某高速公路边坡设计计算书.doc

毕业设计计算书（20132014学年）设计题目 双 寨 路 滑 坡 治 理 工 程 学院名称 河 海 学 院 专业班级 地 质 三 班 学生姓名 学 号 09480327 指导老师 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21.1工程概况21.2 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63.1计算参数63.2计算工况73.3计算剖面73.5计算结果及稳定性评价11第四章、方案比选436.1 技术可行性436.2经济合理性456.3推荐方案46第五章、抗滑桩设计144.1 1-1剖面144.2 3-3剖面184.3 4-4剖面234.4 7-7剖面27第六章、排水工程538.1 截水沟设计538.2 排水沟设计55第九章、抗滑桩验算579.1抗滑桩嵌入基岩深度验算579.2 桩侧抗力验算589.3 桩前土体稳定性验算59第十章、 监测工程设计6310.1 监测任务和目的6310.2 监测设计6310.3 监测管理64第十一章、施工组织设计6511.1施工条件6511.2料场选择与开采6511.3施工交通运输6511.4施工工序6511.5 施工技术要求66第十二章、工程投资预算6812.1 预算原则6812.2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一、本次设计的基本资料1、 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（一） 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59月，尤其是68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1224°，滑坡区地面高程650.0677.00m，高差约27.00m，斜坡坡向356°，地形坡角546°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820cm，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）泥岩夹泥质粉砂岩、砂岩组成。（五） 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。（六） 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5.0010.00m，破坏地质环境的人类工程活动中等强烈。（七） 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。第二章计算依据一、设计参数及设计工况1、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 =0.452、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图1 2-2计算简图第四章 方案比选方案比选滑坡特征（一） 滑坡范围及规模该滑坡规模小，滑坡周界明显，平面形态呈扇形。滑坡后缘壁高约35.00m，在1-1剖面至3-3剖面间为岩土结合面。滑体纵向长7483m不等，横向宽约4070m。滑体内小型拉裂缝较发育，张开宽度一般在820cm。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20300mm。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820cm，深0.30.5m左右。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50m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 4.42-2剖面在第6滑块中部剪出口 557.59 102*3m型抗滑桩 11.52-2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50m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5.1.1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。 采用m法地基系数 抗滑桩土质地基系数 桩的变形系数：桩的换算深度：，属于刚性桩。取桩间距取5m4.1.2 桩的内力计算每根桩承受的水平推力滑面处剪力：,滑面处弯矩：。其计算模型如图4.1所示：(图4.1)滑面至旋转中心的距离：桩的转角：桩侧抗力：桩身各点剪力：当时，即可找出弯矩最大值的y值。经验算求得时。桩身各点的弯矩： 当y=0.471m时，。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混凝土轴心抗压强度设计值，HRB335钢筋抗拉强度设计值。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：，由力矩平衡条件得：，联立上述两公式求解得：。式中:截面有效高度（mm）；桩截面宽度（mm）；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（）；混凝土轴心抗压强度设计值（）；纵向受拉钢筋抗拉强度设计值（）。受压区高度：纵向受拉钢筋截面积：选用18根32，单根32钢筋面积804.2 实际钢筋面积。最小配筋率的验算：，同时。式中：混凝土轴心抗拉强度设计值；钢筋的抗拉强度设计值。 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剪力进行验算：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，10400。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，满足构造要求。其截面布筋图如图4.3所示：4.1.4 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59月，尤其是68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。 8.1 截水沟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：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=0.006458 km2,由上面雨水设计流量公式得：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：式中：设计过流量；R水力半径（m）；水力坡降；A过流断面面积（m2）；C流速系数（m/s）,采用满宁公式计算：在考虑了足够的安全储备后，拟取h=0.3m，b1=0.5m，b2=0.5m。截面面积A=0.15m2,湿周x=1.1m,水力半径R=0.1364m，所以有：所以得出：由于大于频率地表水汇流量Q=0.071m3/s,满足设计要求。截水沟断面如图8.1所示： （图8.1）8.2 排水沟设计排水沟的设置，根据重庆市地方标准地质灾害防治工程设计规范，雨水设计流量应按下列公式计算：式中： Q设计频率地表水汇流量(m3/s)； q设计降雨强度（mm/h）； 径流系数； F汇水面积（km2）。排水工程设计标准按滑坡地区暴雨降水量计算，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=0.5。根据地勘资料，确定汇水面积F=0.006458km2,由上面雨水设计流量公式得：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，排水沟设计水位应低于堤顶不少于0.2m。排水沟设计过流量按谢才公式计算：式中：设计过流量；R水力半径（m）；i水力坡降；A过流断面面积（m2）；C流速系数（m/s）,采用满宁公式计算：在考虑了足够的安全储备后，拟取h=0.3m，b1=0.4m，b2=0.4m。截面面积A=0.25m2,湿周x=1.0m,水力半径R=0.12m，所以有：故：由于大于频率地表水汇流量，满足设计要求。排水沟断面如图8.2所示：（图8.2）