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1、三峡库区湖北省兴山县柏树包高切坡防护工程施工图设计武汉长意岩土工程有限公司二六年四月三峡库区湖北省兴山县柏树包高切坡防护工程施工图设计国家甲级工程勘测设计（证书编号：1700156） 地灾防治甲级设计（编号：国土资【环】设资字第1721010号）ISO9001：1994国家质量认证（注册号：2499A0006）武汉长意岩土工程有限公司二六年四月设 计 说 明 书1设计依据三峡库区湖北省兴山县柏树包高切坡（编号XS0019）防护工程初步设计（武汉长意岩土工程有限公司，2005年8月）三峡库区高切坡防护工程湖北省第一标段兴山县柏树包高切坡（编号XS0019）地质勘察报告（武汉长意岩土工程有限公司，
2、2005年6月）建筑边坡工程技术规范（GB503302002）锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）岩土工程勘察规范（GB500212002）建筑地基基础设计规范（GB 500072002）混凝土结构设计规范（GB500102002）建筑抗震设计规范（GB500112001）公路排水设计规范（JTJ01897）室外排水设计规范（GBJ1487）工程测量规范（GBJ50026-93）。2工程概况柏树包高切坡位于高阳镇西北约2km处的香溪河左岸斜坡上、复建高古公路内侧。高切坡影响范围之内的民房6幢，居住人口30人。高切坡的坡长119m，坡脚高程起伏1m左右，坡高1219.7m，整体
3、由北西向南东呈直线形分布，切坡走向150，倾向240，整个坡段坡面较平整，坡面坡角为5070，平均坡度约60。2.1水文气象高切坡在区域上属北亚热带大陆性季风湿润气候区，春暖、夏热、秋多阴雨、冬寒，四季分明。历年平均气温15.30C，极端最高气温43.10C（1959.8）；极端最低气温9.30C（1977.1）。年降雨量9151086.1mm，降雨日数历年平均134天；雨季（59月）降雨量占年平均降雨量的69%77%，最大日降雨量162.9mm（1982.7.20）。2.2地层岩性组成高切坡的地层有：残坡积层和滑坡堆积层，泥岩与黄褐色泥质粉砂岩，石英砂岩夹薄层状炭质页岩和煤线和杂色砾岩。残坡
4、积层为碎块石土，发育于坡顶，表层结构较松散，厚度不均，一般不超过5m；滑坡堆积层为碎块石土，结构较紧密，厚度一般12m。泥岩、黄褐色泥质粉砂岩的表面风化较剧，岩体较破碎，短小裂隙十分发育，以粉砂岩为主；石英砂岩呈中厚层状，石英砂岩中等风化状态，页岩及煤线宽20cm左右，条带状分布，炭质页岩夹层强风化状态，岩体较破碎；杂色砾岩的岩性坚硬。柏树包高切坡地质构造较简单，为一单斜构造，岩层倾向6773，倾角3035，高切坡坡段内裂隙较发育，有3条小断层出露。2.3水文地质条件柏树包高切坡的坡面较陡，高切坡两侧均有深切冲沟发育，汇水与入渗条件较差，绝大部分降水会迅速经由两侧冲沟排入香溪河，整个坡体中未见
5、有地下水露头。据兴山县迁建新址勘察成果，大连路高切坡地段地表及地下水属HCO3Ca型或HCO3CaMg型，偏碱性，不含腐蚀性CO2，对混凝土不具侵蚀性。2.4地质特征及主要地质问题柏树包高切坡的裂隙较发育，出露以下3条小断层：（1）F1断层发育于桩号0+20m处，胶结良好，产状30068，走向与坡体走向夹角65左右，倾向坡外。（2）F2断层发育于桩号0+68m处，属正断层，产状31545，走向与坡体走向近乎垂直，倾向坡外。（3）F3断层发育于桩号0+80m处，产状1565，走向与坡体走向夹角40左右，倾向坡内。坡体中的裂隙主要分布在0+110+110m段，有以下4组：（1）110120/ SW
6、6070为顺坡向裂隙，是掉块的主要控制结构面，裂隙走向与坡体走向夹角25左右，倾向坡外。（2） 195225/ NW7080裂隙走向与坡体走向夹角5080，倾向坡内。（3）5565/SE6570裂隙走向与坡体走垂直，倾向坡外。（4）140155/SW5060裂隙走向与坡体走向大致平行，倾向坡外。前三组裂隙较发育，控制该高切坡稳定性的主要是第一组和第二组两组大致与高切坡坡体走向平行、分别倾向坡外和坡内的较长大裂隙。该高切坡坡面上一般呈强风化状态，岩体结构松散，呈碎块状；石英砂岩仅在局部坡段出露，坡表岩体呈中等风化状态。2.5稳定性评价（1）岩土物理力学参数高切坡的地层主要为三叠系中统巴东组（T2
7、b）、上统沙镇溪组（T3s）和侏罗系下统香溪组（J1x），岩性以泥岩、泥质粉砂岩为主，含少量石英砂岩夹炭质页岩及煤线、砾岩，坡顶多覆盖第四系残坡积碎石土，局部坡段有小型滑坡堆积体发育。各岩层的物理力学指标见表1。表1 柏树包高切坡岩石物理力学性质指标建议值名 称风化状态天然容重（）抗压强度（）变形模量（）泊松比抗剪强度参数泥 岩中等风化2.477.71.80.281.2429微风化2.609.72.090.272.0331.3石英砂岩中等风化2.69506.50.222.250泥质粉砂岩中等风化2.65203.80.251.6834砾岩中等风化2.70506.70.222.555碎石土2.00
8、.0225（2）岩质边坡的稳定性计算柏树包高切坡类型为，防护工程安全等级为三级，设计标准如下：设计荷载考虑边坡体的自重和地下渗水压力，不考虑地震荷载；高切坡防护工程结构设计基准期为50年；根据建筑边坡工程技术规范的规定：采用折线和平面滑动法设计时，柏树包高切坡防护工程设计安全系数；地表截（排）水的沟的暴雨重现期按20年一遇设计。桩号0+1000+130m坡段内的两处滑坡的整体稳定性较差，可能产生滑移破坏。其余坡段的整体稳定性较好，存在风化剥落掉块和坡顶残坡积土体的小范围滑移破坏。从高切坡的地质结构和目前的已发生变形破坏情况看，柏树包高切坡主要存在以下两种破坏模式：（1）岩体风化剥落，规模不大；
9、（2）高切坡坡面中上部的第四系松散堆积物和强风化破碎岩体可能沿底滑面或破裂面发生整体滑移变形，造成的危害较大。（1）滑坡堆积体的稳定性分析桩号0+1000+110m和0+1100+125m坡段，其中上部分别发育有滑坡堆积体，在高切坡形成后的几年内曾连续发生过滑移变形，目前在久暴雨下可能继续产生滑移破坏。滑坡堆积体为黄褐色碎块石土，粉砂岩碎块石含量约30左右。根据岩土样的试验成果，参考类比邻近工程的参数取值经验，稳定性计算参数的选取如下表2 滑坡堆积体稳定性分析的计算参数坡段滑体重度（kN/m3）抗剪强度指标稳定安全系数凝聚力（kPa）摩擦角（）天然饱和天然饱和天然饱和0+1000+110m0+
10、1100+125m20.021.0181424.020.5K=1.25根据三峡库区高切坡防护工程地质勘察与初步设计技术工作要求的规定，分别对天然状态与暴雨状态进行稳定性分析。天然状态下，不考虑滑体中的地下水；暴雨状态下，滑坡土体中按饱水80%考虑。根据建筑边坡工程技术规范和三峡库区高切坡防护工程地质勘察与初步设计技术工作要求，对产生折线滑动的高切坡应采用推力传递系数法进行计算，其安全系数计算公式为：求解安全系数的条件是，各符号含义参见以上规范。分别取典型剖面44和55进行稳定性分析，剖面和条块划分如图12：图1 4-4剖面网格划分图 图2 5-5剖面网格划分图计算结果如下：表3边坡稳定性计算结
11、果稳定安全系数剖面剖面天然久暴雨天然久暴雨K1.3321.0681.3711.132从计算结果知：1）天然状态下，各剖面的稳定安全系数达到设计要求的1.25，表明天然状态下各剖面具有足够的稳定性；2）久暴雨状态下，各剖面的稳定安全系数均低于设计要求的1.25，其中44剖面处于临界稳定状态，必须进行治理。设计措施为：彻底清除因滑坡堆积在坡面的堆积体后，进行挂网喷射混凝土支护。（2）岩块崩塌破坏坡的稳定性分析该高切坡的主要破坏模式有风化剥落和局部崩塌掉块，根据三峡库区高切坡防护工程地质勘察与初步设计技术工作要求，对可能发生规模较大的局部块体失稳的岩质高切坡主要采用赤平极射投影法进行分析。据本次勘察
12、， 0+110+100m段最影响边坡稳定的主要是以下两组裂隙： 2002106070和2853157080，以上两组裂隙与边坡坡面、岩层层面的关系见赤平投影图3。图3 柏树包0110100m段高切坡裂隙赤平投影图从赤平投影看，该两组优势裂隙组合成倾向坡外且倾角比坡角小的结构面，具备崩塌掉块的可能。由于柏树包高切坡坡体主要由泥岩、泥质粉砂岩构成，在几组优势裂隙的切割下，易形成块状的松动岩体而崩塌。3设计方案及布置（1）清方和削坡整形清除0+1000+110m和0+1100+125m坡段坡面中上部的滑坡堆积体；清除高切坡坡面上的浮土、不稳定和不规整的岩块。（2）M7.5浆砌片石护面墙沿高切坡坡脚设
13、置119m长的M7.5浆砌片石实体护面墙，护面墙高出地面1.5m，护面墙顶宽为0.4m，变截面，墙背坡率与坡脚边坡坡率相同，护面墙的墙面坡率比墙背缓0.1，墙底设置0.21逆坡，墙踵在地面以下0.2m。（3）锚杆钢筋网喷射混凝土护坡护面墙顶的边坡削坡整形后，采用锚杆挂网喷射混凝土护坡。喷射混凝土，第一层喷射混凝土的厚度为8cm，挂网后第喷射二层混凝土7cm厚。钢筋网采用HPB2358。挂网锚杆采用HRB33525钢筋，行列式排列，锚杆伸入中风化岩层中的长度大于3m，锚固砂浆M25。喷射混凝土面层背部设置长度为100cm，直径为40mm的排水花管泄水孔，泄水孔间距为2.5m2.5m，排水坡率为5
14、%，钻孔50mm，排水花管和钻孔之间填无纺土工织物。（4）设置地表截水沟和散水以距高切坡坡顶8m处的分水岭J1点为起点，沿南向设置单侧截水沟，截水沟长度99m，排水坡率为2%5%。采用M7.5浆砌片石梯形截水沟，截水沟底宽为40cm，截水沟高度为2050cm，沟璧坡率10.5。截水沟出口处设在高切坡南侧的自然沟处，出口处设置20cm厚的C15混凝土散水，扩散角为70，散水长度5m。4设计措施及结构4.1钢筋网喷射混凝土护坡清除滑坡堆积体后，柏树包高切坡处于基本稳定状态，一般不会产生十分严重和大规模的失稳变形破坏。但该高切坡由岩土混合体构成，以岩体为主，岩性为泥岩及泥质粉砂岩，表面岩体较破碎，裂隙较发育，易形成块状的松动岩体而崩塌。整个边坡在削坡整形后，采用钢筋网喷射混凝土护坡。（1）支护结构上侧向岩压力计算根据建筑边坡工程技术规范的规定，锚喷支护结构起支挡墙作用时，按压力墙
