贵新公路K148+900K149+100段边坡应急治理施工图设计.docx
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贵新公路K148+900K149+100段边坡应急治理施工图设计.docx
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贵新公路K148+900K149+100段边坡应急治理施工图设计
贵新公路K148+900~K149+100段边坡治理工程
施工图设计
中交公路规划设计院有限公司
二○○七年七月
贵新公路K148+900~K149+100段边坡治理工程
施工图设计
设计:
审核:
审定:
总工程师:
总经理:
中交公路规划设计院有限公司
二○○七年七月
目录
1工程概况1
2边坡区环境地质条件1
2.1地形、地貌1
2.2地层、地质构造及地震1
2.3水文地质概况1
2.4不良工程地质现象1
3边坡特征1
3.1边坡岩土特征1
3.2边坡的基本特征2
4边坡稳定性分析与评价2
4.1边坡稳定性分析2
4.2边坡稳定性评价2
4.1.1计算模型的确定2
4.1.2计算方法2
4.1.3计算参数的确定2
4.1.4边坡稳定性评判标准2
4.1.5边坡稳定性计算与评价2
5设计原则及依据3
5.1设计原则3
5.2设计依据3
6支护工程设计3
6.1支护设计计算3
6.2治理工程方案比选3
6.3支护工程布置3
6.4支护设计稳定性验算4
6.5设计工程量4
7施工要求及注意事项4
7.1施工顺序4
7.1.1施工顺序4
7.1.2削方(含坡面修整)要求4
7.1.3锚索施工要求4
7.1.4工期4
7.2施工组织5
7.2.1施工场地条件5
7.2.2岩土条件5
7.2.3建筑材料5
7.2.4水电条件5
7.3施工监测5
7.4施工要点5
7.5施工管理5
7.6施工监理5
7.7施工质量检查与工程验收5
7.7.1质量检查5
7.7.2工程验收5
8治理工程经费预算6
8.1工程费用的组成6
8.2费用预算依据6
附图
1、贵新公路K148+900~K149+100段边坡应急治理施工图设计平面图1:
500
2、贵新公路K148+900~K149+100段边坡应急治理设计Ⅰ~Ⅰ′剖面图1:
500
3、贵新公路K148+900~K149+450边坡应急治理设计锚索设计图
4、贵新公路K148+900~K149+450边坡应急治理设计锚索、排水沟设计图
5、贵新公路K148+900~K149+450边坡应急治理施工图设计说明
1工程概况
贵新公路K52~K189+750段共八处边坡已发生坍塌、剥落等灾害,严重影响行车安全,急需治理。
受贵州省高等级公路管理局委托,我公司对该路段进行勘察设计工作。
接受委托后,我公司立即于7月13日派出技术人员与都匀高管处的同志一起对现场进行踏勘工作。
7月17日,贵州高速公路开发总公司和贵州省高等级公路管理局听取了我公司的专门汇报,并决定先对K148+900~K149+100上行线上的边坡进行治理。
7月18日我公司即派出测量和地质技术人员到现场进行测量和和地质调查。
在此基础上,对边坡区的地质环境综合分析和研究,为确保边坡下部贵新公路的运行安全,特编制了该边坡支护设计。
K148+900~K149+100上行线上的边坡主要为修建贵新公路时人工切方形成(见照片1)。
基本为顺层岩质边坡。
其中K148+900~K149+100段边坡宽32m,高56.0m,为岩质陡边坡。
现场调查情况表明,边坡上的岩体较破碎,局部地段层间夹3~8cm的泥岩、粘土胶结物,该层胶结物风化、软化、矿化作用强烈,受暴雨的诱发在重力作用下历年来曾发生多次规模不等的滑塌(特别是2007年7月初,受暴雨的诱发,该段边坡又发生较大规模有滑塌),对贵新公路的运行安全具有很大的潜在危害性,有必要采取有效的应急治理工程措施,防患于未然。
2边坡区环境地质条件
2.1地形、地貌
调查区属中低山溶蚀—浸蚀河谷斜坡地貌,边坡顶部以北侧为一山间宽缓溶蚀洼地,边坡区位于洼地边缘。
边坡地带地貌特征为北西侧为陡坡,南东侧为缓斜坡,K148+900~K149+100段边坡与K149+300~K149+450段边坡之间为深切冲沟。
该边坡地带地形坡度为40~60°,局部呈悬崖状,边坡顶部为溶蚀洼地,贵新公路前缘为缓斜坡,一般地形坡为15~20°。
2.2地层、地质构造及地震
根据工程地质测绘资料,场地出露地层为三叠系下统安顺组(T1a),岩性为灰色、灰白色薄至中厚层状灰岩、白云质灰岩、白云岩。
岩层呈单斜产出,岩层产状:
倾向103~118°,倾角49~50°。
场地内未见断层等地质构造通过。
根据《中国地震动参数区划图》(GB18306~2001),调查区地震动反应谱特征周期为0.35S,动峰值加速度为0.05g,相应地震基本烈度为Ⅵ度,区域上稳定性较好。
2.3水文地质概况
该边坡范围内水文地质条件较简单,由于所处位置较高,主要以岩溶裂隙水为主,按受大气降雨补给,沿节理、裂隙向南东方向径流。
2.4不良工程地质现象
根据现场调查,泥石流、崩塌为调查区主要不良地质现象,泥石流主要物源为第四系松散体及白云质强风化体在山洪的集中输移作用下形成。
场区岩溶裂隙不发育。
3边坡特征
3.1边坡岩土特征
根据工程地质测绘及开挖露头等资料综合分析,该边坡的岩土结构特征从上至下为:
(1)人工堆积层(Qml):
分布于贵新公路边,主要为修建公路时的弃土,结构松散,厚度0~3m,均匀性差,力学性能低。
(2)基岩(T1a):
灰色、灰白色薄至中厚层状灰岩、白云质灰岩、白云岩,强至中等风化,岩体中节理裂隙发育,主要发育2组,线裂隙率1~3条/m,一组裂隙产状为:
倾向285°,倾角61°;另一组裂隙产状为:
倾向210°,倾角75~90°,节理裂隙将岩体切割成块体,结合较差,节理裂隙延伸性较好,岩体较破碎。
根据长期工作经验,场区岩体物理力学指标见表1。
表1岩石主要物理力学指标
岩性
γ(g/cm3)
饱和单轴抗压强度标准值(MPa)
C(kPa)
(°)
白云质灰岩
2.6
21.7
45
30
从表1可知,岩石饱和单轴抗压强度标准值21.7MPa,按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)表3.2.2~1、3.2.2~3,场区岩石为较软岩,岩体基本质量等级为Ⅳ类。
岩体节理裂隙发育,结构面结合差,岩体较破碎(完整性差),根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)附录表A~1分类,边坡岩体类型为Ⅲ类岩体。
3.2边坡的基本特征
根据边坡所处的位置,结合边坡岩体结构差异,将K148+900~K149+100段边坡描述如下(见附图1、2)。
K148+900~K149+100段边坡:
根据工程建设的需要,切方后形成高陡顺向边坡,边坡宽32m,高56.0m。
岩层产状为103°∠50°,主要发育两组节理:
285°∠61°,210°∠75~90°,线裂隙率1~3条/m,大多数岩体被切割成碎块状,边坡岩体类型为Ⅳ类。
该段边坡主要受陡倾层面的控制,目前该段边坡发生零星的崩塌等地质灾害,但随着时间的推移,在不利因素的影响下,将会发生大规模的崩塌、滑坡等现象。
根据该边坡的岩体类型、高度及破坏后果分析,按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中3.2.1条划分,该段边坡工程安全等级属于一级。
4边坡稳定性分析与评价
4.1边坡稳定性分析
K148+900~K149+100段边坡:
根据现场调查与访问,该段边坡段历年来都有不同规模的零星崩塌发生,表明边坡现状目前处于临界稳定状态。
但随着时间的推移,在不利因素的影响下,可能沿主控结构面(层面)产生平面滑动破坏,形成滑坡。
为保证边坡的稳定、边坡底部贵新公路的运行安全,对该边坡采取积极的、主动的防护措施是十分必要的。
4.2边坡稳定性评价
4.1.1计算模型的确定
K148+900~K149+100段边坡,由于该段边坡主要受陡倾层面控制,层间泥岩、粘土等胶结物软化、矿化严重,岩体较破碎,其破裂角按岩层陡倾角确定,即破裂角为43°,边坡高56.0m,以坡角为剪出口,按平面滑动法建立计算物理模型。
4.1.2计算方法
以计算模型为基础,按平面破坏模式,采用北京理正岩土系列软件5.1版中岩质边坡模块进行计算。
4.1.3计算参数的确定
K148+900~K149+100段边坡:
该段边坡无外倾结构面,其物理力学指标取岩石的指标。
根据经验,取岩石的物理力学指标为:
γ=26kN/m3,=30°,C=45kPa;按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330~2002)中表4.5.1的规定,软弱结构面结合很差,取内摩擦角=15°,内聚力C=40kPa。
。
4.1.4边坡稳定性评判标准
(1)Fs<1.0时,边坡滑动状态,属不稳定;
(2)1.0≤Fs≤1.35时,边坡临界稳定状态;
(3)Fs>1.35时,边坡稳定。
4.1.5边坡稳定性计算与评价
根据所建立的计算模型、方法和确定的指标计算。
K148+900~K149+100段边坡Ⅰ~Ⅰ′剖面稳定状态见表2。
表2边坡稳定性计算结果
剖面
稳定系数
稳定状态
Ⅰ~Ⅰ′剖面
1.042
临界稳定
从上表2可以看出,Ⅰ~Ⅰ′剖面代表剖面计算出K148+900~K149+100段边坡稳定系数为1.042,边坡处于临界稳定状态;按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330~2002)中表5.3.1的规定,所以需对K148+900~K149+100段边坡采取防治支护工程措施,确保边坡的稳定系数达到设计的安全系数1.35,保障公路运行安全。
5设计原则及依据
5.1设计原则
(1)该边坡支护工程为永久性支护,安全等级为一级。
(2)必须做到安全可靠、技术可行、操作可行、经济合理。
(3)工程类比动态设计,根据施工现场开挖的工程地质条件、施工情况和变形等的反馈信息,必要时对设计进行校核、修改和补充完善。
5.2设计依据
(1)委托书;
(2)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
(3)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);
(4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002);
(5)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001);
(6)《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22/46—2004);
(7)《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224);
6支护工程设计
6.1支护设计计算
(1)采用的设计参数
岩土参数:
边坡岩体γ=26kN/m3,岩石的内摩擦角=30°,内聚力C=45kPa;软弱结构面取内摩擦角=15°,内聚力C=40kPa。
边坡工程重要性系数γ0=1.1,锚杆与岩石粘结强度frb=500kPa。
材料:
HRB335级螺纹钢抗拉强度设计值fy=300N/mm2、φ15.24无粘结钢绞线钢抗拉强度设计值fptk=1860N/mm2,注浆材料为水灰比0.45的水泥浆。
设计安全系数:
1.35。
(2)设计计算方法及结果
本设计计算是采用北京理正岩土系列软件5.1版进行计算。
其计算结果见附件(计算书)。
6.2治理工程方案比选
K148+900~K149+100段为顺层陡倾岩质边坡,整体稳定性较差,可以采用两种方案治理:
方案一:
整体削方方案。
根据现场调查及剖面分析,该边坡整体削方方量约7680m3,削方费用较低,但施工安全防护较困难,稍有不慎将可能对贵新公路造成严重的毁坏,加之削方方案施工时将终断贵新公路通行,有可能诱发新的地质灾害。
方案二:
预应力锚索+构造锚杆+被动防护网+排水孔。
该方案可以切底的消除地质灾害隐患,但施工费用相对较高,施工难度不大,施工对贵新公路的通行不会造成影响。
综上所述,本次设计对K148+900~K149+100段边坡推荐方案二治理为治理方案。
6.3支护工程布置
K148+900~K149+100段边坡:
由于该区达不到规范规定的稳定系数,因此必须采取结构性支护措施。
从高程804.6m~815.9m段采用预应力锚索+柔性被动网进行支护,共布置锚索6排15列,纵横间距均为3m,共90根,锚孔直径为Φ110,下倾角为15°;从高程775.8m~804.6m段采用B20HRB335级螺纹钢筋作构造处理,主要起到挂被动网及防治零星掉块,纵横间距6m,锚孔直径Φ50,构造锚杆长3m,下倾角为15°,共布置6排5列共30根;柔性被动网必须与构造锚杆连结在一起,被动防护网面积1261m2;为各排深度见附图(施03)。
注浆材料为0.45水泥浆,灌注时一次完成,注浆压力不低于1MPa。
坡面上纵横方向每隔3m预留一排水孔,孔径为100mm,外倾坡度不低于5%,材料为PVC管,孔深应穿过破裂面不小1.0m。
根据设计计算结果,其支护工程布置见附图(施01),具体要求见附图上说明。
6.4支护设计稳定性验算
采用的计算模型、方法、参数均同上,对K148+900~K149+100段边坡进行支护后稳定性验算,其验算结果见表3。
表3边坡支护设计稳定性验算结果
剖面
稳定系数
稳定状态
Ⅰ—Ⅰ′剖面
1.426
稳定
根据验算结果,按照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330~2002)中表5.3.1的规定,K148+900~K149+100段边坡采取工程措施进行支护后,边坡稳定安全系数为1.426大于1.35,支护后的边坡是稳定的。
6.5设计工程量
边坡设计工程量统计见表4、5。
表4K148+900~K149+100段边坡主要工程量一览表
序号
工作内容
单位
工程量
备注
1
φ110锚孔
m
1169.6
预应力锚索
2
钢绞线
T
1.3
预应力锚索
3
锚墩
T
2.25
总钢筋
m3
36.5
砼C20
4
φ50锚孔
m
90.0
5
φ50排水孔
m
103.0
6
B20HRB335级螺纹钢
T
0.9
7
柔性被动网
m2
1261.0
施工时可以调整
8
脚手架
m2
896.0
搭设一半
9
清方
m3
1000.0
坡面上松散体
7施工要求及注意事项
7.1施工顺序
7.1.1施工顺序
根据该边坡治理工程施工的具体特点,“自上而下”进行施工。
其施工顺序为:
边坡坡面修整→排架搭设→锚孔放孔→锚孔施工→锚杆制作、安放与注浆→安装被动防护网→养护。
7.1.2削方(含坡面修整)要求
(1)采用“自上而下”分段削方,不能形成高陡临时施工边坡,也不允许形成倒悬边坡。
(2)必须采用人工冷打凿岩或机械小断面挖掘方式,避免爆破作业。
7.1.3锚索施工要求
(1)施工顺序:
放孔→成孔→锚索制安→灌浆→锚索张拉、锁定→养护。
(2)锚索水平方向孔距误差不得大于20mm,垂直方向孔距误差不得大于20mm,钻孔偏斜尺寸不得大于长度的3%。
(3)注浆管与锚索绑扎在一起,距孔底200mm。
(4)锚索孔采用一次注浆,注浆材料采用水灰比为1:
0.40~0.45的水泥浆(强度不低于M30),注浆采用孔底注浆法,注浆压力不低于1.0Mpa。
(5)锚索应先去除锚固段的PVC管,再洗去油污,方可安装入孔内并注浆。
(6)注浆前应排查排气管,确认注浆管畅通时方可注浆。
(7)注浆钻孔必须保持孔内清洁,不能有残留岩粉。
(8)预应力锚索张拉锁定后,需采用C25砼进行封锚,以免锚具因裸露而被腐蚀破坏。
(9)、锚墩嵌入基岩0.2m,且将锚墩倾斜岩入,满足锚墩顶面和锚索垂直。
7.1.4工期
预计整个工程施工时间60天。
7.2施工组织
7.2.1施工场地条件
贵新公路从边坡区下部通过,所有的材料均能到达施工区,材料堆放较方便,因此施工场地条件较好。
7.2.2岩土条件
该边坡坡体物质成分以薄至中厚层强~中等风化白云质灰岩为主。
7.2.3建筑材料
施工用的水泥、钢材等均可在都匀市内采购,施工所需的砂料也在场区短距离的地方运入。
7.2.4水电条件
边坡区有水(贵新公路南侧河中提取)可供施工使用,但没有施工用的380KV动力电。
7.3施工监测
(1)支护工程开工前,建立观测网,对边坡顶及周边进行巡视观测,在施工期一旦出现有变形迹象,加密巡视观测边坡上的变形痕迹。
(2)施工监测按一定精度要求执行,对监测成果应进行整理分析,并送监理单位和设计单位。
7.4施工要点
施工单位应根据本设计,按各分项技术规范之要求,结合场地实际情况,编制详细的施工组织设计,确保工程的顺利实施。
7.5施工管理
本防治工程支护应实行项目经理责任制,业主就由工程项目部等组成,共同领导,对工程施工进行全面管理,并对重大问题予以组织协调。
7.6施工监理
施工监理是防治工程支护施工的质量、进度、投资进行控制,目的在于保证施工质量,提高效益和管理水平,确保防治工程安全可靠。
边坡支护属地质灾害治理范畴,应由具有专门监理资质的单位进行监理。
监理单位重点做好以下工作:
(1)编制监理规划,建立监理组织,设立质控点;
(2)编制监理实施细则,严格实施三大控制,作好各方协调工作;
(3)组织工程峻工验收,提出竣工验收报告。
7.7施工质量检查与工程验收
7.7.1质量检查
(1)所有材料到达工地后,均应进行质量检查,合格后方可使用。
(2)所有钢材、混凝土及砂浆均应按规范取样送实验室作强度试验。
(3)锚索必须按规范做拉拔试验(不破坏试验)。
7.7.2工程验收
(1)原材料出厂合格证,工地材料试验报告。
(2)提供锚杆(索)及钢筋混凝土的施工记录。
(3)砂浆及混凝土强度检查和试验报告。
(4)隐蔽工程检查验收记录。
(5)设计变更报告。
(6)工程重问题处理文件。
(7)竣工图。
8治理工程经费预算
8.1工程费用的组成
该工程费用由以下组成:
锚索、构造锚杆、排水沟、被动防护网、削方(坡面修整)、脚手架及土石方运输等。
8.2费用预算依据
根据《贵州省公路养护工程预算定额》(黔交建设[2003]204号)、《贵州省公路工程预算补充定额》
(一)(黔交建设[2006]121号)、《贵州省公路养护工程预算编制办法》(黔交建设[2003]203号)结合当地人工、材料市场价等进行编制的,总费用中不含搬迁、征地、坡面绿化费用。
附件
计算项目:
K148+900~K149+100段边坡稳定性计算
[计算简图]
[计算条件][基本参数]
计算方法:
极限平衡法
计算目标:
计算安全系数
边坡高度:
56.000(m)
结构面倾角:
43.0(°)
结构面粘聚力:
40.0(kPa)
结构面内摩擦角:
15.0(°)
[坡线参数]
坡线段数8
序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)
10.0003.20790.0
217.58414.81540.1
35.7238.40255.7
48.64811.07352.0
51.6490.0471.6
611.5519.42239.2
79.7078.52541.3
85.0160.5095.8
[岩层参数]
层数1
序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度
(m)(kN/m3)frb(kPa)
10.00026.0500.0
[计算结果]
岩体重量:
6380.1(kN)
水平外荷载:
0.0(kN)
竖向外荷载:
0.0(kN)
侧面裂隙水压力:
0.0(kN)
底面裂隙水压力:
0.0(kN)
结构面上正压力:
4666.1(kN)
总下滑力:
4351.2(kN)
总抗滑力:
4534.7(kN)
安全系数:
1.042
计算项目:
K148+900~K149+100段边坡锚固设计
[计算简图]
[计算条件]
[基本参数]
计算方法:
极限平衡法
计算目标:
锚杆(索)支护设计
边坡高度:
56.000(m)
结构面倾角:
43.0(°)
结构面粘聚力:
40.0(kPa)
结构面内摩擦角:
15.0(°)
[坡线参数]
坡线段数8
序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)
10.0003.20790.0
217.58414.81540.1
35.7238.40255.7
48.64811.07352.0
51.6490.0471.6
611.5519.42239.2
79.7078.52541.3
85.0160.5095.8
[岩层参数]
层数1
序号控制点Y坐标容重锚杆和岩石粘结强度
(m)(kN/m3)frb(kPa)
10.00026.0500.0
[锚杆(索)控制参数]
边坡工程重要性系数:
1.1
锚固体与地层粘结工作条件系数:
1.00
锚杆钢筋抗拉工作条件系数:
0.69
钢筋与砂浆粘结强度工作条件系数:
0.60
交互锚杆钢筋的抗拉强度:
是
锚杆(索)配筋荷载分项系数:
1.35
[锚杆(索)参数]
锚杆(索)道数6
锚杆(索)入射角(°)15.0
锚杆钢筋级别HRB335
锚固构造长度(m)5.000
编号支护类型水平间距竖向间距锚固体直径自由段长度锚筋fy钢筋与砂浆
(m)(m)(mm)(m)(MPa)fb(kPa)
1锚索3.0005.0001104.9001680.02950.0
2锚索3.0003.0001105.2001680.02950.0
3锚索3.0003.0001105.1001680.02950.0
4锚索3.0003.0001106.2001680.02950.0
5锚索3.0003.0001106.3001680.02950.0
6锚索3.0003.0001106.4001680.02950.0
[计算结果]
岩体重量:
6380.1(kN)
水平外荷载:
0.0(kN)
竖向外荷载:
0.0(kN)
侧面裂隙水压力:
0.0(kN)
底面裂隙水压力:
0.0(kN)
设计安全系数:
1.350
每沿米所需锚固力:
1420.9(kN)
[锚杆(索)设计结果]
编号支护类型设计抗力入射角自由段长度锚固段长度配筋
(kN)(度)(m)(m)
锚索1计算面积As_js=910.13
1锚索710.515.04.9005.0006s15.2
锚索2计算面积As_js=910.13
2锚索710.515.05.2005.0006s15.2
锚索3计算面积As_js=910.13
3锚索710.515.05.1005.0006s15.2
锚索4计算面积As_js=910.13
4锚索710.515.06.2005.0006s15.2
锚索5计算面积As_js=910.13
5锚索710.515.0
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