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贵阳市中天渔安•安井旅游城“未来方舟”D1D3组团边坡支护

贵阳市中天渔安•安井旅游城“未来方舟”D1D3组团边坡支护

本文以对城市高层建筑的边坡稳定性分析为例,详细介绍了该工程的工程概况及水文地质条件和工程地质条件、相关设计参数、土壤、岩石的物理力学性质,分析边坡体中存在的问题和可能会给建筑的安全施工和使用带来的影响。依据相关工程规范,然后根据边坡相关分析

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  • 详细描述

    贵阳市中天渔安•安井旅游城“未来方舟”D1D3组团边坡支护方案

    摘  要
    近年来,随着我国工程建设的迅速发展,边坡工程建设的数量也越来越多。其中主要以道路边坡以及房屋边坡为重。面对边坡治理中复杂的工程地质环境,运用科学的、经济的、合理的边坡支护对有危害边坡进行设计支护以避免其产生滑坡等灾害对我们的工程建设造成危害损失。
    本文以对城市高层建筑的边坡稳定性分析为例,详细介绍了该工程的工程概况及水文地质条件和工程地质条件、相关设计参数、土壤、岩石的物理力学性质,分析边坡体中存在的问题和可能会给建筑的安全施工和使用带来的影响。依据相关工程规范,然后根据边坡相关分析原理及合理的求解步骤,结合实际施工过程,建立主边坡力学分析模型,得出边坡的滑动面、受力分布,在此基础上对主边坡稳定性进行了综合评价,并提出边坡的支护设计方案。对岩层部分,运用格构结合预应力锚索进行防护性支护,对土层部分,对其运用坡率法进行放坡挂网喷浆处理,从而使整个边坡处于永久稳定状态。
    关键词:边坡,滑坡体,潜在滑动面,稳定性分析,支护设计

    前  言
         近年来,随着我国城市化进程的加快,人们在这个城市化过程中遇到了越来越多的各种实际问题。其中尤以城市的基础设施建设为重,而这样的基础设施建设必然会遇到与工程地质相关的问题,如场地工程地质评价、建筑地基的稳定性评价、建筑路基等边坡的稳定性评价等。边坡作为人类工程活动中最基本的地质环境之一,也是工程建设中常见的工程形式。作为全球性三大地质灾害(地震、洪水、崩塌滑坡泥石流)之一的边坡失稳塌滑严重危及到国家财产和人们的安全问题。随着我国基础建设的阿里发展,在矿山、水利、交通等部门都涉及到大量的边坡问题,因此,对边坡的正确认识,合理地设计、适当的治理,把边坡失稳造成的灾害降低到最低限度甚至为零,是岩土工程界相关行业的学者和工程设计人员必须考虑的问题。
    本文以城市建筑边坡为研究对象,运用相关的专业技术手段对其进行边坡的稳定性分析及评价,评价的主要内容是以定性分析为基础,定量评价为重要辅助手段对边坡的稳定性进行研究,以计算出边坡的安全稳定性系数是否满足相关的规范要求,如若达不到相关规范要求,则需要对边坡进行相应的支护设计,选以合适的支护方案,使边坡在支护之后满足规范要求,最终达到使边坡处于安全稳定状态的目的。

    第一章  工程概况
    1.1 工程概况
    贵阳中天渔安·安井旅游城“未来方舟”D1、D3组团项目工程。拟建场地位于贵阳市云岩区渔安安井片区,周边有水东路及北京东路等城市主干道,交通极为便利。D1区超高层项目拟建物占地为51米×51米的正方形,塔楼为80F,总高度350m,塔楼周围均为商业裙楼,设计±0.00为1101.00m,核心筒部分地下室底板标高为1036.00m,项目拟建物西侧为规划道路十三及拟建D3组团项目,北侧和东侧为商业裙楼及水东路,南侧为商业裙楼及北京东路高架桥。根据上述建筑工程基本特征,工程重要性等级为一级。
    中天渔安·安井旅游城“未来方舟”D1、D3组团边坡勘察工程位于水东路北侧,北京东路跨南明河大桥北东侧,D1、D3组团拟建台地标高为1071.0m、1067.5m、1046.0m,拟建台地开挖边线距北京东路大桥约30.3~36.6m,为确保北京东路跨南明河大桥的稳定性,根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)表12.2.2岩质边坡坡率允许值及场区工程条件,拟采用开挖坡率为1:0.3进行放坡,边坡开挖后,将形成高14~34.5m高的岩质边坡,其坡面走向113°,坡长约340m;坡度约为73°。
    (其边坡工程环境见图1.1)

    图1.1  边坡工程环境图
    1.2 水文气象条件
        据《贵州省建筑气象标准》(黔DBJ22-01-87)资料,工程区所在的贵阳城区属北亚热带,冬春半干燥夏季湿润型气候,冬无严寒,夏无酷暑,四季分明,年平均温度15.3℃,最冷月1月平均4.9℃,最热月7月平均24.0℃,极端最高39.5℃,极端最低-7.8℃,年平均降水量1174.7毫米,集中于下半年;年平均风速2.2米/秒,全年以NE风为主,夏季盛行S风,冬季盛行N风,>8级的风日数8天,静风频率为38%,30年一遇大风为21.9m/s,年平均大风(≥8级)日数为11.6天,风荷载较大,建议进行预防处理。年平均相对湿度77%,年日照数为1420.0小时,全年积雪深最大达8cm,年无霜期261天;全年平均雾日数9.1天。降雨主要集中于夏秋季节。
    第二章:场地工程地质条件
    2.1 地形地貌
    拟建工程区位于贵阳市东北郊,渔安村制漆厂南东面,水东路北西面,属溶蚀低山河谷——斜坡地貌类型。地形总体呈北西高南东低,边坡范围内地面标高1050m~1099m,相对高差较大。
    2.2地质构造
    根据区域地质资料及现场踏勘,拟建场地位于北东东向的乌当背斜西侧倾伏端的南翼,场区及附近无断层经过,岩层总体层单斜产出,场区上覆土层为素填土,下伏岩层为志留系高寨田群二段(Sgz2)泥质石灰岩、泥灰岩、钙质泥岩,岩层倾向116~124°,倾角24~26°。受构造活动的影响,场区岩体节理较发育,主要有两组节理J1、J2,其中J1产状:233~237°∠71~75°,J2产状:155~165°∠72~77°,J1、J2两组节理面表面粗糙,以钙质胶结为主,局部含泥质充填,节理面线密度1~3条/米,呈闭合~张开状,开口宽度为1mm~3mm,节理面连通较差,延伸长度0.2~2.0m,结合程度一般。

    第三章 边坡岩土力学指标
    3.1岩土力学性质指标的确定
    经过对该边坡的地质勘察,得到场地范围内基岩为泥灰岩、泥质石灰岩,共取泥灰岩27件送实验室作饱和、天然抗压试验、岩石抗剪试验,泥质石灰岩31件送实验室作饱和、天然抗压试验、岩石抗剪试验。
    试验成果经统计见表3.1、表3.2、表3.3:
    表3.1 泥质石灰岩抗压试验指标统计表
    项     目 统    计
    样 品 数
    范 围 值 平均值
    fm
    标准差
    σ
    变异系数
    δ
    统计修正系数
    γs
    抗压强度标准值
    frk(Mpa)
    天然块体密度(g/cm3 17 2.63~2.72 2.66        
    饱和块体密度(g/cm3 9 2.63~2.69 2.66        
    天然单轴抗压强度(MPa) 17 12.9~41.61 25.668 7.502 0.292 0.874 22.446
    饱和单轴抗压强度(MPa) 9 13.08~34.15 24.051 7.124 0.296 0.800 19.238

    第四章 边坡稳定性分析及评价
    4.1边坡特征
    4.1.1边坡地段地物环境
    根据现场地表地质调查,边坡工程场区地形为山区缓坡,为确保南明河大桥基础稳定性,参照1987年6月下达执行的《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》第二章第14条表1、表2,边坡开挖至坡顶时,边坡坡顶线距北京东路跨南明河大桥大于20.0米为安全距离,采用相关工程经验,按1:0.3放坡开挖,开挖后形成边坡坡度约为73°。拟建工程区位于贵阳市东北郊,渔安村制漆厂南东面,水东路北西面,属溶蚀低山河谷——斜坡地貌类型。地形总体呈北西高南东低,边坡范围内原始地面标高为1050m~1099m,场地范围内无地下水管网线,工程环境一般。
    边坡西侧为北京东路跨南明河大桥,桥台、桥墩承台距离台地开挖边线30.3~36.6m,南明河大桥左幅起始于北京东路ZK5+166.808,到ZK5+721.117结束,右幅桥设计起点位于YK5+198.862,设计终点为YK5+751.562。桥跨布置主要考虑跨越水东路及南明河,不占用道路及河道,全桥分左、右幅,结构各自独立。左、右幅桥在各幅桥的桥面中心线处的桥跨布置均为“4×35m小箱梁+(50+80+100+80+50)连续刚构”。
     
    第五章 边坡支护设计
    结合以上对边坡的定性稳定性分析及定量评价所得到相关结果,该边坡在岩层部分按1:0.3 的坡率进行放坡以后,岩质边坡整体处于稳定状态,短期内不会出现边坡的失稳塌滑现象。但由于该边坡属于永久性边坡,并且由于边坡高度较大,属于高边坡、超高边坡范围,故设边坡安全等级为一级。边坡按1:0.3放坡开挖以后,将形成长约340m,高14~34.5m的岩质边坡,该边坡若失稳,将对北京东路跨南明河大桥造成较大影响,后果严重。
    故岩层边坡拟采用格构预应力锚索对边坡进行防护性措施。对于坡顶局部素填土层较厚的边坡(见21-21剖面),根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)及《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB2246-2004),土层部分可按1:1.25的坡率进行放坡,边坡放坡开挖后采用锚杆挂网喷浆对边坡进行支护,以达到使该边坡可以安全使用的目的。

    第六章 边坡施工方案
    6.1 边坡施工要求
    该边坡的开挖施工采用爆破法进行施工,施工时应满足以下要求:
    (1)在爆破危险区采取安全保护措施;
    (2)爆破前对爆破影响区做好监测记录,特别是北京东路南明河大桥要做好记录;
    (3)爆破施工应符合边坡施工方案原则,该边坡采用逆作法施工,爆破应配合台阶施工;
    (4)支护结构面采用坡面光面爆破法施工,为避免爆破破坏岩体的稳定性,爆破坡面需预留一部分用人工进行开挖休整。
    (5)爆破施工要满足相关规范要求。严禁大当量爆破施工,严格控制爆破方量。

    第七章 主要结论与建议
    7.1 结论
    1、通过边坡特征结合地质分析,并对边坡按1:0.3坡率进行定量计算,边坡开挖后总体稳定性较好,局部土层较厚处处于不稳定状态,边坡开挖后,需及时对边坡进行治理;该边坡为一级永久性岩质边坡,工程重要性等级为一级,边坡岩体类型为Ⅲ类;
    2、通过对该边坡的稳定性分析及定量评价计算,对其中选取的代表性剖面进行三种不同情况下计算所得到的数据进行比较,其中8-8剖面岩层部分在极端暴雨情况下坡顶裂隙产生水压力对边坡造成不良影响,使边坡处于危险状态之下,余下剖面在任何情况下都处于安全稳定状态,符合相关规范要求,坡顶较厚部分土层由计算得到处于危险状态,易滑移,故需对其进行处理;
    3、岩层部分用预应力锚索结合格构进行防护性支护,坡顶发育裂隙可进行注浆封闭处理,以避免暴雨对边坡产生较大影响,对土层较厚部分进行二次放坡处理坡率取为1:1.25,放坡之后,土层处于安全稳定状态,对其进行挂网喷浆防护即可;
    4、场地及场地附近无常年地表水,场地地下水水量受季节控制,场地为中低山缓坡地带,地势相对较高,排水条件较好,地下水埋深低于台地开挖边线高程,地下水对边坡开挖及支护无影响;
    7.2建议
    1、坚持先设计后施工的原则;施工前应进行施工组织设计,作好施工安全保障措施,支护设计、施工须专项进行。
    2、边坡支护设计及施工均应遵循信息化施工图设计和施工,加强边坡及主体施工中对边坡、大桥的监控;施工单位应拟定该边坡的专项施工方案,施工开始前应请参建各方对施工方案进行安全性评估。
    3、边坡开挖支护施工工序需采用逆作法施工,开挖高度应满足相关规范,严禁超挖;土石方开挖前需请土石方单位出具专项开挖方案;
    4、建议施工中,清除坡顶危石,避免坡面大量堆载,减少震动,保证施工安全。
    5、施工开挖至接近设计坡面位置时,严禁大药量放炮,确保边坡及北京东路南明河大桥安全。
    6、建议边坡开挖前于坡顶设置截水沟,进行有序排放地表水,并于坡面设置排、泄水孔,并控制施工用水及采用合理的施工工艺。
    7、边坡开挖后应及时采取防护措施,防止坡面岩体风化剥落;建议边坡高度大于15m的采用阶梯状坡形,于上、下梯段之间设置1.5~2m宽的平台。
    8、地下室修建后应尽快将基坑边坡与地下室边墙之间进行回填处理。
    9、若边坡施工过程中发现地质条件有异常情况,应即时通知地勘及相关部门协商处理。
    10、在边坡支护施工前,应在边坡体上建立长期观测网,对边坡体的水平及垂直位移进行观测,施工期间每三天监测一次,雨季加密,亦可视边坡变化加密,有异常情况应及时上报相关部门,监测时间应延续至治理工程竣工后二年。

    参考文献
     
    [1] 卢廷浩,土力学[M] .南京:河海大学出版社, 2005.
    [2] 赵明阶, 何光春, 王多根. 边坡工程处治技术[M]. (第一版). 北京: 人民交通出版社, 2003.
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    [4] GB50218-94《工程岩体分级标准》[S]. 北京: 中国计划出版社,2006.
    [5] GB50330—2002《建筑边坡工程技术规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009.
    [6] GB50011-2010《建筑抗震设计规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
    [7] 岩土工程手册编著委会.工程地质手册[S].(第四版).北京: 中国建筑工业出版社, 2007.
    [8] SL386-2007《水利水电工程边坡设计规范》[S].北京.中国水利水电出版社,2007.
    [9] GB/T50266-99《工程岩体试验方法标准》[S].北京.中国计划出版社,1999.
    [10] GB 50010-2002《混凝土结构设计规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.
    [11] 《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.
    [12] DB22/45-2004《贵州建筑地基基础设计规范》[S].
    [13] JTJ064-98《公路工程地质勘查规范》[S]. 北京: 中国建筑工业出版社,2002.
    [14] DB2246-2004《贵州建筑岩土工程技术规范》[S].
    [15] 顾祥林,混凝土结构基本原理 [M](第二版) .上海:同济大学出版社, 2011.
    [16] 沈明荣,陈建峰,岩体力学[M].上海:同济大学出版社,2006.
     
     目 录
    摘要……………………………………………………………………………………...Ⅲ
    Abstract………………………………………………………………………………Ⅳ
    前言……………………………………………………………………………………...Ⅴ
    第一章 工程概况…………………………………………………………………...1
    1.1工程概况………………………………………………………………………...1
    1.2 水文气象条件…………………………………………………………………3
    第二章 场地工程地质条件……………………………………………………..3
    2.1 地形地貌………………………………………………………………………...4
    2.2地质构造…………………………………………………………………………4
    2.3岩土构成…………………………………………………………………………4
    2.4水文地质条件………………………………………………………………….5
    2.5不良地质条件………………………………………………………………….6
    2.6抗震效应评价………………………………………………………………….7
    第三章 边坡岩土力学指标…………………………………………………………8
    3.1岩土力学性质指标的确定………………………………………………..8
    第四章 边坡稳定性分析及评价………………………………………….....11
    4.1边坡特征…………………………………………………………………..11
    4.1.1边坡地段地物环境…………………………………………………………11
    4.1.2边坡形态及岩土构成……………………………………………………..13
    4.1.3 边坡结构面特征…………………………………………………………..13
    4.2 边坡稳定性分析…………………………………………………………….15
    4.2.1   定性分析………………………………………………………………...15
    4.2.2   定量评价………………………………………………………………..16
    第五章 边坡支护设计……………………………………………………………….38
    5.1 预应力锚固技术的优点及使用原则……………………………….38
    5.2 岩层部分边坡支护设计 ………………………………………………..38
     5.2.1  锚索设计…………………………………………………………………..42
    5.2.2  格构设计与计算…………………………………………………………44
    5.3 土层部分边坡支护设计………………………………………………….47
    第六章 边坡施工方案……………………………………………………………….51
    6.1 边坡施工要求………………………………………………………………..51
    6.2 边坡施工准备………………………………………………………………..51
    6.3 边坡施工注意事项…………………………………………………………51
    第七章 主要结论与建议……………………………………………………………53
    7.1 结论……………………………………………………………………………..53
    7.2 建议……………………………………………………………………………..53
    参考文献……………………………………………………………………………………55
    致谢……………………………………………………………………………………………56
    附录……………………………………………………………………………………………57


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