邊坡治理技術(shù)畢業(yè)設(shè)計方案范文摘要本方案以某高速公路K12+300~K12+500段右側(cè)邊坡為工程背景，針對其因地質(zhì)條件復(fù)雜、暴雨誘發(fā)的淺層滑動問題，通過現(xiàn)場勘察、穩(wěn)定性分析及方案比選，設(shè)計了錨桿框架梁+抗滑樁+綜合排水的組合治理方案。方案采用極限平衡法（傳遞系數(shù)法）與數(shù)值模擬（FLAC3D）結(jié)合的方式驗證穩(wěn)定性，施工組織強調(diào)“先排水、后支護”的原則，監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋位移、應(yīng)力及地下水等關(guān)鍵指標(biāo)。經(jīng)計算，治理后邊坡在暴雨工況下安全系數(shù)達1.50（規(guī)范要求≥1.35），實現(xiàn)了技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的目標(biāo)，可為同類工程提供參考。1引言1.1研究背景邊坡失穩(wěn)是常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，據(jù)統(tǒng)計，我國每年因邊坡坍塌造成的經(jīng)濟損失達數(shù)百億元，嚴(yán)重威脅交通、建筑及人民生命財產(chǎn)安全。某高速公路邊坡位于丘陵區(qū)，因施工切坡形成高20m、坡度1:0.8的人工邊坡，2022年暴雨后出現(xiàn)頂部裂縫（長5~10m、寬2~5cm）及坡腳坍塌，亟需治理。1.2研究目的與意義（1）通過地質(zhì)勘察與穩(wěn)定性分析，明確邊坡失穩(wěn)機制；（2）設(shè)計安全、經(jīng)濟、可行的治理方案，解決當(dāng)前邊坡不穩(wěn)定問題；（3）總結(jié)邊坡治理的關(guān)鍵技術(shù)要點，為類似工程提供技術(shù)支撐。1.3研究內(nèi)容與方法研究內(nèi)容：工程概況調(diào)研、穩(wěn)定性分析、治理方案設(shè)計、施工組織、監(jiān)測與驗收。研究方法：現(xiàn)場勘察（地質(zhì)鉆探、物探、裂縫監(jiān)測）、理論計算（傳遞系數(shù)法）、數(shù)值模擬（FLAC3D）、方案比選（安全性、經(jīng)濟性、施工難度）。2工程概況2.1項目位置與地形地貌邊坡位于某高速公路右側(cè)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)××°××′××″，北緯××°××′××″。場地屬丘陵地貌，原始地形坡度15°~25°，切坡后形成直立邊坡，高度18~22m，坡頂為公路路基，坡腳為排水溝。2.2地質(zhì)條件2.2.1地層巖性根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，場地地層自上而下分為：（1）第四系殘坡積層（Q??????）：主要由粉質(zhì)粘土、碎石組成，碎石含量30%~50%，粒徑2~10cm，厚度3~5m，松散~稍密，承載力特征值f??=120kPa；（2）侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J?s）：灰白色中厚層砂巖，節(jié)理發(fā)育（間距0.5~2m，走向與邊坡平行，傾角70°~80°），巖質(zhì)較硬，承載力特征值f??=300kPa，厚度大于20m。2.2.2地質(zhì)構(gòu)造場地位于××斷層西南側(cè)，斷層走向北東，傾角65°，距離邊坡約1.5km，對邊坡穩(wěn)定性影響較小。邊坡范圍內(nèi)節(jié)理主要有兩組：J1（走向30°，傾角75°）、J2（走向120°，傾角80°），節(jié)理面多為閉合狀，局部充填粘土。2.2.3水文地質(zhì)地下水主要為孔隙水（賦存于殘坡積層）和基巖裂隙水（賦存于砂巖節(jié)理），埋深2~4m。暴雨時，雨水入滲導(dǎo)致地下水位上升，孔隙水壓力增大，降低了土體抗剪強度，是邊坡失穩(wěn)的主要誘發(fā)因素。2.3邊坡現(xiàn)狀與破壞特征（1）邊坡形態(tài)：高度18~22m，坡度1:0.8（直立），坡頂為公路路基，坡腳為漿砌石排水溝；（2）破壞跡象：坡頂出現(xiàn)縱向裂縫（長5~10m、寬2~5cm），裂縫向坡內(nèi)延伸約1~2m；坡腳排水溝被坍塌土體堵塞，坍塌量約10m3；（3）失穩(wěn)機制：殘坡積層與砂巖界面（傾角15°~20°）為潛在滑動面，暴雨入滲導(dǎo)致界面處孔隙水壓力上升，抗剪強度降低，引發(fā)淺層滑動（滑動深度3~5m）。3邊坡穩(wěn)定性分析3.1計算工況與參數(shù)計算工況：①天然狀態(tài)；②暴雨狀態(tài)（地下水位上升至坡頂以下1m）；③地震狀態(tài)（地震加速度0.1g）。計算參數(shù)：根據(jù)地質(zhì)勘察報告及室內(nèi)試驗，取值如下：地層重度γ(kN/m3)粘聚力c(kPa)內(nèi)摩擦角φ(°)孔隙水壓力系數(shù)r?殘坡積層1915200.5砂巖（強風(fēng)化）2250300.33.2極限平衡法（傳遞系數(shù)法）傳遞系數(shù)法適用于折線滑動面，是邊坡穩(wěn)定性分析的常用方法。計算公式如下：\[F_s=\frac{\sum(R_i\prod_{j=i+1}^n\psi_j)}{\sum(T_i\prod_{j=i+1}^n\psi_j)}\]其中，\(R_i\)為第\(i\)條塊抗滑力，\(T_i\)為第\(i\)條塊下滑力，\(\psi_j\)為第\(j\)條塊傳遞系數(shù)。計算結(jié)果（表1）：工況安全系數(shù)F_s穩(wěn)定性評價（GB____）天然狀態(tài)1.15欠穩(wěn)定（1.05≤F_s<1.15）暴雨狀態(tài)1.02不穩(wěn)定（F_s<1.05）地震狀態(tài)0.98不穩(wěn)定3.3數(shù)值模擬（FLAC3D）采用FLAC3D軟件建立邊坡模型（圖1），模擬不同工況下的應(yīng)力應(yīng)變分布。結(jié)果分析：（1）天然狀態(tài)：邊坡最大位移為8cm（中上部），潛在滑動面位于殘坡積層與砂巖界面；（2）暴雨狀態(tài)：最大位移增至15cm，滑動面深度加深至5m，應(yīng)力集中于坡腳；（3）地震狀態(tài)：位移進一步增大至20cm，坡頂裂縫擴展明顯。3.4穩(wěn)定性結(jié)論邊坡在暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取治理措施提高穩(wěn)定性，確保安全。4治理方案設(shè)計4.1方案設(shè)計原則（1）安全性：確保治理后邊坡在設(shè)計使用年限（50年）內(nèi)滿足規(guī)范要求；（2）經(jīng)濟性：在保證安全的前提下，優(yōu)化方案降低成本；（3）施工可行性：選擇施工難度低、周期短的措施；（4）環(huán)保性：減少對周邊環(huán)境的破壞，采用綠色材料。4.2方案比選針對邊坡失穩(wěn)機制（淺層滑動+深層潛在滑動），提出三種方案進行比選（表2）：方案措施組合安全系數(shù)（暴雨）造價（萬元）施工周期（月）方案1錨桿框架梁+掛網(wǎng)噴漿1.30804方案2抗滑樁+錨索1.451206方案3錨桿框架梁+抗滑樁+排水1.501005方案選擇：方案3兼顧安全性、經(jīng)濟性與施工可行性，確定為最終方案。4.3詳細設(shè)計4.3.1錨桿框架梁（1）錨桿設(shè)計：采用Φ25螺紋鋼，長度8m（入巖3m），間距2m×2m（橫向×縱向），注漿材料為M30水泥砂漿，注漿壓力0.5~1.0MPa；（2）框架梁設(shè)計：采用C25混凝土，截面尺寸300×300mm（寬×高），縱向梁與橫向梁交于錨桿頂部，形成網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，增強邊坡整體性。4.3.2抗滑樁（1）樁型選擇：矩形截面抗滑樁（2m×3m，寬×高），埋深10m（嵌入砂巖5m），間距6m；（2）配筋設(shè)計：主筋采用Φ28螺紋鋼（每側(cè)8根），箍筋采用Φ8圓鋼（間距200mm），混凝土強度等級C30；（3）錨索設(shè)計：樁頂設(shè)1根Φ15.24mm鋼絞線錨索，長度15m（入巖8m），設(shè)計拉力100kN，注漿材料為M30水泥砂漿。4.3.3綜合排水系統(tǒng)（1）頂部截水溝：位于坡頂路基外側(cè)，尺寸500×500mm（寬×深），采用M7.5漿砌石，坡度1%，將雨水引至邊坡外；（2）坡身盲溝：沿邊坡縱向每隔10m設(shè)置1道，采用Φ100mm透水管（外包土工布），埋深2m，將坡身地下水引至坡腳排水溝；（3）坡腳排水溝：位于坡腳外側(cè)，尺寸400×400mm（寬×深），采用M7.5漿砌石，與頂部截水溝、盲溝連通，排入公路排水系統(tǒng)。4.4穩(wěn)定性驗證采用傳遞系數(shù)法重新計算治理后邊坡安全系數(shù)（表3）：工況安全系數(shù)F_s穩(wěn)定性評價天然狀態(tài)1.65穩(wěn)定暴雨狀態(tài)1.50穩(wěn)定地震狀態(tài)1.35穩(wěn)定結(jié)果滿足《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB____）要求（暴雨工況≥1.35）。5施工組織設(shè)計5.1施工流程遵循“先排水、后支護”的原則，施工流程如下：測量放線→頂部截水溝施工→坡身清理（清除松散土體）→錨桿鉆孔→錨桿安裝→注漿→框架梁施工→抗滑樁施工（挖孔→鋼筋綁扎→混凝土澆筑）→錨索安裝→掛網(wǎng)噴漿（Φ6鋼筋網(wǎng)，間距200×200mm，C20噴漿厚10cm）→坡腳排水溝施工→監(jiān)測點布置。5.2進度計劃總工期5個月，各階段進度安排（甘特圖）：排水工程：第1個月（頂部截水溝、坡腳排水溝）；錨桿框架梁：第2~3個月（鉆孔、注漿、框架梁澆筑）；抗滑樁：第3~4個月（挖孔、鋼筋綁扎、混凝土澆筑）；錨索與噴漿：第4~5個月（錨索安裝、掛網(wǎng)噴漿）；監(jiān)測與驗收：第5個月（監(jiān)測點布置、竣工驗收）。5.3人員與設(shè)備配置（1）人員配置：項目經(jīng)理1人、技術(shù)負責(zé)人1人、施工員2人、質(zhì)檢員1人、安全員1人、工人20人（其中鉆機操作工4人、鋼筋工6人、混凝土工5人、雜工5人）；（2）設(shè)備配置：液壓鉆機2臺、挖掘機1臺、混凝土攪拌機1臺、注漿機1臺、鋼筋切割機1臺、電焊機2臺。5.4質(zhì)量控制措施（1）原材料檢驗：鋼筋、水泥、砂石等材料進場前需進行見證取樣檢測，合格后方可使用；（2）施工工藝驗收：錨桿鉆孔深度、注漿飽滿度（采用超聲波檢測）、抗滑樁混凝土強度（留置試塊）等關(guān)鍵工序需經(jīng)監(jiān)理驗收；（3）第三方檢測：治理完成后，委托有資質(zhì)的檢測單位進行錨桿抗拔試驗（抽檢1%，且不少于3根）、抗滑樁完整性檢測（低應(yīng)變法）。6監(jiān)測與驗收6.1監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計監(jiān)測目的：實時掌握邊坡變形情況，預(yù)警失穩(wěn)風(fēng)險。監(jiān)測內(nèi)容與布置（表4）：監(jiān)測項目監(jiān)測儀器布置數(shù)量布置位置地表位移全站儀10個坡頂（每隔20m）、中上部深部位移測斜儀3個潛在滑動面附近（深度10m）錨桿應(yīng)力鋼筋應(yīng)力計6個錨桿中部（每排2個）地下水水位水位計2個坡腳盲溝內(nèi)監(jiān)測頻率：施工期：每周1次；運營期前3個月：每月1次；運營期3~12個月：每3個月1次；運營期1年后：每6個月1次。6.2預(yù)警指標(biāo)根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)定以下預(yù)警指標(biāo)：（1）地表位移速率：≥5mm/天（紅色預(yù)警）、≥2mm/天（黃色預(yù)警）；（2）深部位移：≥20cm（紅色預(yù)警）、≥10cm（黃色預(yù)警）；（3）錨桿應(yīng)力：≥設(shè)計值的80%（紅色預(yù)警）、≥設(shè)計值的60%（黃色預(yù)警）。6.3驗收標(biāo)準(zhǔn)與程序驗收標(biāo)準(zhǔn)：（1）治理措施完成情況：錨桿、抗滑樁、排水系統(tǒng)等均按設(shè)計要求施工；（2）質(zhì)量檢測報告：錨桿抗拔力≥設(shè)計值的90%，抗滑樁混凝土強度≥設(shè)計值，噴漿厚度≥設(shè)計值的90%；（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)：運營期6個月內(nèi)，位移速率≤0.5mm/天，安全系數(shù)≥1.35。驗收程序：（1）施工單位自檢：完成所有施工內(nèi)容后，提交自檢報告；（2）監(jiān)理單位預(yù)驗收：檢查施工資料、質(zhì)量檢測報告，符合要求后組織預(yù)驗收；（3）竣工驗收：由建設(shè)單位組織，邀請設(shè)計、監(jiān)理、施工、監(jiān)測單位參加，驗收合格后出具竣工驗收報告。7結(jié)論與展望7.1結(jié)論（1）通過現(xiàn)場勘察與穩(wěn)定性分析，明確了邊坡失穩(wěn)機制為暴雨誘發(fā)的淺層滑動，潛在滑動面位于殘坡積層與砂巖界面；（2）設(shè)計的錨桿框架梁+抗滑樁+綜合排水方案，有效提高了邊坡穩(wěn)定性，治理后暴雨工況下安全系數(shù)達1.50，滿足規(guī)范要求；（3）施工組織設(shè)計合理，強調(diào)“先排水、后支護”的原則，質(zhì)量控制措施到位，能夠保證工程質(zhì)量；（4）監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋位移、應(yīng)力及地下水等關(guān)鍵指標(biāo)，能夠?qū)崟r預(yù)警失穩(wěn)風(fēng)險，確保運營安全。7.2展望（1）可進一步研究生態(tài)護坡（如噴播植草、掛網(wǎng)噴漿+植被）與傳統(tǒng)支護措施的結(jié)合，提高邊坡環(huán)保性；（2）探索智能監(jiān)測（如物聯(lián)網(wǎng)、無人機）在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時傳輸與自動預(yù)警；（3）開展長期監(jiān)測，積累邊坡變形數(shù)據(jù)，為后續(xù)類似工程設(shè)計提供更準(zhǔn)確的參數(shù)。參考文獻[1]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB____)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2013