高速公路邊坡防護畢業(yè)設計.doc

高速公路邊坡防護畢業(yè)設計首先對邊坡進行穩(wěn)定性分析，判定該邊坡的穩(wěn)定程度，再根據(jù)工程勘察報告和相關資料，進行了抗滑樁的設計計算，得出了本工程的設計結果。完整詳細，有很好的參考價值。目 錄第一章 緒論1.1 本課題研究的目的和意義1.2國內外的研究及發(fā)展現(xiàn)狀1.3 邊坡穩(wěn)定性分析方法1.4常見邊坡工程治理措施介紹1.5技術方案1.6技術路線第二章 工程簡介2.1 工程概況2.2邊坡工程治理措施分析2.3 結論建議第三章 邊坡穩(wěn)定性計算3.1 邊坡計算公式3.2 滑坡推力計算第四章 支擋結構設計4.1支擋結構設計4.2抗滑樁設計方案4.3植被護坡4.4邊坡排水和防滲設計第五章 施工技術5.1施工準備及平面布置5.2抗滑樁施工5.3植生帶施工5.4排水設施施工第1章 緒論1.1 課題研究的目的和意義 隨著我國經濟的發(fā)展，全國的工程建設突飛猛進，公路建設發(fā)展生機勃勃。隨著公路建設的不斷偏遠化，公路基礎環(huán)境越顯復雜，公路開挖造成的邊坡穩(wěn)定性及其邊坡支護安全已成為公路施工時不可忽視的重要環(huán)節(jié)，應予以高度重視。 在大量的工程實踐過程中，大都存在對邊坡工程病害特征和性質認識不清，治理工程措施不力等諸多問題，常常會造成邊坡工程的變形和破壞?；蛞蛑卫矸桨高^于保守，造成不必要的浪費。因此，預測邊坡失穩(wěn)的破壞時間、規(guī)模，以及危害程度，事先采取防治措施，減輕地質災害，達到滿足經濟合理和安全可靠的雙重目標。 1.2 國內外的研究及發(fā)展現(xiàn)狀交通運輸是影響我國經濟發(fā)展的重大因素，公路運輸在交通運輸中扮演著重要的角色。隨著公路建設的大規(guī)模化，公路建設越發(fā)向地質條件復雜的地區(qū)發(fā)展，邊坡問題也成為了公路建設不可避免的重要問題。我國于20世紀50年代對邊坡問題開始重視并對其進行研究，當時鐵路部門在修建寶成鐵路過程中遇到了嚴重的高邊坡問題。由于對地質條件復雜性的認識不夠深刻，對地質工作不夠重視，技術力量薄弱等，采用大量爆破開挖土石方工程而造成了大量的高邊坡病害。到20世紀60-70年代，我國在經歷的挫折之后對邊坡穩(wěn)定性研究進入了重要的發(fā)展階段，人們通過對邊坡問題的深入理解與探究，認識到邊坡問題的演變是一個累進性變形破壞的過程，并且認識到，對于邊坡問題的研究必須將地質分析與力學機制分析兩者緊密結合起來。在這一階段時間，Morgenstern-Price法(1965)、Spencer(1967)、Sarmar法(1973)和不平衡推力傳遞系數(shù)法等的相繼出現(xiàn)促進了極限平衡法的發(fā)展。與此同時，我國著名水利水電專家潘家錚提出了滑坡極限分析的兩條基本原理，即極大值原理和極小值原理，對穩(wěn)定性分析力學原理進行了總結并使其得到了發(fā)展。1978年張?zhí)鞂毻ㄟ^對瑞典法建立的簡單土坡穩(wěn)定系數(shù)函數(shù)的數(shù)值的深入分析，將最危險滑弧的變化規(guī)律全面的歸納了出來。與以上方法一起被運用于邊坡穩(wěn)定性分析的方法還有限單元法(Goodman, Taylor, Brelcke, 1968； O.Zienkiewicz, 1968等)、離散元法(Cundall , 1971)等數(shù)值分析方法被用于邊坡穩(wěn)定性分析，為定量評價邊坡的穩(wěn)定性創(chuàng)造條件，從而使邊坡穩(wěn)定性研究講入模式機制和作用過程研究成為可能。進入20世紀80年代以來，邊坡穩(wěn)定性研究的理論、方法及實踐得到不斷深入發(fā)展并且逐漸趨于完善，邊坡穩(wěn)定性研究仍是巖石力學界、工程地質界研究的熱點。分析方法、分析手段都得到了長足發(fā)展，極限平衡分析方法得到不斷的完善。近年來，隨著傳統(tǒng)方法的不斷完善和新的分析方法的興起，極大地豐富了邊坡穩(wěn)定性分析方法。在不斷的發(fā)現(xiàn)解決問題的過程中人們對公路建工程中遇到的邊坡問題有了較深入的認識，但是在新的工程中遇到邊坡問題仍然需要認真的分析進行處理，常常會有由于工程設計人員對地質情況了解不足而導致邊坡失穩(wěn)的事故發(fā)生。在綜合監(jiān)測技術應用方面，需要進一步推廣自動化的監(jiān)測技術和信息反饋系統(tǒng)，便于形成簡潔有效的監(jiān)測機制和綜合分析的方法。因此邊坡的穩(wěn)定性分析方法將朝著更加新的理論、新的方法、新的技術邁進，更能將安全可靠和經濟效益雙目標結合在一起，更進一步的滿足人類的需求。1.3邊坡穩(wěn)定分析方法在滑坡穩(wěn)定性分析方面，經過上百年的發(fā)展已經形成了幾種比較成熟的理論，現(xiàn)在比較常見的穩(wěn)定性分析方法有瑞典圓弧法、瑞典條分法、畢肖普法、簡布條分法、傳遞系數(shù)法等，下面就這幾種方法做一下簡單的介紹。1.3.1 整體圓弧法：適用范圍，對于均質簡單坡，假定土坡失穩(wěn)破壞時滑動面為一圓柱面，將滑動面上的土體視為剛體，并以其為脫離體，分析在極限條件下其土作用的各種力，而以整個圓弧面上的平均抗剪強度與平均剪應力之比來定義土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)。1.3.2 畢肖普條分法：適用范圍，假定各土條底部滑動面上的抗安全系數(shù)相等，取單位長度土坡按平面應變問題計算。優(yōu)點，畢肖普條分法考慮了土體兩側的作用， 忽略了條塊間的切向力的影響，相比瑞典條分法要更合理些，因此在國內外被廣泛使用，并且隨著研究的加深，畢肖普法得到不斷的改進完善。1.3.3 傳力系數(shù)法亦稱為不平衡力法，其基本假定 1）滑坡體不可壓縮并作為整體下滑，不考慮條塊之間的擠壓變形。 2）條塊之間只傳遞推力不傳遞拉力，不出現(xiàn)條塊間的拉裂。 3）快間作用力（即推力）以集中力表示，它的作用線平行于前一塊的滑面方向，作用在分解面的中點。 4）垂直滑坡主軸單位長度（一般為1m）寬的巖體作計算的基本斷面，不考慮條塊兩側的摩擦力。1.4 常見邊坡工程治理措施介紹1）放緩邊坡放坡措施是邊坡處治工程中最常見的措施，也是邊坡處理中的首選措施。放緩邊坡通過削掉一部分不穩(wěn)定的邊坡巖土體，放緩邊坡的坡度，提高邊坡的穩(wěn)定性。削坡開挖前首先要做好施工測量，通過測量開挖前的原始地形和施工時對開挖斷面圖和地形圖進行放樣，控制好土方工作量。在開始施工前，要對場地進行清理，清除掉坡面上的雜草、雜物、樹木等，然后根據(jù)設計要求，按設計坡度采取挖除的方法進行削方和坡面整形。2）支擋措施邊坡工程中常見的支擋措施有抗滑樁和擋土墻等。1、抗滑樁抗滑樁是承受滑坡推力、土體抗力等水平作用力為主的柱形構件，樁體常采用大截面鋼筋混凝材料，以達到穩(wěn)定巖土體的目的。抗滑樁的設置應保證提高滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)達到規(guī)定的安全值，滑坡體不越過樁頂或從樁間滑動，不產生新的深層滑動?？够瑯兜钠矫娌贾谩堕g距、樁長和截面尺寸等等的確定，要考慮施工的可行性和施工方便、經濟、合理。根據(jù)抗滑樁的設置原則，抗滑樁的一般設計內容為：對抗滑樁進行剖面布置：抗滑樁一般布置在滑坡體較薄、錨固段地基強度較高的滑坡前緣抗滑地段?？够瑯兜臉堕L宜小于35m，對于滑面埋深大于25m的滑坡，采用抗滑樁時，要充分論證其可行性。 樁的平面布置：抗滑樁的平面布置一般布置成一排，可以是直線型的，也可以是曲線的，一般要求與滑體的滑動方向垂直。樁的間距根據(jù)滑坡推力的大小、滑體土的密度和強度、樁的截面大小、樁的長度和錨固深度以及施工條件等因素來確定。一般采用的樁間距為6m10m。對于較潮濕的滑體和較小截面的樁，也可按品字形或梅花形多排布置。 樁的截面形狀：混凝土抗滑樁的截面形狀有矩形和圓形等，挖孔樁多采用矩形截面。當截面形狀難以確定時，應采用圓形樁。 其他布置：在樁間增設鋼筋混凝土擋土板，構成樁和板組成的樁板式抗滑樁可以增加支擋斜坡的穩(wěn)定性，防止受荷段樁間土體下滑。在重要建筑區(qū)，抗滑樁之間應用鋼筋混凝土聯(lián)系梁聯(lián)接，以增強整體穩(wěn)定性。2、擋土墻擋土墻是用來支撐山坡土體或人工填土以防止土體變形失穩(wěn)的一種構造物。在道路工程中，擋土墻廣泛用于支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等，也常用于整治塌方、滑坡等路基病害。在自然營力和附加荷載等人為因素的影響下，路基的穩(wěn)定狀態(tài)處于不斷變化之中，為保證路基穩(wěn)定，常采用一些加固措施，如改良邊坡或地基的土質和設置支擋建筑物等。擋土墻就是其中之一，它的功能是抵抗土體的側壓力，防止墻后土體坍塌。墻身靠填土（或山體）一側為墻背，大部分外露的一側稱墻面，墻的頂面部分稱為墻頂，墻的底面部分則稱為墻底，墻背與墻底的交線稱為墻踵墻面與墻底的交線稱為墻趾。墻背與豎直面的夾角稱為墻背傾角，一般用表示；工程中常用單位墻高與其水平長度之比表示，及可表示為。墻踵到墻頂?shù)拇怪本嚯x稱為墻高，用表示。此外，為計算土壓力而采用的名稱有地面傾角、墻背摩擦角（即墻背與填土間的摩擦角）。3）加固措施巖土體的加固措施是對巖土體本身的破碎結構進行整體加固或者是將滑動體和未滑動土體進行聯(lián)接加固，從而達到穩(wěn)定巖土體的目的。目前常用的巖土體加固措施有灌漿加固、錨桿加固、土釘加固、預應力錨索加固等。1、灌漿加固灌漿加固主要用于坡體較為破碎、節(jié)理裂隙較為發(fā)育的邊坡工程中，是一種深層加固方法。施工時用壓力往邊坡坡體中灌漿，通過壓力的作用，灌漿液可以通過鉆孔壁周圍切割的節(jié)理裂隙向四周滲透，從而將破碎巖土體膠結成一個整體。同時，砂漿柱也可對破碎邊坡巖土體起到螺栓連接作用，整體提高坡體穩(wěn)定性。2、錨桿加固錨桿加固主要用于具有軟弱地層或者坡體比較破碎的邊坡，是一種中淺層加固方法。錨桿加固通過將受力拉桿埋入地層，與巖土體形成螺栓的作用，從而充分發(fā)揮巖土體的能量，調用和提高巖土的自身強度和自穩(wěn)能力，減輕結構自重，達到節(jié)約工程材料，確保施工安全的目的。3、土釘加固土釘加固適用于軟質巖石邊坡或土質邊坡，通過向破體內打入足夠數(shù)量的土釘，對邊坡進行加固。土釘加固具有短而密的特點，因而是一種淺層的加固方式。4、預應力錨索加固預應力錨索加固可用于邊坡較高、坡體可能的潛在破裂面位置較深的情況，是一種深層加固技術，現(xiàn)在廣泛應用于高邊坡加固工程中。在高邊坡加固工程中，預應力錨索加固相比于其他加固措施，具有更為明顯的優(yōu)勢：受力可靠；作用力可均勻分布于需加固的邊坡上，對地形、地質條件適應力強，施工條件易滿足；主動受力；不需要放炮開挖，不會擾動和破壞坡體，有利于維持坡體本身的力學性能不變；施工迅速。4）排水工程邊坡工程中的排水設計包括地表排水設計和地下排水設計。1、地表排水設計地表排水工程應根據(jù)滑坡的規(guī)模、范圍及其重要程度，準確，合理地選定某一降雨頻率作為計算流量的設計標準，將大于設計標準或在非常情況下是工程仍能發(fā)揮其原有作用的安全標準，作為校核標準。地表排水主要通過開挖排水溝實現(xiàn)。排水溝的截面形式分為矩形、梯形、復合型及U型等。由于梯形、矩形斷面的排水溝便于施工，而且維修起來也較為方便，同時具有較大的水力半徑和輸移力，因此在邊坡排水設計中應優(yōu)先考慮。2、地下排水設計如果滑坡體表層有積水濕地和泉水露頭時，可將排水溝做成滲水盲溝，伸進濕地內，達到疏干濕地內上層滯水的目的。滲水盲溝應采用不含泥的塊石、碎石填實，兩側和頂部做反濾層。5）土工格室植草護坡設計土工格室植草護坡是指在展開并固定在坡面上的土工格室內填充改良客土，然后在格室上掛三維植被網，進行噴播施工的一種護坡技術。利用土工格室為草坪植物生長提供穩(wěn)定、良好的生存環(huán)境。采用土工格室植草，可使不毛之地的邊坡充分綠化，帶孔的格室還能增加坡面的排水性能。土工格室植草護坡設計需先進行坡面布置設計及排水施工設計，根據(jù)設計要求，進行土工格室施工設計及選擇良好的回填客土，最后進行三維植被網施工設計，并做好前期養(yǎng)護方案。1.5技術方案：1.1在設計之前，首先了解了關于邊坡支護的各種方案，查看資料，例如邊坡工程處治技術、公路邊坡穩(wěn)定技術、公路邊坡防護與治理等，對邊坡工程進行初步了解； 1.2 仔細閱讀勘查報告，了解工程地質情況，確定邊坡巖土體參數(shù)；1.3 根據(jù)巖土體情況初步選取兩種方案支擋方案； 1.4 經過方案比選之后確定支擋方案， 進行設計和驗算1.5 進行施工組織設計，繪出施工圖1.6 技術路線第2章 工程簡介2.1 工程概況（1）自然條件xx互通是xx高速一個重點工程，其中A匝道橋下穿主線，設計為雙向4車道，整體式橋梁，橋面寬15.5m，鋼筋混凝土預應力現(xiàn)澆箱梁（1230m），采用樁基礎，樁長30m；橋梁里程樁號為AK0+770AK1+130，全長360米，是本互通區(qū)的重要構造物。橋址區(qū)行政隸屬于陜西省仁懷市xx鄉(xiāng)櫻桃灣村。xx互通A匝道橋位于寬緩沖溝及緩斜坡中部，由于施工過程中對斜坡中上部進行臨時棄土堆載，致使斜坡發(fā)生蠕動變形，地表出現(xiàn)諸多拉張、剪切裂縫，進而導致已經開挖完成的A匝道橋梁3號墩樁孔發(fā)生擠壓變形，水泥護壁顯著破壞，橋梁樁基暫無法灌注，嚴重威脅橋梁施工和運營安全，因此需及時對橋址區(qū)工程性滑坡進行專項勘察，并進行合理的治理。（2）工程地質條件1）地形地貌勘查區(qū)地貌單元屬于構造剝蝕低中山區(qū)山間溝谷。該區(qū)地形起伏較大，植被較發(fā)育；滑坡堆積體溝谷中部。堆積體前后緣地面高程720-755米，相對高差約35米。2) 地質構造該區(qū)處于茅臺向斜北翼，地層南傾，巖層產狀較平緩，地層穩(wěn)定，無大斷裂通過，也無新構造運動跡象，區(qū)域穩(wěn)定性較好, 巖層產狀170。40。3） 地震根據(jù)歷史記錄，勘察區(qū)內地震強度較小，地震頻率不高，無破壞性地震，屬于輕震區(qū)。根據(jù)中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2001)，地震加速度0.05g，峰值頻譜周期0.35s，地震基本烈度為度。4）地層巖性根據(jù)1：1000地質調繪和鉆孔資料揭露，勘查區(qū)地層如下：雜填土（Q4me）：雜色，主要為附近邊坡開挖堆積土石，含25%左右碎、塊石，干燥，硬塑。粉質粘土（Q4el+dl）：褐黃色，土質不純，結構較致密，約含10%左右小礫石，塊徑2-10mm。稍濕，硬塑，粉質粘土（Q4el+dl）：灰褐色，土質均勻，質純，夾少量小礫石，稍濕，軟塑硬塑。滑帶土（Q4del）：滑坡體中后部為殘積土與全風化巖界線錯動，殘積土見明顯擠壓跡象，巖芯呈層狀、餅狀，稍濕、硬塑；滑坡體中前部為殘積土層間錯動，殘積土見略顯擠壓跡象，巖芯見輕微揉皺，稍濕，軟塑硬塑。全風化泥巖（J1-2zl）： 紫紅色-棕紅色，原巖風化劇烈，結構、構造完全破壞，巖芯破碎，呈土狀，手捏易碎。強風化泥巖（J1-2zl）： 紫紅色-灰綠色，泥質結構，中厚層狀構造，巖芯呈碎塊狀-短柱狀，錘擊易碎。中風化泥巖（J1-2zl）：紫紅色，泥質結構，中厚層狀構造，巖芯呈短柱狀，節(jié)長1015cm，夾少量短柱狀，局部夾碎塊狀，未揭穿。5） 地下水及地表水1、地表水該區(qū)區(qū)地表水不發(fā)育，但長時間降雨或暴雨期間，山坡地表水匯集沿坡面及沖溝徑流，地表水沿山坡及沖溝匯集、徑流，為瞬時短時性水流。根據(jù)附近構筑物水質分析結果：該橋址區(qū)地表水對混凝土不具腐蝕性。2、地下水橋址區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水?；鶐r裂隙水不均勻地賦存于泥巖的裂隙中，地下水位埋深較深，水量較小，地下水埋深15-19米。地下水沿基巖層面、裂隙面滲透，受大氣降水影響較大。強中風化泥巖富水性弱、導水性弱。綜合分析，水量總體較小，對擬構筑物影響較小。根據(jù)附近構筑物水質分析結果：該區(qū)地表水對混凝土不具腐蝕性。2.2 邊坡工程治理措施分析根據(jù)場地工程地質、水文地質條件，結合邊坡的現(xiàn)狀，按 “技術先進、經濟合理、安全可靠、方便施工、一次根除、不留后患”的原則，建議采用如下治理措施，且其邊坡整治后的穩(wěn)定系數(shù)應1.30（按平面滑動法）。（1）邊坡區(qū)、區(qū)采用矮擋墻結合放坡、坡面噴射混凝土；邊坡、區(qū)采用巖石錨噴支護或錨桿擋墻聯(lián)合支護，逆作法施工，錨固段應穿過潛在滑動面一定深度。（2）在邊坡頂修砌截水溝、坡腳修砌排水溝，做好地表水管理及排放工作。（3）從施工開始起，堅持進行邊坡的變形觀測及監(jiān)測，以便掌握和預測邊坡的變形情況而采取應對措施。2.3 結論建議1、該滑坡為一工程堆載、爆破引發(fā)的中淺層推移式塑性土質圓弧形滑坡?；露逊e體長140 m，寬60 m，厚度6-15 m，堆積體70000m3。，2、綜合分析認為該滑坡體目前處于擠壓變形階段，穩(wěn)定性差，滑動面已經大面積形成。3、綜合分析，建議采取：天然=18.3 C=19 =13.6；飽和=19.7 C=15.1 =10.8，作為設計指標。4、考慮極端不利工況堆積體穩(wěn)定性，建議采用抗滑樁設防，確保2井、3井及4井墩安全。設計參數(shù)經由計算取得。5、建議D匝道路基西側邊坡設置抗滑措施，防止堆積體后緣邊坡失穩(wěn)導致路基滑塌，確保D匝道其穩(wěn)定性。6、建議加強坡面攔、排水設置，防止坡面滲水軟化滑動面，導致繼續(xù)變形、滑動。第三章 穩(wěn)定性計算滑坡穩(wěn)定性計算的主要內容就是滑坡推力的計算，目前，計算滑坡推力的方法比較多，應用較多的如瑞典條分法、畢肖普法、傳遞系數(shù)法、分塊極限平衡法、詹布法等，其中傳遞系數(shù)法是驗算山區(qū)土層沿巖面滑動最常用的邊坡穩(wěn)定驗算方法，本設計即采用傳遞系數(shù)法進行邊坡穩(wěn)定性計算。3.1 邊坡計算公式3.1.1傳力系數(shù)法計算公式 穩(wěn)定系數(shù)： 傳遞系數(shù)： 其中，j=i第i條塊滑體抗滑力(kN/m)： 第i條塊滑體下滑力(kN/m)： 第i條塊單寬滲透壓力(kN/m) ，作用方向傾角為 ： 第i條塊滑體滑動面法線上的反力(kN/m)： 第i條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)： 式中：穩(wěn)定系數(shù)；第i塊段滑體所受的重力（KN/m）；作用于第i塊段的抗滑力（KN/m）；第