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阳光国际边坡支护工程设计
阳光国际边坡支护边坡支护工程
工程设计总说明
(施工图设计)
一、工程概况
阳光国际边坡支护工程位于恩施市航空大道西侧,叶挺路北侧,阳光花园东侧。
本边坡的形成:
由于规划的需要,坡体东侧要建居住区。
恩施州众信房地产有限责任公司开挖后,在别墅区以上形成了楔形体,所在区域内岩土为厚层或巨厚层的泥质粉砂岩。
形成的最大坡高为48.5米。
为了保证以后居民区和现有别墅区的人民的生命财产安全。
恩施州众信房地产有限责任公司委托中南勘察设计院(湖北)有限责任公司进行支护设计。
二、设计依据
1.《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
2.《混凝土结构设计规范》((GB50010-2010));
3.《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);
4.《岩土锚杆(索)技术规程》(CECS22:
2005)
5.《岩土工程勘察报告》(恩施州天工建筑勘察设计有限责任公司)
6.建设单位提供的设计任务委托书及边坡实测地形图;
三、场地岩土工程及环境条件
(一)场地周边环境条件
航空大道西侧,叶挺路北侧,阳光花园东侧,周围地势开阔,交通便利。
(二)场地工程地质条件与水文地质条件
根据地区经验和揭露的岩体情况,有关场地的工程地质条件与水文地质条件如下:
1、地形、地貌
边坡支护区位于恩施盆地腹部地段,工程所在地以侵蚀地貌为主,主要为低山丘林地貌;微地貌为山间沟谷地段。
工作区内高程一般417.2m~472.2m,总体地形是西北高东南低,坡面为陡坡,坡度在800~900。
场区最高处高程在472.2m(信号塔处),最低处高程417.2m(规划区内公路,靠加油站处),相对高差近55.0左右。
地形构造简单,坡面线曲折,大多呈“之”字形。
本项目路基边坡为岩质边坡,边坡走向为北西南东,平行叶挺;倾向北西,为53°。
其下基岩岩层产状为143°∠5°~10°,属逆向坡。
2、场区岩土的构成与特征
根据地面工程揭露,边坡区地层为白垩系厚层或巨厚层泥质粉砂岩,分为三层:
a、
泥质粉砂岩(K):
杏红色,强风化~中风化,层厚0m~10.8m泥质结构,厚层状,该层主要发布在DEFG段,表层有1米左右的强风化层。
b、
1泥质粉砂岩(K):
橙黄色,中风化,层厚31.7m~39.7m,泥质结构,厚层状,分布于这个区域。
坡面倾角为800~900。
岩体完整,机理裂隙不发育,此区域岩体为
类
c、
2泥质粉砂岩(K):
暗紫色,中风化,层厚>30米,细粒结构,厚层状,分布于这个区域。
与存在不整合结合面,这类岩土在裸露边坡的下面,属于稳定性很强的
类岩体
⑴、地表水
边坡支护区内无地表水体存在,大气降水及周围生活用水沿地面排出场外。
⑵、地下水
根据区内地层岩性组合及地下水赋存条件,场区内地下水类型:
岩层层间裂隙中存在微量裂隙水
边坡周边范围内无污染源,场地环境类型为
类,区内地下水对混凝土及混凝土内的钢筋具弱腐蚀性。
综合分析:
本工程加固的岩体为
1泥质粉砂岩。
边坡工程的安全等级为一级。
四、边坡稳定性分析与评价
1、边坡整体稳定分析
经过现场地质调查、测量和统计,发现支护段岩体主要由三组节理主导。
分别为:
185°∠45°、331°∠76°、275°∠71°。
现有坡面倾向和倾角分别为:
190°∠84°、164°∠80°、147°∠83°、118°∠79°、141°∠81°、192°∠82°。
分别对现有坡面做赤平投影分析,如下:
图例:
第一段(BC)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于较不稳定状态。
主导的裂隙面为185°∠45°。
第二段(CD)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于较不稳定状态。
主导的裂隙面为185°∠45°。
第三段(CD)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于较不稳定状态。
主导的裂隙面为185°∠45°。
第四段(DEF)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于稳定状态。
第五段(FG)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于基本稳定状态。
第六段(GH)坡面赤平投影图:
根据该图可以判断:
该段坡体处于较不稳定状态。
主导的裂隙面为185°∠45°。
综上所述:
必须加强BCD、FG及GH的支护措施。
2、根据勘察报告提供的《岩石物理、力学试验成果表》,中风化泥质粉砂岩岩石天然单轴抗压强度试验、抗剪强度及天然重度统计如下表
表1中风化泥质粉砂岩岩石天然单轴抗压强度试验统计表单位:
MPa
地层
编号
岩土
名称
物理力学指标
统计
次数
n
基本值
标准
差
σ
变异
系数
δ
统计修
正系数
γs
标准值
frk
max
min
Xm
②
中风化
泥质粉砂岩
抗压(MPa)
17
5.0
2.0
3.571
0.937
0.262
0.887
3.2
抗剪c
(MPa)
17
0.8
0.3
0.488
0.150
0.306
/
/
抗剪Φ
(°)
17
31.2
27.4
29.159
1.228
0.042
/
/
重度
(kN/㎡)
17
22.08
20.45
21.066
0.470
0.022
/
/
根据勘察报告提供的《岩石物理、力学试验成果表》,建议本次边坡设计参数估算取值如下表:
表2边坡支护设计参数估算建议值
岩土名称
重力密
γ(KN/m3)
抗剪强度
结构面抗剪强度
岩石与锚固体粘结强度特征值frb(kPa)
C(kPa)
φ0
C(kPa)
φ0
①强风化泥质粉砂岩
20.3
70
28
50
27
50
②中风化泥质粉砂岩
21.1
480
29
150
29
200
说明:
1、本表中数值仅做参考,边坡支护设计时,应通过现场试验确定其数值;
2、本表中岩石与锚固体粘结强度特征值数值适用于注浆强度等级为M30。
3、支护参数确定
根据现场水文、工程地质调查与测绘,并地区经验,所处边坡地层结构为:
本边坡岩土单一,层状泥质粉砂岩,基岩岩层产状为143°∠13°,边坡倾向为53°,边坡坡度多为80°~90°,属逆向坡。
因此,边坡不可能沿岩层层面产生滑动。
根据揭露的地质断面,在6断面处容易发生局部的坍塌。
而ABCD段岩体节理裂隙较发育。
所以:
分别选择2和6断面为C值的反演计算断面。
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002),根据多次计算和地区经验,计算取值参数:
γ=21kN/m3,φ=30°,α=60°。
坡体安全系数按蠕动状态,理正岩土软件计算得:
2断面:
[计算简图]
[计算条件]
[基本参数]
计算方法:
极限平衡法
边坡高度:
19.000(m)
结构面倾角:
45.0(°)
结构面内摩擦角:
27.0(°)
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)
13.00019.00081.0
[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)
10.00021.0300.0
[计算结果]
岩体重量:
3192.0(kN)
水平外荷载:
0.0(kN)
竖向外荷载:
3000.0(kN)
侧面裂隙水压力:
0.0(kN)
底面裂隙水压力:
0.0(kN)
给定安全系数:
1.150
结构面正压力:
4378.4(kN)
结构面长度:
26.9(kN)
下滑力:
4378.4(kN)
kT-Ntg觯_2804.3
计算c值:
104.4(kPa)
反演结果按滑坡处于暂时稳定状态,ks=1.15。
φ=27°。
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表4.5.1,结构面抗剪强度指标标准值范围为:
φ=27°~35°,c=90~130kPa。
结合地区经验及相关参数则:
岩体结构面的抗剪指标为:
φ=27°,c=100kPa。
6断面:
[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:
阳光花园边坡支护反演计算
边坡高度:
32.000(m)
结构面倾角:
60.0(°)
结构面内摩擦角:
30.0(°)
[坡线参数]
坡线段数1
序号水平投影(m)竖向投影(m)倾角(°)
14.00032.00082.9
[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)
10.00021.0300.0
-----------------------------------------------------
[计算结果]
-----------------------------------------------------
岩体重量:
4863.7(kN)
水平外荷载:
0.0(kN)
竖向外荷载:
3000.0(kN)
侧面裂隙水压力:
0.0(kN)
底面裂隙水压力:
0.0(kN)
给定安全系数:
1.150
结构面正压力:
3931.8(kN)
结构面长度:
37.0(kN)
下滑力:
6810.1(kN)
kT-Ntg_5561.6
计算c值:
150.5(kPa)
反演结果按滑坡处于暂时稳定状态,ks=1.15。
φ=30°。
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表4.5.1表知:
结构面抗剪强度指标标准值范围为:
φ>35°,c>130kPa。
满足要求。
侧岩体结构面的抗剪指标为:
φ=30°,c=150kPa。
根据以上分析及计算结果,可以判定边坡整体稳定性较好。
但边坡稳定,会产生局部崩塌、蠕滑等变形破坏,需对坡面进行加固处理。
2、影响边坡稳定性的因素
⑴地层岩性:
泥质粉砂岩为沉积岩(半成岩),钙质或硅质胶结。
岩土的强度很低。
岩体上对岩体本来的稳定行造成不利。
必须对坡体的强分化的部分削去。
减小坡体的超载。
⑵地形地貌:
该段边坡坡体较陡,形成了高陡的临空面,不利于坡体稳定,易形成局部崩塌。
⑶岩体结构:
经过地调和测绘,该区域内存在三组裂隙。
分别为:
185°∠45°、331°∠76°、275°∠71°。
主导滑坡的裂隙为:
185°∠45°,必须加强支护。
大气降雨:
由于泥质粉砂岩极易受水的侵蚀儿泥化成土。
支护过程中必须考虑将岩面与水的接触阻隔和及时排除岩体内的裂隙水。
并在坡体内布设截排水沟。
3、边坡破坏形式分析
根据边坡现有变形特征分析,目前边坡整体稳定性较好,但是局部浅表崩塌、蠕滑。
若不及时治理,对边坡稳定有很大的影响。
因此,本边坡应尽快进行加固处理,减少外界对岩体的影响。
五、边坡支护方案的选择
(一)支护设计目标
1、坡面设置排水系统:
排水通畅,保证地表水不渗入不稳定边坡体内。
2、坡面保护:
增强坡体硬质结构面的抗剪强度指标,且要防止岩层风化和阻断外界水对岩体的影响。
5、一般坡面加固:
在坡面施工构造锚杆,挂网喷护。
保证坡面不被二次风化。
(二)方案选择
根据地层结构特点及周边环境:
1.DE和GH段
此区域内岩体完整,节理裂隙不发育。
整体基本稳定。
周边环境简单。
没有不利于边坡不稳定的因素存在。
2.ABCD段
坡高在0~32米,岩体完整。
一组主导滑坡的裂隙为:
185°∠45°。
坡体的超载部分较高。
对整体稳定性有一定的影响。
3.EFG段
坡面高度处于区域内最高,岩体完整,节理裂隙不发育。
但是,别墅区以上超载很大。
4.GH段
坡高在0~30米,岩体完整。
一组主导滑坡的裂隙为:
185°∠45°。
坡体的超载部分较高。
对整体稳定性有一定的影响。
与ABCD段的状况基本相同。
5、别墅区的洞室支护
为了保证ABCD段地质相对较差区域内住户的财产安全和减轻居民的心里压力。
对变形较大的1#、3#、4#和5#洞室采取严格的支护措施。
以上支护方案经济、安全可靠、施工工期较短。
六、边坡支护设计说明
(一)岩土设计参数选取
根据地区工程实践经验,支护设计相关地层的岩土设计参数取值如下:
支护设计参数表1
支护段
土层
名称
地基土承载力特征值fa(kPa)
容重γ
(kN/m3)
凝聚力C(kPa)
内摩擦角φ(°)
DE段、EFG段
泥质
粉砂岩
900
21
150
30
ABCD段、GH段
泥质
粉砂岩
900
21
100
27
(二)边坡安全等级确定
根据规范规定,结合周边环境、工程地质条件与水文地质条件,综合确定本边坡重要性等级为一级。
本边坡工程为永久边坡。
(三)支护结构设计说明
1.DE段为
类支护区,支护参数如下:
喷锚支护:
分别采用挂网喷锚。
设计系统锚杆间距为5m×5m,锚杆长采用3m和6m,系统锚杆长6m,间距为5m×5m;构造锚杆长3m,间距为5m×5m。
系统锚杆与构造锚杆呈梅花桩布置。
锚杆倾角150,锚杆孔径为150mm,钢筋网采用φ6@200×200,加强筋采用φ14,水平和纵向双向布置,喷射混凝土厚度为15cm。
截排水设计:
坡面按5m×5m布置泄水孔(在锚杆孔中间布设),排水管采用Φ75的PVC管,长度500~600mm。
伸缩缝:
为了便于施工和释放结构在使用过程中的不同外界压力,每15~20米设置伸缩缝。
2.EFG段为
类支护区,支护参数如下:
喷锚支护:
分别采用挂网喷锚。
设计系统锚筋束结合构造锚杆支护,间距为2.5m×3m,锚筋束长3~15m,构造锚杆长3m和6m,锚杆倾角150,锚杆孔径为150mm,钢筋网采用φ6@200×200,加强筋采用φ14,水平和纵向双向布置,喷射混凝土厚度为15cm。
截排水设计:
坡面按2.5m×3m布置泄水孔(在锚杆孔中间布设),排水管采用Φ75的PVC管,长度500~600mm。
伸缩缝:
为了便于施工和释放结构在使用过程中的不同外界压力,每15~20米设置伸缩缝。
削坡设计:
为了减轻坡体的负载,使坡体的安全系数有更大储备。
本段坡体削到463.4m的高程。
3.ABCD段为
类支护区,支护参数如下:
喷锚支护:
分别采用挂网喷锚。
设计锚杆间距为3m×3m,锚杆长6~12m,构造锚杆长3m,锚杆倾角200,锚杆孔径为150mm,钢筋网采用φ6@200×200,加强筋采用φ14,水平和纵向双向布置,喷射混凝土厚度为15cm。
截排水设计:
坡面按3m×3m布置泄水孔(在锚杆孔中间布设),排水管采用Φ75的PVC管,长度500~600mm。
在离坡面1米处修建一条截水沟,截面尺寸为400×300mm。
伸缩缝:
为了便于施工和释放结构在使用过程中的不同外界压力,每15~20米设置伸缩缝。
削坡设计:
本段边坡的岩土地质条件较差。
坡体在别墅区以上的堆载过大。
为了减轻坡体的负载,使坡体的安全系数有更大储备。
4.GH段为
类支护区,支护参数如下:
喷锚支护:
分别采用挂网喷锚。
设计锚杆间距为3m×3m,锚杆长6~12m,构造锚杆长3m,锚杆倾角200,锚杆孔径为150mm,钢筋网采用φ6@200×200,加强筋采用φ14,水平和纵向双向布置,喷射混凝土厚度为15cm。
截排水设计:
坡面按3m×3m布置泄水孔(在锚杆孔中间布设),排水管采用Φ75的PVC管,长度500~600mm。
在离坡面1米处修建一条截水沟,截面尺寸为400×300mm。
伸缩缝:
为了便于施工和释放结构在使用过程中的不同外界压力,每15~20米设置伸缩缝。
5、别墅区的洞室支护
在别墅区的1#、2#、3#、4#和5#洞室,C3O钢筋混凝土衬砌。
环筋采用φ20@200,纵筋采用φ16@250,双层布设。
采用φ8@250的连接筋连接。
形成拱形(长方形)网。
浇筑C30混凝土。
3#洞室的附属洞室,采用C15的毛石混凝土加横径向及竖向立体的钢筋(φ20@300)笼加固。
6、建议事项:
a、对于别墅区侧的坡面,建议喷射混凝土,保护坡面进一步风化和隔断水的侵蚀。
b、坡顶平台施工绿化带。
参照《中南标标准图集》(05zj201)平屋顶防水的要求施工。
c、别墅区内的排水沟需检查,是否有漏水及排水不畅的部位,并进行修补。
七、施工方法及材料要求
喷锚支护施工方法及材料要求
1、材料:
直径10mm以下钢筋为(φ),钢筋种类为HPB235,fyk=235N/mm2,fk=210N/mm2;其它钢筋为(Φ),钢筋种类为HRB335,fyk=335N/mm2,fk=300N/mm2。
锚筋束采用3根Φ28的钢筋;系统锚杆采用1根Φ28的钢筋,构造锚杆采用1根Φ20的钢筋,,按照图纸的设置角度α=15°或20°,锚筋束长3~15m,锚杆长3~12m。
锚筋束、锚杆孔径为150mm,网片加强筋为Φ14;锚筋束每隔1米点焊成一束。
2、水泥采用强度为42.5MPa的普通硅酸盐水泥。
砂为坚硬的中粗砂,含泥量小于3%,含水率5~7%。
粗骨料为碎石或卵石,粒径分别按喷射砼或普通砼选用。
3、截水沟采用砖砌筑,并按图施工。
4、喷射砼强度等级为C20,必须保证喷射混凝土的质量。
洞室衬砌的施工方法及材料要求
1、材料:
直径10mm以下钢筋为(φ),钢筋种类为HPB235,fyk=235N/mm2,fk=210N/mm2;其它钢筋为(Φ),钢筋种类为HRB335,fyk=335N/mm2,fk=300N/mm2。
侧墙和仰拱用C30混凝土浇筑。
3#洞室用C15的毛石混凝土填筑。
八、施工注意事项
喷锚支护施工注意事项
1、锚杆为全粘接结锚杆,采用全程注浆,注浆材料采用水泥比砂为1:
1,水灰比为0.38~0.45,加入适量的速凝剂、早强剂,水泥采用强度为42.5MPa的普通硅酸盐水泥,砂径不大于2.5毫米,注浆压力控制在0.5~1MPa。
2、锚杆每2米设置固定支架,保证锚杆对中。
3、边坡面上按锚杆的中心位置布设排水孔,泄水管采用φ75的PVC管,长度500~600mm,外倾不小于5%,泄水孔进水侧绑扎反滤网。
4、喷射混凝土面板厚度150mm,混凝土强度等级为C30。
锚杆与加强筋的焊接长度为10~20d。
5、喷射混凝土面板宜沿边坡纵向每15~20m的长度分段设置竖向伸缩缝。
九、支护结构的试验与检测
1、喷射混凝土试块数量每300m2取一组,每组试块不少于3块,制作试块时将试模底面紧贴坡面从侧面喷入混凝土。
2、浆体强度试块每100根锚杆不少于一组,每组试块砂浆为3块,水泥净浆为6块。
每项工程试块不少于二组。
3喷射混凝土厚度可通过凿孔检查,检查后应砂浆补平,厚度平均值应大于设计厚度,最小值应不小于设计厚度的95%。
混凝土的检测严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002。
十、边坡支护施工流程
(一)主要施工工序
边坡支护施工流程为:
①清理坡面,②喷射5cm的混凝土,③施工锚杆(锚筋束),④进行灌浆,
布设钢筋网,喷射10cm的混凝土,
施工排水孔。
十一、边坡环境监测
(一)监测目的
鉴于该边坡的地质条件和环境条件,为确保该项目安全、顺利地完成,在路基边坡支护施工过程中,必须采用信息法施工。
即运用多手段的联合监测,加强施工过程中的信息管理,做到定时监测,即时反馈。
(二)监测项目
在监测过程中,采用工程测量、工程测试及目测三种手段相结合的方法进行监测,并对相关数据进行综合分析,排除外界因素和监测系统的偶发性误差,从而提供精确的、可靠的、科学的监测数据。
施工期间,每天应有专人进行现场观测,观测中可使用常用的度量器具对路基边坡可能出现的裂缝、坍塌等现象的发生、发展进行测定,作出详细记录。
监测项目包括:
⑴坡体的沉降及位移变形;
⑵坡体周边土体的沉降及位移;
注:
在边坡支护工程施工及边坡后期维护一段时期内,应委托有相应资质的第三方单位按相关规范要求进行边坡变形长期监测,实施信息化施工和维护。
十二、其它事项
边坡施工应采用信息化进行施工,发现问题及时处理。
未尽事宜请按照施工图纸、设计文件,国家施工及验收规范和有关规定执行。
对于边坡节理裂隙发育的地段,必须做灌浆加固,并进行试验。
有条件灌浆的地段必须通知设计调查现场岩体节理裂隙发育情况,并取得相关注浆施工试验参数后,补充灌浆施工图。
未见事宜严格按照相关规范进行。
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