重庆市轨道交通三号线北延伸段工程高边坡方案.doc
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1、重庆市轨道交通(集团)公司重庆市轨道交通三号线北延伸段工程高边坡方案设计中冶赛迪工程技术股份有限公司二一三年一月重庆市轨道交通(集团)公司重庆市轨道交通三号线北延伸段工程高边坡方案设计文档号:声明:本作品权益属中冶赛迪工程技术股份有限公司。所含信息、专有技术应予保密。未经本公司书面许可,不得修改、复制、提供或泄漏给任何第三方。CLAIM: This work belongs to the property of CISDI ENGINEERING CO., LTD. All information and proprietary know-how contained therein are c
2、onfidential, and shall not be copied, duplicated, changed or altered, submitted or disclosed to any third party without the prior written permission of CISDI. 工程项目公司主管领导:林礼荣院长:薛尚铃院总工程师:薛尚铃 项目负责人:中冶赛迪工程技术股份有限公司二一三年一月重庆市轨道交通(集团)公司重庆市轨道交通三号线北延伸段工程高边坡方案设计参 加 人 员 名 单分 管 院 长: 刘耀明审 定: 周海鹰/马鹰专业负责人:陈山泉主任设计师/
3、审核:陈柏全设 计 师:许悦主要技术负责人职称注册情况表序号专业姓名职称注册情况备注1结构薛尚铃教授级高工国家一级注册结构工程师国家注册土木工程师(岩土)2管理刘耀明教授级高工3结构马鹰教授级高工国家一级注册结构工程师4结构周海鹰教授级高工国家一级注册结构工程师目 录1 概述11.1 工程概况11.2 技术路线22 设计依据32.1 规范规程32.2 地勘依据33 工程地质条件43.1 地形地貌43.2 地层岩性43.3 地质构造53.4 水文地质条件64 荷载计算与组合74.1 荷载计算74.1.1 剩余下滑力74.1.2 库伦土压力计算84.2 计算工况94.3 荷载组合95 方案介绍11
4、5.1 AB段115.1.1剖面1-1115.1.2剖面3-3135.2 BC段145.2.1 剖面4-4145.2.2 剖面5-5155.2.3 剖面6-6165.3 CD段185.3.1剖面7-7185.3.2剖面9-9206 计算结果236.1 AB段236.1.1剖面1-1236.1.2剖面3-3236.2 BC段236.2.1 剖面4-4236.2.2 剖面5-5236.2.3 剖面6-6236.3 CD段236.3.1剖面7-7246.3.2剖面9-9247 挡墙监测方案258 方案比选268.1 风险分析268.2 造价对比269 结论27附1 桩板式挡墙计算文件28附1.1 桩
5、板式挡墙(一)计算文件28附1.2 桩板式挡墙(二)计算文件28附1.3 桩板式挡墙(三)计算文件32附2 锚杆挡墙计算文件36附2.1 锚杆挡墙(一)计算文件37附2.2 锚杆挡墙(二)计算文件37附3 衡重式挡墙计算文件39附3.1 衡重式挡墙(一)计算文件39附3.2 衡重式挡墙(二)计算文件40附4 加筋挡墙计算文件46附4.1 加筋挡墙(一)计算文件46附5 整体稳定性计算文件53附5.1 右侧边坡531 概述1.1 工程概况重庆市轨道交通三号线北延伸线工程起于三号线二期终点,终于保税港区举人坝,线路全长9.849km。在外环北路前设环城北路站(高架站)并设环城北路停车场一座。受车场
6、工艺要求,需对原沟渠进行改道设计,改道后的沟渠局部开挖深度达31m,为保证沟渠施工期间以及长期使用的安全,应考虑支护措施。图1.1 环城北路车场平面图沟渠左侧边坡有条件放坡处理,上部采用锚杆框架护坡和截水骨架护坡;下部有两种方案进行比选:(1) 方案一:挖方区锚杆挡墙,局部区段放坡条件受限采用桩板式挡墙;较矮填方区重力式挡墙,较高填方区采用桩板式挡墙(2) 方案二:全线桩板式挡墙沟渠右侧边坡无条件放坡处理,挖方区采用挖方区锚杆挡墙进行支护,填方区按下列两种方案进行比选:(1) 方案一:衡重式挡墙(2) 方案二:加筋挡墙由于右侧边坡且受桥台、桥墩及道路限制,情况较复杂,第五部分方案介绍中。CD段
7、D端头处高差最高约23米,采用分级放坡处理。1.2 技术路线(1) 根据沟渠情况及周围建筑物情况,确定边坡安全等级为一级(2) 根据道路标高及地勘情况,对方案进行设计计算(3) 根据地质情况,详细对比分析两种方案的特点、工程造价及适用性(4) 得出结论2 设计依据2.1 规范规程建筑边坡工程技术规范(GB50330-2002)建筑地基基础设计规范(GB50007-2011)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)土工合成材料-塑料土工格栅(GB17698-2008)土工合成材料应用技术规范(GB50290-98)建筑地基处理技术规范(JGJ 79-2002) 标准图集挡土墙(04J008
8、)2.2 地勘依据重庆市勘测院重庆市轨道交通(集团)公司重庆市轨道交通三号线北延伸段环城北路车场岩土工程勘察报告(初步勘察)二一一年六月版3 工程地质条件3.1 地形地貌拟建场地位于渝北区空港,场地为构造剥蚀浅丘沟谷地貌,地形较为平坦,经后期平场,地形现状四周高中间低,地面高程约274313m,相对高差39m,地形坡角040,场地内由于平场所形成的填土边坡高度520m,坡角约30。3.2 地层岩性场地内地层由第四系全新统松散层和侏罗系中统沙溪庙组岩层组成。基岩以厚层砂质泥岩为主、夹砂岩,各地层岩性特征简述于下:1第四系全新统(Q4) 人工填土(Q4ml)素填土:杂色,主要由粘性土夹砂、泥岩碎(
9、块)石等组成,碎石粒径主要为30200mm,块石粒径2501000mm;结构松散稍密,稍湿,主要为车场平场堆填所致,堆填方式为随意抛填。拟建车场人工填土层分布范围广、厚度变化大,通过钻孔揭露,一般可达510m,最大厚度可达24.60m(HBC38),堆填时间约2年。 粉质粘土(Q4el+dl)为粘土及粉质粘土,以可塑为主、少量软塑状态,无摇震反应,断口稍有光滑,干强度中等,韧性中等。主要分布于原始沟谷地带,根据钻孔揭露。最大厚度为16.30m(HBC57)。2侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)(1) 砂质泥岩(J2s)多呈紫紫褐色、红褐色,主要矿物成分为粘土矿物,含砂质、钙质团块,粉砂泥质结构,中
10、厚层厚层状构造。该层是场地内的主要岩层,厚度大、分布广。中等风化带岩石岩质较硬,裂隙较发育不发育,岩芯呈柱状。砂质泥岩为软岩,岩体基本质量等级为级。为场地内的主要岩层。 (2) 砂 岩(J2s):灰色、黄色,局部夹紫色条带,主要矿物成分为石英、长石及少量云母。细粒中粒结构,中厚层状薄层状构造,泥、钙质胶结,裂隙不发育较发育。属较软岩,岩体基本质量等级为级。为场地内的次要岩层。场地基岩强风化带厚度一般小于0.81.5m。局部地段基岩由于地表水的影响,强风化带厚度较大,厚度达2.0m。基岩强风化带岩体破碎,风化裂隙发育,岩质软,岩体基本质量等级为级。图3.1 5-5剖面典型地质剖面图3.3 地质构
11、造场地位于川东南孤形地带,华蓥山帚状褶皱束东南部江北向斜的西翼。岩层呈单斜状产出,倾向90,倾角6,发育两组构造裂隙: J1:倾向260270,倾角6570,裂隙面平直光滑,张开13mm,无充填物,间距一般24m,延伸性好,结合较差。J2:倾向010,倾角7080,裂隙面较平直,微张,无充填物,间距一般46m,延伸性好,结合较差。区内节理发育程度为不发育较发育,岩体完整较完整,呈厚层状块状结构。3.4 水文地质条件重庆轨道交通三号线北延伸段环城北路车场内发育一条由东向西的小溪沟,为跳蹬河的支流,属嘉陵江水系,该河沟属小型河流,河沟上游有一小型水库,河流水位、水量均直接受上游水库排放控制,现河沟
12、无水文站或水文点,也无相关的水文资料。根据实地调查访问,该溪沟平季时河面宽约68m,水深0.5m1.0m.,沟底标高在273.40275.00m左右,河沟纵坡约1%,河水浑浊。调查期间,流速0.52.0m/s,流量约6.0m/s,据访问,水库建成后该河沟的最大洪水位标高在280.50m左右。4 荷载计算与组合4.1 荷载计算4.1.1 参数(1)边坡稳定安全系数建筑边坡工程技术规范根据边坡安全等级,对其稳定安全系数由相应规定: 边坡等级安全系数一级边坡二级边坡三级边坡计算方法平面滑动1.351.301.25折线滑动1.351.301.25圆弧滑动1.301.251.20表4.1 建筑边坡工程技
13、术规范边坡安全系数本边坡安全等级为一级,参照此规范确定挡墙的安全系数为1.30,结构重要性系数为1.10。(2)岩土计算参数岩土设计参数按照重庆市勘测院重庆市轨道交通(集团)公司重庆市轨道交通三号线北延伸段环城北路车场岩土工程勘察报告(初步勘察)中所提参数进行计算。岩土名称 参数指标粉质粘土素填土砂 岩砂质泥岩结构面层面强风化中等风化强风化中等风化重度(kN/m3)202424.92425.7自然抗压强度(MP)28.245.56.512.4饱和抗压强度(MP)19.434.13.67.6地基承载力特征值(kP)30058201023036019503720地基基本承载力(kP)2000300
14、08001000内摩擦角()综合303539.741.03032.532.81815内聚力C(kPa)15015301932805946665035锚杆砼(M30)与岩石的粘结强度 (MP)0.0250.500.30完整性系数岩体水平抗力系数(MN/m3)330150岩石地基竖向地基系数(MN/m3)水平抗力系数比例系数(MN/m4)18抗拉强度 (kP)452532140176基底摩擦系数0.300.400.600.350.45表4.2 岩土设计参数取值(3)整体稳定性分析左侧边坡土层第一级边坡按1:1.5放坡,第二级边坡按1:1.75放坡,可保持整体稳定。右侧边坡岩土分界线与坡面平行或反向
15、,不会产生平面或折线滑动,应为圆弧滑动控制整体稳定性。由于衡重式挡墙基础已嵌入中风化岩层,可判断为边坡整体稳定。(选取典型断面3-3计算,计算结果见附5.1。结果中最小安全系数为0.866,但经分析,安全系数小于1.30的滑动全部为坡面滑动,较深滑动面的安全系数均在3.0以上。可视为边坡整体稳定。)4.1.2 库伦土压力计算衡重式挡土墙等折线形墙背挡墙不能直接用库仑理论计算主动土压力,这时,应将上墙和下墙看作独立的墙背,分别按库仑理论计算主动土压力,然后取两者的矢量和作为全墙的土压力。计算上墙的土压力时,不考虑下墙的影响,采用一般的库仑理论公式计算;若上墙背或假象墙背倾角较大,出现第二破裂面,
16、则按第二破裂面求主动土压力。力多边形法的计算原理为:首先按上述方法求计算上墙土压力,得到上墙的第一破裂面及作用于第一破裂面上的作用力R,然后将R反作用于下墙的破裂楔体上,下墙的破裂楔体作用有上墙的作用力R、楔体自重力G、作用挡土墙下墙的主动土压力反力Ea、下墙破裂面上的反力R1,这些力共同作用处于极限平衡状态。在这种假设下求解第二破裂面。图5.1 库伦土压力计算图示图中:挡土墙土楔体的第二破裂角(与铅垂线的夹角)(度);挡土墙土楔体的第一破裂角(与铅垂线的夹角)(度);R上墙土楔体对下墙计算土楔体的作用力(kN);G下墙计算土楔体的自重重力(kN);R1下墙计算土楔体的第一破裂面的反力(kN)
17、;Ea作用挡土墙上的主动土压力的反力(kN)。4.2 荷载组合荷载组合按建筑结构荷载规范(GB50009-2001)(2006版)进行组合,具体为:组合1:挡墙结构重力、墙顶有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合;组合2:组合1与基本可变荷载相组合。5 方案介绍方案一中沟渠左侧采用上部放坡,并用锚杆框架或截水骨架护坡,下部采用竖直锚杆挡墙进行支挡,挡墙露出地面4米高。局部区段放坡条件受限及填方较高,采用桩板式挡墙进行处理。较矮填方区采用重力式挡墙;沟渠右侧挖方区采用锚杆挡墙填方区采用重力式挡墙进行支护,上部局部为道路边坡,采用悬臂式或重力式挡墙进行支护。方案二中沟渠左侧采用上部放
18、坡,并用锚杆框架或截水骨架护坡,下部采用桩板挡墙进行支挡,桩悬臂段长度一般为4.0米,局部区段放坡条件受限,桩悬臂段长度分别加高为6.0米和9.0米;沟渠右侧上部采用加筋挡墙或重力式挡墙或锚杆挡墙,下部采用桩板挡墙进行支挡,桩悬臂段长度为4.0米。以下分AB、BC和CD段按剖面进行比较。5.1 AB段5.1.1剖面1-1图5.1 剖面1-1(方案一)图5.2 剖面1-1(方案二)方案一左侧桩露出底面以上6m,嵌入底面以下不少于4.5米。上部放坡采用第一级坡率1:1.75,第二级坡率1:1.5。右侧采用衡重式挡墙,墙底采用扩大基础,扩大基础露出地面6米,嵌入中风化岩层1米。方案二左侧边坡与方案一
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