桩身钢筋：38Φ25；箍筋采用Φ16圆形箍，间距为200mm。(5)抗滑桩嵌入深度验算根据规范《建筑边坡工程技术规范》13.2.8条，嵌入土层或风化层土、砂砾状岩层时，滑动面以下或桩嵌入稳定岩土层内深度为h2/3和h2（滑动面以下或嵌入稳定岩土层内桩长）处的横向压应力不应大于地基横向承载力特征值。悬壁抗滑桩地基横向承载力特征值可按下列公式计算：式中：fH—地基的横向承载力特征值；—滑动面以上土体的重度；—滑动面以下土体的重度；—滑动面以下土体的等效内摩擦角；—设桩处滑动面到地面的距离；y—滑动面至计算点的距离。根据以上计算公式，分别对1~3剖面进行桩长验算，滑动面以下h2/3处的地基横向承载力特征值以及对应该处桩侧压应力大小见表。表1.7抗滑桩嵌入深度验算表序号剖面编号滑动面以下h2/3处的地基横向承载力特征值(kPa)对应该处桩侧压应力(kPa)验算结果11-1’剖面105.0167.87满足要求22-2’剖面109.0262.93满足要求33-3’剖面61.5641.92满足要求从上表可以看出各代表剖面滑动面以下h2/3处的桩侧压应力均小于该处地基横向承载力特征值，抗滑桩嵌入深度满足要求。(6)锚索设计计算①内力计算利用理正岩土软件进行计算，锚索内力计算成果如下表所示：表1.8锚索内力计算表部位入射角度(°)锁定值(kN)距桩顶距离(m)内力实用值(kN)第一排锚索203001.5407.72第二排锚索253003.0369.19②锚索配筋计算根据锚杆的抗拉力设计值，由下式计算锚索所需的截面积为：其中，Nak—相应于作用的标准组合时锚杆所受轴向拉力；Kb—锚杆杆体抗拉安全系数，根据《建筑边坡工程技术规范》查取，Kb取2.0；fpy—预应力钢铰线抗拉强度设计值，取1320N/mm2；As一束直径为φ15.2mm的锚索截面面积为140mm2。表1.9锚索配筋计算表内力实用值(kN)单根截面(mm2)计算值(根)设计值(根)5001405.416③锚固段长度计算根据《建筑边坡工程技术规范》，锚固段长度由下面两式确定，取两者中的较大值：其中，Nak—锚杆轴向抗拉力设计值；K—锚杆锚固体的抗拔安全系数，经查取为2.4；D—锚杆锚固段钻孔的直径，150mm；d—钢绞线的直径；frbk—锚固段注浆体与土层间的粘结强度标准值；fb—锚固段注浆体与钢筋或钢绞线的粘结强度设计值；n—钢筋或钢绞线的根数。根据地勘报告，锚索穿越的地层为碎石、砾石夹粉质粘土，查取《岩土锚杆(索)技术规程》表7.5.1，土体与锚固体的粘结强度标准值取为270kPa，锚筋与注浆体的粘结强度设计值为2.95MPa。锚固段长度由注浆体与孔壁的粘结力与钢绞线与注浆体之间的粘结力确定，取两者中的较大值：a.按注浆体与土层孔壁的粘结力确定锚固段长度当抗拔力为500kN时，锚固体直径150mmb.按钢绞线与注浆体之间的粘结力确定锚固段长度当抗拔力为500kN时，锚固体直径150mmc.锚固段长度确定由上述计算可知，应根据注浆体与土层孔壁的粘结力确定锚固段长度，所以锚索锚固段计算长度为9.45m，取锚固段长度为10m，锚固地层为碎块石夹粉质粘土，锚索的自由段长度根据实际地形确定。锚索长度取值如表所示：表1.10锚索长度取值表剖面排数自由段长度(m)锚固段长度(m)总长(m)1-1'第一排17.010.027.0第二排10.010.020.02-2'第一排20.010.030.0第二排15.010.025.03-3'第一排17.010.027.0第二排15.010.025.01.3.3肋柱设计抗滑桩顶设冠梁，高1m，宽1.6m~2.0m，C30钢筋混凝土结构。在冠梁顶部设置肋柱，肋柱紧贴原挡墙，肋柱截面尺寸1.0m×1.4m，采用C30钢筋砼结构，纵筋伸入下部冠梁0.9m。肋柱顶部设连梁，连梁宽1.0m，高1.0m，C30钢筋砼结构。肋柱内力计算结果如下。表1.11各截面肋柱最大弯矩与剪力表剖面弯矩剪力1-1’1361.87895.432-2’1321.181067.203-3’1241.721030.19利用中截面配筋计算公式，得到肋柱配筋结构，具体配筋结构见下表：表1.12各截面肋柱配筋表剖面主筋箍筋计算值采用值计算值采用值1-1’9.86Φ2510Φ25Φ16@223Φ16@2002-2’9.56Φ2510Φ25Φ16@223Φ16@2003-3’9.02Φ3210Φ25Φ16@223Φ16@2001.3.4边