西面边坡施工图设计文本 推荐.docx
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目录
一、前言1
二、边坡基本特征1
三、边坡工程地质条件1
四、边坡坡面岩体类型和结构特征2
五、边坡水文地质条件1
六、边坡整体稳定初步分析1
(一)土质边坡稳定性分析1
(二)岩质边坡稳定性分析2
(一)设计依据3
(二)设计内容和设计标准4
(三)治理方案选择5
七、具体设计内容7
(一)边坡分级设置7
(二)土质边坡加固处理7
(三)岩质边坡加固处理9
(四)边坡排水设计15
(五)边坡监测设计16
(六)终帮边坡绿化说明17
八、施工工序和注意事项17
九、边坡坡面剩余方量估算18
(一)计算范围18
(二)计算方法18
(三)计算结果19
十、检测与验收19
十一、边坡孤石处理措施20
十二、安全与环保20
十三、需要说明的问题21
十四、工程量统计21
设计附图:
序号
图名
图号
备注
一、前言
中海油天然气陆上终端项目平基工程已基本完成,山体平整后形成了标高为50m的面积近1km2的陆上平台(生产区),并形成了高度达125m终帮边坡,边坡以中~微风化花岗岩岩体为主,顶部有少量全(强)风化岩。
因平基工程施工工期紧,目前边坡与《中海油天然气陆上终端项目平基工程施工图设计》的设计要求尚有一定距离,边坡部分岩体节理裂隙较发育,并受施工期间大爆破作业影响,节理裂隙张开,岩体松动,形成较多不稳定结构体,对坡脚建(构)筑物造成较大的威胁。
为了营造较为光滑完整的终帮边坡并消除可能存在的安全隐患,珠海高栏港经济区管委会委托我院开展中海油天然气陆上终端平基(西面终帮防护)工程的设计工作。
二、边坡基本特征
该边坡位于中海油天然气陆上终端生产区西部,为按《中海油天然气陆上终端项目平基工程施工图设计》的设计终帮经爆破后形成的人工陡坡,边坡全长约650m,高度40~125m,中间高,南北两端低,坡面走呈南北向,倾向270°,开挖坡面共分7级台阶:
平台标高:
自下而上依次为67~77m(第一级)、81~83m(第二级)、92~95m(第三级)、109~110m(第四级)、125~126m(第五级)、139~140m(第六级),150-153(第七级),以上为原始山体。
平台宽度:
第一级平台宽度5~13m,尚未贯通,宽窄不均,很不规则,;第二级一般为4~11m,局部为2m,宽窄不均,很不规则;第三级一般为4~28m,局部为1m,宽窄不均,很不规则;第四级为5~14m,整体延伸较笔直,而北侧宽度较大;第五级为4~7m,整体延伸较笔直;第六级为4~6m,整体延伸较笔直;第七级为5~40m,为乱掘区。
各级边坡高度:
第一边坡高度为17~27m;第二边坡高度为7~15m;第三边坡高度为9~13m;第四边坡高度为12~14m;第五边坡高度为12~15m;第六边坡高度为10~12m,边坡顶部为截水沟;第七边坡高度一般为5~9m;以上为原始山体。
各级边坡坡面坡度:
第一边坡坡面整体坡度一般65~85°;第二边坡坡面整体坡度一般55~75°,;第三边坡西段坡面整体坡度一般40~50°,局部稍陡;第四边坡西段坡面整体坡度50~55°,局部稍陡;第五边坡坡面整体坡度一般55~60°;第六边坡坡面整体坡度一般为55°;第七边坡坡面整体坡度一般为55~60°,局部稍陡。
边坡坡面岩体情况:
由于边坡岩体节理裂隙自身较发育,并受施工期间大爆破作业影响,且未完全采用光面爆破施工,导致现状边坡坡面节理裂隙张开,终帮坡面很不平整,凹凸不平,存在较多松散岩块和不稳定结构体。
现状边坡情况详见附图ZHYTRQXMBP01。
三、边坡工程地质条件
根据现场专项地质调查和《南海天然气陆上终端平基工程地质勘察报告》,边坡由燕山早期第三阶段(γ52-3)的中细粒斑状黑云母花岗岩组成,坡顶为坡残积土、全风化岩、强风化岩,下部为中风化和微风化岩。
①坡残积层(Qdel)
主要分布于边坡坡顶区域,一般厚度1~3m,呈黄褐色、土黄、褐红等色,表层多含腐植土呈棕灰色,夹植物根系,主要成份为粘性土及石英砾砂,部分地段含较多岩石碎块,并夹中风化花岗岩孤石,稍湿,硬塑,其主要物理力学性质详见表1。
表1坡残积层的主要物理力学性质表
岩土
编号
岩土
名称
统计
项目
质量密度
ρ(g/cm3)
含水率
w(%)
干密度
ρ(g/cm3)
直剪快剪
内摩擦角φ(度)
粘聚力c(kPa)
①
砾质粘性土
统计个数
16
16
16
16
16
最大值
1.91
22.5
1.78
31.2
32.9
最小值
1.75
6.8
1.44
26.3
26.3
平均值
1.82
14.2
1.60
29.0
29.0
标准差
0.055
4.419
0.089
1.326
2.339
变异系数
0.030
0.312
0.056
0.046
0.081
②全风化花岗岩(γ52-3)
主要分布于边坡坡顶区域,一般厚度1~2m,呈黄褐、土黄、灰白等色,局部肉红色,长石风化成土状、粉末状为主,少量碎屑状,原岩花岗结构可辨。
主要成份为粘土、长石、石英砂等,湿,硬塑~坚硬,厚度一般为5~8m,其主要物理力学性质详见表2。
表2全风化层的主要物理力学性质表
统计
项目
质量密度ρ(g/cm3)
含水率
w(%)
孔隙比
e
饱和度
Sr(%)
液限
wL(%)
塑限
wP
(%)
液性指数IL
塑性指数IP
直剪快剪
压缩系数
a1-2
(MPa-1)
压缩模量
Es
(MPa)
内摩擦角φ(度)
粘聚力c
(kPa)
统计个数
20
20
20
20
20
20
15
20
20
20
20
20
最大值
1.90
32.4
0.918
96.0
42.3
29.0
0.36
14.2
24.5
32.0
0.470
4.58
最小值
1.80
20.7
0.683
76.8
30.5
19.9
0.09
10.4
20.5
20.0
0.340
3.84
平均值
1.86
26.2
0.808
86.1
35.4
23.7
0.22
11.7
22.9
24.3
0.431
4.15
标准差
0.033
3.389
0.069
5.617
3.303
2.760
0.084
1.303
1.036
2.770
0.034
0.164
变异系数
0.018
0.130
0.086
0.065
0.093
0.117
0.379
0.111
0.045
0.114
0.079
0.040
③强风化花岗岩(γ52-3)
主要分布于边坡坡顶区域,一般厚度8~25m,呈灰白、灰褐色,带黑色斑点,夹岩石碎块以及较多花岗岩球状风化体(石蛋),长石风化较强烈,大部分已风化成土状、粉末状或碎屑状,原岩结构清晰分辨,风化裂隙发育,用镐可挖。
④中风化花岗岩(γ52-3)
下伏于强风化层,露头出露普遍,以灰白色为主,带黑色斑点,主要矿物成分有长石、石英和少量黑云母,部分长石风化变色明显,中粗粒花岗结构,块状构造;岩质较坚硬,节理裂隙一般较发育,结构面一般较平直,含较多铁质渲染;岩体完整程度一般较差,RQD为差,受差异风化影响,节理裂隙发育地段,厚度较大,反之则厚度较小,厚度一般超过10~20m,岩体基本质量级别一般为Ⅲ~Ⅳ类。
前期勘察进行了8组岩石饱和单轴极限抗压强度试验,试样饱和单轴极限抗压强度9.4~23.5MPa,均值15.8MPa。
⑤微风化花岗岩(γ52-3)
一般下伏于中风化层,露头出露普遍,以灰白色为主,带黑色斑点,主要矿物成分有长石、石英和少量黑云母,中粗粒花岗结构,块状构造,岩质坚硬,敲击声清脆;见少量原生结构面和风化裂隙,岩石质量指标RQD为较好,但受爆破影响,局部次生裂隙发育强烈;岩体基本质量级别一般为Ⅱ~Ⅲ类。
前期勘察进行了11组岩石饱和单轴极限抗压强度试验,试样饱和单轴极限抗压强度31.3~73.7MPa,均值49.1MPa。
四、边坡坡面岩体类型和结构特征
岩质边坡岩体以较软岩~坚硬岩为主,受爆破影响,岩体破碎程度不一,受爆破震裂,多呈碎裂状结构,各分区岩体类型及结构特征详见表3,节理裂隙调查情况详见表4。
表3各分区岩体类型和结构特征及治理方法统计表
区域编号
坡面岩体结构特征
岩体类别
治理方法
A1区
该区域岩体以强-全风化花岗岩为主,上部1-2m为残坡积土,土层土质较疏松,干燥-稍湿,硬塑-可塑。
Ⅴ
格构梁支护
B1区
该区包含两个台阶,上面的台阶以强风化花岗岩为主,局部有中风化花岗岩出露;下面的台阶顶部6-8m为强风化花岗岩,底部为中风化花岗岩。
岩体节理发育,主要发育有三组结构面。
分别是①0°∠51°、②225°∠57°、③95°∠75°,详见节理裂隙调查表。
Ⅳ
格构梁支护
B2区
该区为以前发生崩滑而成沟槽状,长5-6m,宽30-35m。
崩塌体为强风化花岗岩,底部为中风化花岗岩,岩体节理发育,节理面有红褐色铁质渲染。
Ⅳ
格构梁支护
C1区
该区域岩体为中~微风化花岗岩,由于受爆破影响,坡面表层岩体破碎,呈碎块状结构,结构面较发育,局部呈无序状,结构面结合差。
主要发育的结构面有:
①190°∠70°、②111°∠71°,详见节理裂隙调查表。
Ⅱ~Ⅲ
-
C2区
该区域岩体为中~强风化花岗岩,岩体较破碎,呈碎裂结构,结构面发育,主要发育6组裂隙面。
①230°∠61°、②265°∠20°、③205°∠31°、④170°∠65°、⑤300°∠85°、⑥260°∠31°。
该区域靠近跌水台阶,沿跌水台阶节理裂隙发育,流水沿岩体节理裂隙冲刷,形成较大冲槽,局部裂隙有水流渗出。
Ⅳ
素喷混凝土
C3区
该区域岩体为中~微风化花岗岩,岩体较完整,呈块状,结构面轻微~中等发育。
Ⅱ~Ⅲ
-
C4区
该区域岩体为中-强风化花岗岩,岩体节理裂隙发育,岩体呈块状-碎裂状结构,主要发育3组结构面。
①212°∠74°、②95°∠75°、③325°∠81°,详见节理裂隙调查表。
Ⅳ
挂SNS柔性网
D1区
该区域主要为碎块石的堆积,堆积体结构松散,块石大小不一,碎块石主要为中-微风化花岗岩。
Ⅳ~Ⅴ
清除
D2区
该区岩体为中~微风化花岗岩,坡面不平整,节理较发育,原岩较破碎,岩体坚硬。
主要发育2组结构面,①25°∠42°、②310°∠56°,详见节理裂隙调查表。
Ⅱ~Ⅲ
-
D3区
该区域岩体为中~强风化花岗岩,岩体破碎,呈碎裂结构,结构面发育,主要发育4组结构面,①285°∠30°、②195°∠68°、③335°∠62°、④340°∠57°,详见节理裂隙调查表。
Ⅳ
素喷混凝土
D4区
该区岩体为中~微风化花岗岩,坡面不平整,节理较发育,原岩较破碎,岩体坚硬。
主要发育2组结构面,①285°∠84°、②280°∠5°,详见节理裂隙调查表。
Ⅱ~Ⅲ
-
D5区
该区域岩体为中风化花岗岩,岩体破碎,呈块状-碎裂结构,结构面发育,主要发育4组结构面,①235°∠30°、②335°∠60°、③170°∠72°、④45°∠48°,详见节理裂隙调查表。
Ⅳ
挂SNS柔性网
E1区
该区位于台阶的顶部,岩体以中-微风化为主,块状-碎裂状结构,岩体节理裂隙发育,受爆破施工影响,节理裂隙张开度较大,一般达3-10cm。
Ⅳ
挂SNS柔性网
E2区
该区位于E1区的下部,岩体呈中-微风化,岩体完整程度较好,节理裂隙较发育,结构面结合度较好。
Ⅱ~Ⅲ
-
E3区
该区坡面主要出露残坡积土,厚度一般1-2m。
Ⅴ
格构梁支护
E4区
该区为碎石堆填区,堆积体结构松散,透水性好,极易受到雨水冲刷,已多处出现掏空。
Ⅳ~Ⅴ
清除
F1区
该区岩土体以中-强风化花岗岩为主,左侧边角处局部有少量残坡积土出露,岩体破碎,呈块状-碎裂状,节理裂隙发育,受爆破施工影响,节理裂隙张开度较大,一般达3-10cm。
Ⅳ
挂SNS柔性网
F2区
该区位于F1区下部,岩体为中-微风化花岗岩,岩体完整程度较好,节理裂隙较发育,呈块状结构,局部呈块状-碎裂状,主要发育4组结构面,①215°∠35°、②310°∠85°、③30°∠36°、④55°∠89°,详见节理裂隙调查表。
Ⅱ~Ⅲ
-
F3区
该区位于F1区转角处,坡面、坡脚堆积较多碎块石,堆积体结构松散,岩体主要为中-微风化花岗岩,岩体主要发育一组结构面270°∠90°,该组结构面垂直平行于坡面,受大爆破震动影响,结构面发生开裂,裂缝长达30m,宽5-10cm,平整光滑,无填充。
该区为不稳定体,有潜在崩滑的可能。
Ⅳ
清除
表4节理裂隙调查统计表
调查点编号
调查点坐标及高程
边坡
产状
节理裂隙发育特征
备注
编号
产状
间距(m)
结构面
填充物
结合程度
延展性
与坡面关系
4
X:
2421725
Y:
90734
H:
100.0m
275°∠83°
1
235°∠30°
1.5
粗糙
风化碎屑
结合一般
25m
平行
位于D5区
2
335°∠60°
——
光滑
无
较差
——
竖向垂直
3
170°∠72°
0.2~0.5
光滑
少量碎屑
结合一般
——
竖向垂直
4
45°∠48°
0.5~0.8
粗糙
少量碎屑
结合一般
——
竖向垂直
5
X:
2421763
Y:
90732
H:
100.0m
266°∠85°
1
285°∠84°
1.0~1.5
光滑
无
较差
——
平行
位于D4区
2
280°∠5°
1.0~1.2
粗糙
少量碎屑
结合一般
10~15
竖向垂直
6
X:
2421844
Y:
90729
H:
98.0m
271°∠81°
1
285°∠30°
——
粗糙
无
结合一般
——
外倾
位于D3区
2
195°∠68°
0.5~0.8
光滑
无
较好
10~15
竖向垂直
3
335°∠62°
0.8~1.0
粗糙
风化碎屑
较差
30~40
斜交
4
340°∠57°
——
粗糙
风化碎屑
较差
30~40
斜交
7
X:
2421932
Y:
90732
H:
100.0m
270°∠82°
1
25°∠42°
——
粗糙
风化碎屑
较差
30~40
斜交
位于D2区
2
310°∠56°
2.0m
光滑
无
好
30~40
斜交
9
X:
2421925
Y:
90751
H:
112.0m
320°∠75°
1
190°∠70°
0.5
光滑
无
好
40~50
外倾
位于C1区
2
111°∠71°
1.0
光滑
无
结合一般
20~30
竖向垂直
10
X:
2421857
Y:
90750
H:
113.0m
270°∠80°
1
205°∠31°
1.0~2.0
光滑
无
好
20
斜交
位于C2区
2
170°∠65°
1.5
光滑
无
好
30`40
斜交
3
300°∠85°
1.5
光滑
无
好
40~50
平行
4
260°∠31°
——
光滑
无
好
30
外倾
5
230°∠61°
0.5~1.0
光滑
无
较差
20~30
斜交
6
265°∠20°
——
粗糙
风化碎屑
较差
40~50
外倾
11
X:
2421745
Y:
90752
H:
112.0m
281°∠88°
1
212°∠74°
1.0~2.0
光滑
无
好
20~30
斜交
位于C4区
2
95°∠75°
1.0~2.0
光滑
无
好
30~40
竖向垂直
3
325°∠81°
——
粗糙
风化碎屑
差
30~40
竖向垂直
12
X:
2421790
Y:
90767
H:
128.0m
270°∠75°
1
260°∠26°
0.5~1.5
粗糙
风化碎屑
较差
40~50
外倾
位于B1区
2
90°∠70°
1.0~2.0
光滑
无
好
30~40
平行
3
190°∠84°
0.5~1.0
光滑
无
好
20~30
竖向垂直
13
X:
2421837
Y:
90767
H:
112.0m
273°∠83°
1
0°∠51°
1.2~2.0
粗糙
风化碎屑
较差
20~30
斜交
位于B1区
2
225°∠57°
0.5~1.0
光滑
物
较好
10~15
斜交
3
95°∠75°
1.0~2.0
光滑
无
好
30~40
竖向垂直
17
X:
2421962
Y:
90688
H:
52.0m
268°∠86°
1
215°∠35°
——
光滑
无
较好
10~15
斜交
位于F2区
2
310°∠85°
1.0~2.0
光滑
无
较差
30~40
斜交
3
30°∠36°
——
粗糙
风化碎屑
较差
50~60
斜交
4
55°∠89°
1.0~2.0
光滑
无
较好
40~50
斜交
五、边坡水文地质条件
工程场地属剥蚀低丘地貌,地形高差较大,东面临海,地表自然排水条件良好,表层残坡积土基本不含水,地下水主要赋存在花岗岩节理裂隙和构造裂隙中,属块状岩类裂隙水,富水性贫乏,水位埋藏较深,随地形起伏;经调查,边坡坡面尚未发现泉眼出露,也没发现渗水点。
地下水主要接受大气降雨的入渗补给,并随季节和降雨量变化明显;地下水的迳流,因地形高差和地形坡度变化大,地下水水力坡度陡,地下迳流速度快,途径短,往往在山顶或山坡上接受大气降雨补给,随即就以泉和溪流的形式排出地表或直接排泄入海。
根据《南海天然气陆上终端平基工程地质勘察报告》水质分析结果,场地地下水按环境类型对混凝土结构无腐蚀,但按地层渗透性对混凝土结构具有弱腐蚀;场地地下水对钢筋混凝土结构中钢筋无腐蚀;场地地下水对钢结构具有弱腐蚀。
根据现状地形地貌,边坡坡顶汇水面积约4万m2,边坡坡脚汇水面积约10万m2。
六、边坡整体稳定初步分析
(一)土质边坡稳定性分析
按《建筑边坡工程技术规范》要求,土质边坡稳定性分析采用理正岩土5.11软件采用圆弧滑动法进行最小安全系数的搜索,得到边坡最小安全系数,分析边坡的稳定性。
1、计算工况与参数选取
(1)计算工况
表层2m岩土体物理力学指标按饱和状态取值,表层2m以下岩土体物理力学指标按天然状态取值。
(2)安全系数
设计边坡的安全等级为一级,潜在滑动面以圆弧滑动面为主,规范要求其稳定安全系数不小于1.30。
(3)计算参数选取
根据室内物理力学试验数据、经验类比数据和地区经验,本设计采用如下参数。
表4岩土体物理力学参数表
岩
土
名
称
岩体
类型
天然
重度
γ
(KN/m3)
含水量
w
%
饱和
重度
γsat
(KN/m3)
快剪
饱和快剪
粘聚力
Cq
(kPa)
内摩
擦角
φq
(°)
粘聚力
Cq
(kPa)
内摩
擦角
φq
(°)
残积土
–
18.2
14.2
18.8
29.0
29.0
11.0
15.2
全风化花岗岩
Ⅴ
18.6
26.2
19.1
24.3
22.9
10.8
15.4
强风化花岗岩
Ⅴ
19.1
26.2
19.8
20.0
32.0
10.1
18.5
中风化花岗岩
–
26.0
–
–
200.0
45.0
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2、计算方法的介绍
采用圆弧滑动法计算稳定系数Ks,边坡稳定性系数可按下式计算:
式中Ks——边坡稳定性系数;
ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa);
φi——第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(°);
ιi——第i计算条块滑动面长度(m);
θi、αi——第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角(°);
Gi——第i计算条块单位宽度岩土体自重(kN/m);
Gbi——第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重(kN/m);
Pwi——第i计算条块单位宽度的动水压力(kN/m);
Ni——第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力(kN/m);
Ti——第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(kN/m);
Ri——第i计算条块滑动面上的抗滑力(kN/m)。
3、计算结果与稳定性评价
利用上述确定的计算工况、计算参数和计算方法,进行稳定系数Ks计算,计算结果为1.288,详见计算书。
根据野外地质调查及以上计算结果,场地边坡的稳定性评价如下:
1)未作防护情况下,边坡基本处于基本稳定状态,仅浅表层岩土体曾发生微型崩塌、风化剥落等破坏;安全系数偏低,安全储备值较小;
2)进行坡面防护之后,边坡处于稳定状态,由计算得到的稳定安全系数大于1.300,满足稳定安全系数要求。
(二)岩质边坡稳定性分析
岩质边坡变形主要受地质构造所控制,总是沿低强度的结构面(层面、片理面、节理面及断层面等)发生。
边坡上任何一块岩体,要想变形移动,必须脱离周围岩体,不但要有底部滑动面,而且要有后方及左右两侧的分割面。
在基岩斜坡上,这些滑动面和分割面一般都是由各种软弱面构成。
软弱结构面对边坡稳定性的影响主要取决于结构面产状与边坡产状的几何关系、结构面的性质、结构面的发育程度以及结构面的组合关系。
根据野外调查与类比可知,岩质高边坡破坏模式主要取决于边坡岩体结构面组合及其与边坡面的关系,以浅表层岩土体滑移或节理切割的块体崩滑和风化剥落与掉块为主。
利用赤平极射投影图可以初步判断边坡的稳定性:
①当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向相反时,即岩层倾向坡内。
这种边坡为稳定结构,有时有崩塌发生,而滑坡的可能性小。
②当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向基本一致但倾角大于坡角时,边坡为基本稳定结构。
③当结构面或结构面交线的倾向与坡面倾向之间夹角小于45°且倾角小于坡角时,边坡为不稳定结构。
本岩质边坡稳定性分析在代表性坡面节理裂隙测量统计的基础上,根据结构面与边坡的关系,采用赤平投影法分析并采用理正岩土5.11软件进行三维楔形体稳定性分析。
1、参数选取
参考地区花岗岩软弱结构面现场岩体力学特性试验成果,岩体自重26KN/m3,由于该边坡位于地下水位
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