邊坡工程 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)

1、邊坡工程課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)葉四橋 編重慶交通大學(xué)2015年2月一、課程設(shè)計(jì)的目的依據(jù)地質(zhì)工程專(zhuān)業(yè)教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃要求，本課程設(shè)計(jì)的目的在于鞏固和加深邊坡工程課程教學(xué)所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，以及工程思維、規(guī)范應(yīng)用、繪圖、編制報(bào)告和實(shí)際操作動(dòng)手能力。使學(xué)生掌握一般邊坡支擋結(jié)構(gòu)分析、計(jì)算、方案擬定、工程圖繪制、工程量計(jì)算和施工組織設(shè)計(jì)等技能。二、任務(wù)和要求本本課程設(shè)計(jì)取材于巫山-巫溪公路改擴(kuò)建工程，選擇了一段邊坡路段，為巖質(zhì)深路塹邊坡。為教學(xué)需要進(jìn)行了適當(dāng)?shù)木?jiǎn)，要求學(xué)生在學(xué)完邊坡工程課程后對(duì)該段邊坡進(jìn)行系統(tǒng)方案論證、比選和施工圖設(shè)計(jì)。因課時(shí)關(guān)系，對(duì)于該邊坡學(xué)生可選擇單

2、側(cè)邊坡進(jìn)行設(shè)計(jì)，支擋方案選擇一種做至施工圖設(shè)計(jì)深度。設(shè)計(jì)成果及提交文件：1、最終設(shè)計(jì)報(bào)告及計(jì)算書(shū)。2、邊坡支擋設(shè)計(jì)方案平、立、剖面圖。3、排水、支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖及必要的大樣圖。三、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1工程概況擬建路段位于重慶市巫溪縣安子平，位于現(xiàn)有公路左側(cè)約38m，起止里程為K96+530K96+690，全長(zhǎng)160m，設(shè)計(jì)路面凈寬7.50m，設(shè)計(jì)為二級(jí)公路，線(xiàn)路呈，設(shè)計(jì)縱坡3.5%4.4%，比現(xiàn)有公路坡度小，地面高程為753.0m767.50m，設(shè)計(jì)起止路面高程為745.40m752.165m，最大挖方高20.586m，最小挖方高 5.63m。2工程地質(zhì)條件2.1地形地貌本區(qū)屬構(gòu)造剝蝕中低山斜坡、陡坡

3、地帶，地勢(shì)總體南高北低，地面高程為753.0m767.50m，斜坡坡向320330，坡度3035，局部達(dá)40，斜坡頂部較緩，呈階梯狀平臺(tái)，上部較緩，現(xiàn)被墾為旱地，區(qū)內(nèi)基巖出露零星，擬建區(qū)植被發(fā)育。2.2 地層巖性擬建路段出露地層有第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4dl+el）及三疊系上統(tǒng)須家河組（T3xj）砂巖、碳質(zhì)泥巖，現(xiàn)分述如下：2.2.1碎石土（Q4dl+el）：黃褐色、灰褐色，松散，稍濕，主要由粉質(zhì)粘土、碎石、塊石不均勻混合組成，碎石含量約50%60%，成分以砂巖為主，呈強(qiáng)風(fēng)化狀態(tài)，粒徑一般28cm，棱角狀，粉質(zhì)粘土含量約40%50%，呈可塑狀，區(qū)內(nèi)均有分布，層厚2.20m5.90m。砂巖（T

4、3xj）：主要由長(zhǎng)石、石英組成，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，按風(fēng)化程度可分強(qiáng)弱風(fēng)化兩亞層，現(xiàn)分述如下：1強(qiáng)風(fēng)化砂巖：灰白色，節(jié)理裂隙發(fā)育，大部分原生礦物已被破壞，巖心破碎，區(qū)內(nèi)僅在ZK69分布，層厚2.15m。2弱風(fēng)化砂巖：淺灰色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，部分原生礦物已被破壞，巖心較完整，層厚1.95m。3炭質(zhì)泥巖（T3xj）：弱風(fēng)化狀態(tài)，灰黑色，主要由粘土礦物組成，泥質(zhì)隱晶結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，含碳量30%40%，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂面光滑平直，本次最大揭露厚度5.2m16.40m。2.2.3 地質(zhì)構(gòu)造區(qū)內(nèi)構(gòu)造屬朝陽(yáng)-官陽(yáng)背斜南翼，出露三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖、炭質(zhì)泥巖。區(qū)內(nèi)基巖呈單斜產(chǎn)出，走向及傾向沿公路略有變化

5、，產(chǎn)狀為163°54°，主要發(fā)育二組節(jié)理，J1：產(chǎn)狀354°76°，節(jié)理面粗糙，微張，充填泥質(zhì)，間距1條/0.6m ，J2：產(chǎn)狀為321°51°，節(jié)理面光滑平直，閉合，間距1條/0.8m，巖層受二組節(jié)理切割成“X”型。2.4 水文地質(zhì)條件地表水經(jīng)地表調(diào)查及民訪(fǎng)，區(qū)內(nèi)地表水類(lèi)型為大氣降水斜坡面流，雨季時(shí)斜坡面流沿坡面向低洼處排泄，受季節(jié)控制。地下水區(qū)內(nèi)地下水為第四系殘坡積松散層孔隙水、基巖裂隙水，其補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，受季節(jié)控制，區(qū)內(nèi)屬地下水補(bǔ)給區(qū)，本次勘察未揭露到地下水。綜上所述，場(chǎng)地內(nèi)地表水類(lèi)型為大氣降水斜坡面流，地下水類(lèi)型為第

6、四系殘坡積松散層孔隙水、基巖裂隙水，受季節(jié)控制，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。3工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)3.1土層工程特性及巖石物理力學(xué)性質(zhì)評(píng)價(jià)擬建區(qū)上覆殘坡積碎石土層厚2.2m5.90m，無(wú)法取樣做巖土測(cè)試，具有顆粒粗，孔隙率高，具壓縮性、透水性好的特點(diǎn)。下伏三疊系上統(tǒng)須家河組砂巖、碳質(zhì)泥巖，強(qiáng)風(fēng)化層較厚，巖層較破碎，無(wú)法采取樣品測(cè)試，采取弱風(fēng)化炭質(zhì)泥巖做物理力學(xué)測(cè)試，測(cè)試成果為：弱風(fēng)化炭質(zhì)泥巖天然抗壓強(qiáng)度12.41Mpa，飽和抗壓強(qiáng)度8.66Mpa，軟化系數(shù)0.71，屬軟化巖石、極軟巖石。3.2邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)擬建路段屬挖方段，最大挖方高20.586m，最小挖方高 5.63m。區(qū)內(nèi)上覆碎石土層較厚，斜坡頂部土層

7、較厚，向下逐漸變薄，斜坡現(xiàn)狀處于穩(wěn)定狀態(tài)，擬建路段開(kāi)挖到設(shè)計(jì)高程后，邊坡形成上部形成2.0m9.0m的土質(zhì)邊坡，下部形成317m巖質(zhì)邊坡，根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTGD30-2004邊坡分類(lèi)，該邊坡屬類(lèi)邊坡。邊坡開(kāi)挖后兩側(cè)邊坡的穩(wěn)定性分述如下：左側(cè)邊坡：邊坡開(kāi)挖后形成69m的土質(zhì)邊坡，由于斜坡坡度較陡，受地表水沖刷作用斜坡土體易產(chǎn)生滑塌、錯(cuò)落現(xiàn)象；坡頂加載或斜坡開(kāi)挖不斷局部土體易產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。右側(cè)邊坡：邊坡開(kāi)挖后形成25m的土質(zhì)邊坡，斜坡坡度較緩，邊坡高度小，因此公路開(kāi)挖后對(duì)右側(cè)形成的土質(zhì)邊坡影響較小。巖層層面對(duì)邊坡的影響擬建段基巖出露零星，公路開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，下部形成317m巖質(zhì)邊坡，其中Z

8、K68處開(kāi)挖較深，受層面對(duì)兩側(cè)邊坡的影響現(xiàn)分述如下：左側(cè)邊坡：邊坡開(kāi)挖后上部形成417m巖質(zhì)邊坡，坡向?yàn)?34°，巖層產(chǎn)狀163°54°，巖層層面與邊坡呈大角度相交，形成內(nèi)傾結(jié)構(gòu)面，對(duì)邊坡影響小。右側(cè)邊坡：邊坡開(kāi)挖后上部形成27m巖質(zhì)邊坡，坡向154°，巖層產(chǎn)狀163°54°，巖層層面與坡向呈小角度相交，形成順向坡，邊坡坡面形成外傾結(jié)構(gòu)面，巖層較破碎，質(zhì)軟，開(kāi)挖或受激烈震動(dòng)時(shí)易沿層面產(chǎn)生順層滑塌現(xiàn)象。 結(jié)構(gòu)面對(duì)邊坡的影響左側(cè)邊坡：受節(jié)理J1 、J2切割影響，J1 、J2與斜坡呈小角度斜交，形成外傾結(jié)構(gòu)面，邊坡開(kāi)挖后易沿交棱線(xiàn)產(chǎn)生楔形體

9、破壞，但J1 、J2交棱線(xiàn)傾角大于開(kāi)挖傾角，對(duì)邊坡影響小。右側(cè)邊坡：邊坡開(kāi)挖后，節(jié)理J1 、J2與邊坡呈大角度相交，節(jié)理對(duì)右側(cè)邊坡影響小。綜上所述，擬建段右邊坡受層面影響形成順向坡，邊坡開(kāi)挖后易產(chǎn)生順層滑塌現(xiàn)象，為不穩(wěn)定邊坡，建議進(jìn)行支擋措施，左側(cè)邊坡受節(jié)理切割影響易形成楔形體破壞。（坡面、節(jié)理面、巖層面空間關(guān)系祥見(jiàn)赤平面投影圖）3.2.3 路塹邊坡建議支護(hù)方式擬建路段為挖方段，邊坡開(kāi)挖后，根據(jù)兩側(cè)邊坡的穩(wěn)定性分析，現(xiàn)對(duì)兩側(cè)邊坡的支護(hù)方式建議如下：左側(cè)邊坡上部形成的土質(zhì)邊坡較高，開(kāi)挖后易失穩(wěn)，建議采用坡率法放坡，坡率選用1：1.5，并進(jìn)行錨桿支護(hù)措施；下部形成的巖質(zhì)邊坡較高，受節(jié)理裂隙的切割易

10、形成楔形體破壞，建議進(jìn)行分級(jí)放坡處理，建議8m一級(jí)，邊坡坡率選用1：0.8(沿J2放坡)，并進(jìn)行混泥土護(hù)坡措施。右側(cè)邊坡上部土體高度小，對(duì)邊坡影響小，建議坡率法放坡，坡率選用1：1.5；下部形成的巖質(zhì)邊坡受層面的影響，易產(chǎn)生順層滑塌現(xiàn)象，為不穩(wěn)定邊坡，建議進(jìn)行1：0.7（沿層面放坡）坡率法放坡。各巖土設(shè)計(jì)參數(shù)建議值參見(jiàn)表1。表1 邊坡支擋設(shè)計(jì)參數(shù)建議值巖石名稱(chēng)地基容許承載力MPa巖石物理力學(xué)指標(biāo)巖體物理力學(xué)指標(biāo)重度KN/m3抗壓強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度MPa重度KN/m3抗拉強(qiáng)度MPa彈性模量MPa泊桑比基底摩擦系數(shù)（µ）天然MPa飽和MPa強(qiáng)風(fēng)化砂巖0.70/0.4弱風(fēng)化砂巖2.0025.47

11、24.820.601.2220.371.09/0.6強(qiáng)風(fēng)化碳質(zhì)泥巖0.50.3弱風(fēng)化碳質(zhì)泥巖1.524.755.983.7919.80/0.44結(jié)論及建議4.1本次勘察工作方法及工作量均滿(mǎn)足規(guī)范要求，報(bào)告可供設(shè)計(jì)使用。4.2經(jīng)過(guò)工程地質(zhì)測(cè)繪及鉆探揭露，未發(fā)現(xiàn)斷層、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地較穩(wěn)定。4.3場(chǎng)地地震基本烈度VI，工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。4.4挖方段開(kāi)挖時(shí)應(yīng)控制放炮裝藥量，嚴(yán)禁放大炮，建議采用人工開(kāi)挖方法施工。4.5塹坡頂界一定范圍內(nèi)應(yīng)設(shè)置截水溝，防止地表水滲入沖刷地表土體使土層失穩(wěn)。4.6挖方段開(kāi)挖時(shí)宜采用自上而下的施工方法，并即時(shí)作好邊坡防護(hù)。5 地質(zhì)勘察平面圖、剖面圖及鉆孔柱

12、狀圖基礎(chǔ)圖件縮略版見(jiàn)附圖，設(shè)計(jì)計(jì)算另外提供電子版拷貝。四、設(shè)計(jì)依據(jù)及有關(guān)參考資料1.重慶市地質(zhì)災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范（DB50/5029-2004）；2.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2012）；3.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范（GB 50330-2013）；4.室外排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范（GB 50108-2006）；5.砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50003-2012）；6.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2010）；7.錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范（GB 50086-2013）；8.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D302004）；9. 相關(guān)教材、專(zhuān)著及手冊(cè)。五、設(shè)計(jì)程序及提示1 結(jié)合地質(zhì)資料及基礎(chǔ)

13、圖件，進(jìn)行邊坡地質(zhì)條件及形成機(jī)理分析。主要對(duì)邊坡工程地質(zhì)條件，邊坡穩(wěn)定性影響因素，形成機(jī)理，失穩(wěn)可能模式等進(jìn)行深入系統(tǒng)分析，以了解主要考慮因素，為穩(wěn)定性分析和支擋方案做充分準(zhǔn)備。2 進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)。對(duì)于不同巖土介質(zhì)、不同工程地質(zhì)條件的邊坡選擇不同的穩(wěn)定性分析方法有針對(duì)性的穩(wěn)定性分析，分析過(guò)程中應(yīng)注意計(jì)算參數(shù)的選擇，和依據(jù)工程實(shí)際條件進(jìn)行不同工況下的穩(wěn)定性分析與計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，以確定該邊坡是否需要治理。3 選擇支擋結(jié)構(gòu)位置，計(jì)算支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)荷載，擬定2-3個(gè)比選方案。依據(jù)穩(wěn)定性分析和工程地質(zhì)條件選擇適當(dāng)支擋位置，計(jì)算支擋位置荷載，作為支擋結(jié)構(gòu)計(jì)算的輸入條件。4 挑選一個(gè)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算、出圖，做至施工圖深度，并配適當(dāng)圖中說(shuō)明。依據(jù)荷載條件及選擇的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，包括結(jié)構(gòu)內(nèi)力、截面設(shè)計(jì)、配筋計(jì)算、錨固工程設(shè)計(jì)計(jì)算等，依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行工程圖繪制。5 統(tǒng)計(jì)主要工程量。主要包括鋼筋、混凝土、圬工、填挖方、排水等數(shù)量統(tǒng)計(jì)。6完成設(shè)計(jì)說(shuō)明及計(jì)算書(shū)。計(jì)算書(shū)作為設(shè)計(jì)說(shuō)明的附件出現(xiàn)，建議提綱和目錄如下：設(shè)計(jì)說(shuō)明參考目錄1、前言1.1工程地理位置、行政區(qū)劃、坐標(biāo)、交通條件1.2設(shè)計(jì)依據(jù)2、工程概況2.1自然、地質(zhì)環(huán)境條件2.2邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)證及結(jié)論、治理工程設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)3.2支擋工程設(shè)計(jì)工況及參數(shù)的確定3.3支