1、邊坡施工圖設計方法邊坡施工圖設計方法 建筑四所 曾鼎華邊坡的概念邊坡的概念l巖土體在自然重力作用或人為作用而形成的具有傾斜度和臨空面的坡體。邊坡的分類邊坡的分類 l土質邊坡：主要由土體組成。高度超過8米時應進行方案論證，高度超過15米時應組織專家進行論證。(重慶市建委166號文)l巖質邊坡：主要由巖體組成。高度超過15米時應進行方案論證，高度超過30米時應組織專家進行論證。l混合邊坡 ：上部為土層，且土層厚度不超過5米的邊坡。高度超過12米時應進行方案論證，高度超過25米時應組織專家進行論證。邊坡設計的步驟邊坡設計的步驟l熟悉場地情況和地勘資料l確定邊坡的破壞形式，根據破壞形式選擇合適的支擋方

2、案l根據支擋方案計算土壓力，根據平面和剖面布置情況確定支擋結構上的內力邊坡設計對地勘報告深度的要求邊坡設計對地勘報告深度的要求 l勘察范圍：不僅僅是紅線范圍內，還應包括坡頂一定范圍（土質邊坡為1.5倍坡高，巖質邊坡為1倍坡高） l對邊坡的描述：巖性，風化程度，完整性，結構面等 l邊坡所在位置的地質剖面：審查時一般要求將支擋結構畫在地質剖面圖上，以便直觀判斷巖層情況 邊坡設計對地勘報告深度的要求邊坡設計對地勘報告深度的要求 l坡頂是否有建筑物，其層數，基礎形式及結構形式。是否有重要管線，如軍事電纜，燃氣管道，高壓鐵塔等 l邊坡設計需要掌握的參數：破裂角、等效內摩擦角（又稱綜合內摩擦角）、結構面的

3、抗剪參數（c，值）、巖石單軸抗壓強度標準值、基底摩擦系數、基床系數等l各段邊坡的破壞模式及穩定性分析，建議采用的支護方式等邊坡設計對地勘報告深度的要求邊坡設計對地勘報告深度的要求 l破裂角：根據摩爾-庫倫理論，假定巖體有沿一個假定的面滑動的趨勢，主要用來計算巖體對支護結構的側向壓力及判定穩定巖體位置。理論解=45+ /2，為巖體內摩擦角。一般較完整的砂巖可取63，泥巖可取55。當存在外傾結構面時破裂角取外傾結構面和45+ /2的較小值。計算側向巖石壓力時需要將c取0，用等效內摩擦角d來計算，否則計算出的側壓力值可能為負值。邊坡設計對地勘報告深度的要求邊坡設計對地勘報告深度的要求 l第二破裂面：

4、當俯斜式重力式擋墻的墻背坡度較平緩時，會出現不同于經典破裂面的第二破裂面。采用理正巖土軟件在計算衡重式擋墻的上墻時有時會出現這個概念。俯墻臨界面與鉛直線的夾角可用下式計算：cr=45-/2-(arcsin(sin/sin)-)/2邊坡設計對地勘報告深度的要求邊坡設計對地勘報告深度的要求 l結構面的抗剪強度c，值：一般根據規范取c=50kPa， =18。穩定性分析方法（破壞模式）穩定性分析方法（破壞模式）l定性分析：工程類比法（經驗法）、地質力學分析法（如赤平投影法）l定量分析：極限平衡法（屬于剛體分析理論，需要假定滑動面或真實滑動面存在）、數值分析法（用于復雜邊坡或存在建筑與邊坡協同作用的邊坡

5、，可計算邊坡位移）巖質邊坡的破壞類型巖質邊坡的破壞類型 l沿巖體層面或裂隙滑動（順向坡，切向坡，逆向坡的概念）l強度控制：除了極軟巖外巖體自重不易將中風化巖石剪斷，巖體強度不是控制邊坡穩定性的決定性因素。巖質邊坡的結構面及產狀巖質邊坡的結構面及產狀 l結構面：包括巖體的層面、裂隙等l巖層的三要素：走向、傾向、傾角 l利用赤平極射投影分析邊坡與結構面的相對關系顯得更直觀。赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介l定義：赤平極射投影簡稱赤平投影，主要用來表示線、面的方位，相互間的角距關系及其運動軌跡，把物體三維空間的幾何要素（線、面）反映在投影平面上進行研究處理。l 特點：方法簡便、直觀、是一種形象、綜合

6、的定量圖解。在工程地質上，用來表示優勢結構面或某些重要結構面的產狀及其空間組合關系；在分析巖體穩定性時，還可利用其來表示臨空面、邊坡面、工程作用力、巖體阻抗力及巖體變形滑移方向等。赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介l投影要素 1.投影球 2.赤平面:過投影球球心的水平面 3.基圓:赤平面與球面相交的大圓（赤平大圓）。凡過球心的平面與球面相交的大圓，統稱為大圓，不過球心的平面與球面相交所成的圓統稱小圓。 4.極射點: 球上兩極發射點，分上半球投影和下球投影赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介l投影原理 任何一個過球心的無限伸展的平面（巖層面、斷層面、節理面或軸面等）和線

7、，必然與球面相交成球面大圓和點。球面大圓與極射點的連線必然穿過赤平面，在赤平面上這些穿透點的連線即為該平面的相應大圓的赤平投影，簡稱大圓弧。赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介l投影原理 1. 線的投影：直線(OG)產狀：90 40,投影到赤平面上為H點。OD為直線的傾伏向， HD為傾伏角。 2.平面的投影：平面(PGF)產狀:SN/90 40,投影到赤平面上為PHF。PF代表走向，OH代表傾向，DH代表傾角。線的投影面的投影赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介l 分析之一： 一組結構面與坡面的邊坡穩定性分析赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介分析一：一組結構面與坡面的邊坡穩定性分析赤平極射投影簡介赤平極

8、射投影簡介l 分析之二： 兩組結構面與坡面走向基本一致穩定性分析l 分析之三： 兩組結構面與坡面走向斜交的穩定性分析赤平極射投影簡介赤平極射投影簡介巖質邊坡的支護類型巖質邊坡的支護類型 l錨桿擋墻：板肋式：僅有肋柱和壓頂梁。格構式：相對板肋式增加了橫向聯系梁，形成了框架體系。有時為了綠化考慮，將框架與地面斜交。排樁式：將肋柱加大，采用鉆孔樁或挖孔樁進行逆作法施工。類似于加錨桿的樁板式擋墻。巖質邊坡的支護類型巖質邊坡的支護類型 l錨噴支護（系統錨桿，隨機錨桿）：適用于整體穩定的巖質邊坡，邊坡坡度一般小于坡率法中的放坡系數。 主要作用是防止坡面風化、雨水沖刷及局部掉塊。錨釘鉆孔直徑一般為70或90

9、，錨筋為1根直徑1420的鋼筋，長度為25米，角度盡量與邊坡坡面呈大角度斜交。土質邊坡的破壞類型土質邊坡的破壞類型l平面滑動：適用于砂性土。l圓弧滑動：適用于粘性土。需要搜索最不利滑動面。土壓力的分類土壓力的分類 l靜止土壓力：擋墻的高度較大，在土壓力作用下基本不動時所產生的推力。地下室擋墻一般采用此推力進行計算l主動土壓力：擋土墻在土體推力作用下向前移動或繞墻趾轉動時土作用在墻背上的推力。砂土達到主動土壓力的的位移量為0.5%H，粘土達到主動土壓力的的位移量為12%H （H為墻高）土壓力的分類土壓力的分類l被動土壓力 ：擋墻在外力作用下向土體方向移動或繞墻趾轉動所產生的推力。砂土達到被動土壓

10、力的的位移量為5%H，粘土達到被動土壓力的的位移量為10%H （H為墻高）。一般用于橋臺的計算。土壓力的分類土壓力的分類l被動土壓力一般對支護設計有利，在計算時應考慮到其產生的前提條件是土體變形很大，須適當進行折減。樁前土體及重力式擋墻墻趾前土體所產生的被動土壓力值一般較小，僅可作為安全儲備。土壓力的計算理論土壓力的計算理論l庫侖土壓力理論：基本假定： 1、擋土墻是剛性的，墻后的填土是理想的散粒體（粘聚力c=0）； 2、滑動破壞面為一通過墻踵的平面。 3、滑動楔體為剛體。 庫侖土壓力理論的理論公式僅直接適用于無粘性土，當為粘性土時需將c、值換算為等效內摩擦角： 由于庫侖土壓力理論考慮了墻背與土

11、之間的摩擦力，故可用于墻背傾斜，填土面傾斜的情況。2/45cos/2tanarctanhcd土壓力的計算理論土壓力的計算理論l郎肯土壓力理論 基本假定： 1.墻背垂直 2.墻背光滑 3.填土表面水平土壓力的計算理論土壓力的計算理論l用庫侖土壓力公式計算主動土壓力，用郎肯土壓力公式計算被動土壓力。 土壓力的計算理論土壓力的計算理論l主動土壓力計算公式aaKHE221=查表), , , (fKa=+與水平面夾角為HCa31=aaazKdzdE=其中作用點位置：應力沿墻高的分布：合力方向：主動土壓力系數：)/(mkN土壓力的計算理論土壓力的計算理論l被動土壓力計算公式 對于無粘性土： 對于粘性土：p

12、2O22ppO21pKH21=）2q+45（tgH21=P總的土壓力為：zK= ）2+45（ztg= =p被動動土壓力強度為pppppOOpKcHKHPKczKtgcztgp2212 2q4522q45 221+=+=+=總的土壓力為：）（）（被動土壓力強度為：特殊情況下的土壓力特殊情況下的土壓力l有限范圍填土壓力：計算結果一般較主動土壓力大，其值介于主動土壓力和靜止土壓力之間。土質邊坡的支護類型 l重力式擋墻（分直立式，俯斜式，仰斜式，衡重式）重力式擋墻（分直立式，俯斜式，仰斜式，衡重式）仰斜式俯斜式直立式衡重式土質邊坡的支護類型l懸臂式擋墻（高度超過6米時一般要增加垂直于擋板的扶壁，稱扶壁

13、式）l錨定板式，加筋土擋墻（在填方區采用，隨著土層的逐漸回填，擋墻也逐漸完成）l土釘墻：另一種形式的重力式擋墻，土釘一般間距0.81.5米，長度可達1020米，一般用于挖方區。懸臂式扶壁式 錨定板式重力式擋墻的設計重力式擋墻的設計l重力式擋墻較為常見，一般采用條石砌筑或采用毛石混凝土澆筑，當場地無石頭時采用素混凝土澆筑。重力式擋墻高度在6米以下時較為經濟，當高度超過6米時經濟性急劇下降。重力式擋墻的底面寬度一般為其高度的0.40.5倍，占地較寬，體積較為龐大，施工時需大面積開挖基槽，對于場地狹窄的區域難以適用。重力式擋墻的設計重力式擋墻的設計l仰斜式，直立式，俯斜式三種擋墻的用途各不相同 ：l

14、仰斜式的背側土壓力最小，直立式居中，俯斜式最大。相同高度時擋墻的體量仰斜式最小，俯斜式最大。l仰斜式擋墻因后側填土施工稍困難，一般用于挖方區邊坡的坡面護坡，有時也可用于較高的填方邊坡。l俯斜式擋墻的占地面積最小，在挖方區有一定的優勢，特別是在山坡上時重力式擋墻設計的注意事項重力式擋墻設計的注意事項 l墻底持力層的選擇：擋墻高度超過5米時基底反力較大，一般土層不能滿足要求，必要時應采用擴展基礎。當以填土層作為持力層時應特別注意，因重力式擋墻在使用過程中本身就有一定的變形，若基底發生沉降則可能產生危險。一般要求做換填處理：若巖層埋深較淺（3米以內）則可采用素混凝土墊高至巖層，若巖石埋深較深則可采用

15、砂夾石等材料進行換填，但應注意計算換填的深度（1.52.5米）及范圍（根據擴散角）。當承載力相差太多時可考慮采用樁基加承臺梁來抬擋墻。若設計得當其造價將低于樁板式擋墻。重力式擋墻設計的注意事項重力式擋墻設計的注意事項 l重力式擋墻的材料：就設計角度來講，顯然素混凝土和毛石混凝土整體性及抗剪強度都要好于條石。毛石混凝土中的毛石可以起到降低水化熱的作用，同時可以降低造價。從完成后的效果來看，條石擋墻有一定景觀效果，一般甲方偏于選擇條石；若采用混凝土澆筑則可能存在后期重新貼石材的問題，價格反而可能偏高。 樁板式擋墻設計樁板式擋墻設計l樁板式擋墻，可以嵌入巖層中，也可嵌入土中作嵌固端，但嵌入土層時應注

16、意控制變形。經常采用懸臂式，當土壓力或滑坡推力較大時也可以結合錨桿或錨索一起使用，可大大降低樁身截面和配筋。錨桿或錨索在新填土層中應謹慎使用，因填土沉降對錨桿會形成橫向加載，錨桿或錨索設計為受拉構件，抗剪能力較弱，實際使用中可能會被剪斷，特別是錨索帶有預應力，對橫向受力非常敏感。樁板式擋墻設計樁板式擋墻設計l樁板式擋墻設計的幾個常用的參數：l基床系數：又分k法（嵌固端為巖層時）和m法（嵌固端為土層時）。K值由地勘提供，一般泥巖取50100kN/m3，砂巖取150200kN/m3l樁的截面尺寸取值：懸臂樁截面高度不小于懸臂高度的1/6，截面寬度取截面高度的1/22/3。常用截面尺寸有1.2x1.

17、5米，1.5x2米，2x3米等。l嵌巖深度：規范要求嵌入巖石時不小于總樁長的1/4，嵌入土層時不小于總樁長的1/3。根據經驗來看，一般嵌入巖石時的深度為總樁長的1/3左右，嵌入土層時為總樁長的1/2左右。樁板式擋墻設計樁板式擋墻設計l樁距可取樁距的38倍。根據工程經驗，經常采用的樁距為35米（中距），否則擋板很難設計。l擋板厚度一般取200300mm，根據樁的截面尺寸及間距，可考慮樁后側的土拱效應對擋板上的土壓力進行折減。建議擋板不要做成與樁外表面平齊，以退進300500為佳。一是因為鋼筋不容易錨固，二是成型后表面較為難看，三是樁間的槽便于做成花池。擋板應嵌入地面以下300500。l樁底計算假

18、定：根據樁嵌入巖土層的土性、巖質及埋入深度等確定樁底計算假定為自由、鉸接或固端。嵌入巖石時一般考慮成鉸接或固端，嵌巖深度為13倍樁徑時考慮為鉸接，3倍以上為可按嵌固考慮。樁板式擋墻設計樁板式擋墻設計l樁板擋墻應控制樁頂位移不大于懸臂長度的1/100，并不宜大于100mm，地面位置樁的位移不宜大于10mm。l控制樁嵌巖部分的側向反力不應超過巖石地基承載力特征值的0.5倍。l根據鐵路路基支擋結構設計規范10.2.13條的規定，抗滑樁可不進行裂縫寬度計算。l壓頂梁對于增強樁的整體性具有很大作用。寬度一般取同樁截面高度，高度取寬度的1/21/3。注意其配筋的主要方向為側向，配筋率不小于0.2%。錨桿擋

19、墻的設計錨桿擋墻的設計l錨桿擋墻自重輕，占地小，工程費用相對較低。根據經驗單價在300500元/m2。l錨桿長度控制在16米以內，否則應考慮采用預應力錨索。l錨桿間距豎向不小于2.5米，水平不超過2米。l一般錨桿擋墻都設計有肋柱，當巖質較完整時也可取消肋柱，僅作面板。當巖質較破碎時需增加橫向聯系梁（有時將豎向肋柱和橫向聯系梁一起考慮成框架結構進行計算）。l肋柱的寬度不小于300mm。實際設計中肋柱的尺寸一般不需要很大，經常采用的尺寸有300 x400600,400 x600800.錨桿擋墻的設計錨桿擋墻的設計l巖質邊坡巖石壓力的分布l將巖石壓力作為荷載，將錨桿作為支座，按照連續梁模型計算肋柱的

20、配筋。錨桿擋墻的設計錨桿擋墻的設計l鉆孔直徑有90,110,130,150,180等。錨固段長度一般為35米，錨桿不超過6米，錨索不超過10米。錨固段長度一般由巖石與砂漿的之間的粘結強度控制，砂漿與鋼筋之間的粘結強度一般不起控制作用。鉆孔深度一般需超過設計錨桿深度50cm。鉆孔傾斜角度一般取15度，當巖石較深時為了減小錨桿長度也可加大至30度，但其有效拉力也會隨之減小。l錨索的張拉和鎖定荷載：規范規定不大于鋼絞線承載力標準值的0.65倍。為避免張拉時發生拉暴的情況，一般控制張拉力為0.30.5倍的承載力標準值。張拉力越大，所引起的次應力會越大錨桿擋墻與錨噴支護的區分錨桿擋墻與錨噴支護的區分l注

21、意區分的概念：錨桿擋墻中的錨桿按照設計原理應分為自由段和錨固段，自由段需設置纖維布以及瀝青包裹，以防止鋼筋生銹以及保證錨桿自由伸長。為避免產生群錨效應降低錨固效果，規定了其最小間距，如水平距離不小于2米，豎向間距不小于2.5米。坡率法坡率法 l根據土層的土質情況或巖層的完整性以及邊坡的高度，可以按照一定的坡度進行放坡處理。l坡率法的優點：一般較為經濟，施工簡便。l坡率法的缺點：比較占地方，市區場地狹窄時受限較大。 坡率法坡率法 l挖方邊坡（土質邊坡）坡率法坡率法 l填方邊坡坡率法坡率法 l挖方邊坡（巖質邊坡）邊坡工程設計施工圖的內容邊坡工程設計施工圖的內容l邊坡設計總說明l支擋結構總平面布置圖

22、l剖面布置圖l立面布置圖l大樣邊坡設計總說明邊坡設計總說明l工程概況：介紹項目所處位置、場地條件、邊坡特點（坡度、高度及長度等）l地質情況：介紹場地的地形、地貌，地質構造和巖土的特性l設計依據：總圖、地勘報告、獲得認可的前階段設計成果、規范規程邊坡設計總說明邊坡設計總說明l設計標準：設計使用年限（永久邊坡還是臨時邊坡），安全等級l設計參數：主要寫巖土的物理力學參數l支擋措施：分為支護設計思路，施工注意事項（施工順序，開挖順序，開挖作業方式，放坡系數）邊坡設計總說明邊坡設計總說明l排水設計：排水是邊坡設計的重要內容，包括泄水孔和排水溝兩部分。l監測要求：對于坡頂或坡腳有保護對象的邊坡，有滑動可能的邊坡應提出監測要求，有可能的情況下需對監測內容、監測頻率、監測點布置做出具體設計。總平面布置圖設計總平面布置圖設計l支擋結構在總平面圖上的范圍、定位 一般在地勘提供的帶有地形圖和剖面線