邊坡工程支護的設(shè)計與計算過程案例綜述目錄TOC\o"1-3"\h\u24493邊坡工程支護的設(shè)計與計算過程案例綜述 1324951.1方案選擇的原則與計算方法 11661.1.1方案比選原則 197221.1.2計算方法 171091.21-1剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算 265201.2.11-1剖面方案選擇 245641.2.21-1剖面設(shè)計計算 3267091.32-2剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算 5108231.3.1方案選擇 5183021.3.2設(shè)計計算 6277441.43-3剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算 9222941.1.1方案選擇 9240831.1.2設(shè)計計算 91.1方案選擇的原則與計算方法1.1.1方案比選原則①技術(shù)先進：在因地制宜的前提下，盡可能的采用理論相對完善的新方法，充分關(guān)注相關(guān)的前沿科研成果，②安全可靠：所設(shè)計的支護方案在穩(wěn)定方面應(yīng)該有足夠的安全儲備；對后續(xù)的生態(tài)防護應(yīng)盡量避免影響③適用耐久：由于周邊有建筑物存在，則設(shè)計方案應(yīng)力求耐久性，同時也要與周圍環(huán)境相適應(yīng)，不會有太大的違和感。④經(jīng)濟合理：支護設(shè)計應(yīng)遵循因地制宜的原則，力求施工簡單，優(yōu)先選用本地符合要求材料以節(jié)省成本。同時綜合考慮未來的發(fā)展收益和養(yǎng)護成本，使其造價和養(yǎng)護費用最經(jīng)濟。⑤外形美觀：在適用、經(jīng)濟、安全的前提下，盡可能使支護具有優(yōu)美的外形，并至少不會過多影響后續(xù)生態(tài)防護1.1.2計算方法由于條件限制，本次設(shè)計采用以《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）內(nèi)的構(gòu)造要求為底線，逐級相加核算安全系數(shù)的方法進行設(shè)計。本次設(shè)計選用計算模塊為建坡?lián)跬翂δK，土壓力計算方法為庫倫法，土壓力分布為三角形分布，仍選擇一般地區(qū)進行計算。若采用錨桿擋土墻，則根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2013)第9.2.2表格選取錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)β2表4-1錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)表錨桿類別巖土類別非預(yù)應(yīng)力錨桿預(yù)應(yīng)力錨桿土層錨桿自由段為土層的巖石錨桿自由段為巖層的巖石錨桿自由段為土層時自由段為巖層時β1.1~1.21.1~1.21.01.2~1.31.1由于軟件限制，本次支護設(shè)計計算均分段進行，在設(shè)計1-1、2-2、3-3剖面第一級坡時，應(yīng)將第二級坡坡體以及支護手段化為均布荷載施加于第二級坡坡頂進行計算。在計算整體穩(wěn)定時，采用軟件自行搜索危險滑動面。搜索時，條分法的土條寬度、圓心步長、半徑步長均為1m。當邊坡剖面滑動方向與相對于土的切條方向反向時，將其合力當做下滑力對待。1.21-1剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算圖4-11-1剖面第二級坡計算圖1.2.11-1剖面方案選擇1-1剖面共高10.5m，為了更好的設(shè)計以及施工方便，先對邊坡進行簡單的處理：即通過挖填方等手段，將該坡馬道變更為2m，第一級坡坡高改為5.5m，第二級坡坡高改為5m。由于要保留與建筑物一定的安全距離，則對該邊坡不進行過多的放坡處理，由于該邊坡為土質(zhì)邊坡，為了安全性與耐久性起見，決定兩端邊坡均采用錨桿擋土墻進行支護。而在《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）中，錨桿式擋土墻有三種：排樁式錨桿擋土墻：適用于穩(wěn)定性較差，坡頂有重要建筑物的邊坡。板肋式和格構(gòu)式錨桿擋土墻：適用于較高且穩(wěn)定性較差的邊坡，對變形要求較高的邊坡，宜采用預(yù)應(yīng)力錨桿。出于對設(shè)計計算、施工難易程度以及對后續(xù)生態(tài)防護技術(shù)選擇的考量，1-1剖面均選擇格構(gòu)式錨桿擋土墻進行支護。1.2.21-1剖面設(shè)計計算對于該邊坡第二級坡，根據(jù)構(gòu)造要求，此坡面共打入兩根錨桿，第一錨點設(shè)于坡頂下1.5m處，第二錨點設(shè)于坡下3m處，錨桿入射角度均為15度，自由端長度為5m，錨固段長度為5m，錨固體直徑為600mm，├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，由于該邊坡為土質(zhì)邊坡，所以錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為46.907kN，Ex為46.877kN，Ey為1.659kN，作用點高度為1.667m。梁彎矩背側(cè)最大值為9.013kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.548kN?m。梁剪力最大值為10.624kN，扭矩最大值為0.073kN?m，最大位移量為0整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-5.474m，15.14m），半徑為20.8m。總的下滑力為208.224kN，總的抗滑力為375.964kN，其中土體部分下滑力為208.224kN，土體部分抗滑力為348.218。筋帶的抗滑力為27.747kN。則有K=375.964kN÷2.8.224kN=1.806>1.350當該邊坡處于暴雨狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為51.171kN，Ex為51.139kN，Ey為1.810kN，作用高度為1.667m。梁彎矩背側(cè)最大值為10.530kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.168kN?m。梁剪力最大值為12.628kN，扭矩最大值為0.080kN?m，最大位移量為0整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-5.474m，15.14m），半徑為20.817m?？偟南禄?25.184kN，總的抗滑力為327.323kN，其中土體部分下滑力為225.184kN，土體部分抗滑力為299.577kN，筋帶抗滑力為27.747kN。則有K=327.323kN÷225.184kN=1.454>1.350由上述可得，該支護滿足要求。對于第一級坡，該坡高5.5米，經(jīng)過試算，此一級坡較為穩(wěn)定，所以不打錨桿。├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，由于該邊坡為土質(zhì)邊坡，所以錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。圖4-21-1剖面第一級坡計算圖當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：坡頂所承受的均布荷載為102kN/m，修正后庫倫土壓力Ea為57.461kN，Ex為57.461kN，Ey為-0kN，作用點高度為1.833m。梁彎矩背側(cè)最大值為123.553kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.530kN?m。梁剪力最大值為63.523kN，扭矩最大值為0.513kN?m，最大位移量為0.001整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-1.923m，2.75m），半徑為8.815m?？偟南禄?06.956kN，總的抗滑力為436.121kN，其中土體部分下滑力為206.956kN，土體部分抗滑力為436.121。筋帶的抗滑力為0kN。則有K=436.121kN÷206.956kN=2.107>1.350當該邊坡處于暴雨狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：坡頂所承受的均布荷載為110.1kN/m，修正后庫倫土壓力Ea為62.562kN，Ex為62.562kN，Ey為0kN，作用高度為1.833m。梁彎矩背側(cè)最大值為137.659kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.158kN?m。梁剪力最大值為69.576kN，扭矩最大值為0.559kN?m，最大位移量為0.002整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-1.923m，2.75m），半徑為8.815m。總的下滑力為221.667kN，總的抗滑力為367.217kN，其中土體部分下滑力為221.667kN，土體部分抗滑力為367.217kN，筋帶抗滑力為0kN。則有K=367.217kN÷221.667kN=1.657>1.350由上述可得，該支護滿足要求。1.32-2剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算1.3.1方案選擇2-2剖面高12.96m，，為了方便設(shè)計，通過對第二級坡進行挖方將馬道改為2m。對于該坡，由于在原始穩(wěn)定性分析時安全系數(shù)就已經(jīng)滿足要求，但是因為此邊坡為土質(zhì)邊坡，離小區(qū)較近，也對其進行工程支護?？紤]到錨桿擋土墻結(jié)構(gòu)重量較輕，還能節(jié)省大量的圬工材料，以及提高勞動效率等，決定先選取上下二級坡均采用格構(gòu)式錨桿擋土墻進行支護。1.3.2設(shè)計計算因為該坡穩(wěn)定性較好所以不打錨桿。二級坡坡高6m，├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。圖4-32-2剖面第二級坡計算圖當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為68.006kN，Ex為68.006kN，Ey為0kN，作用點高度為2m。梁彎矩背側(cè)最大值為208.936kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.804kN?m。梁剪力最大值為103.551kN，扭矩最大值為0.922kN?m，最大位移量為0.003整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-5.423m，2m），半徑為8.567m?？偟南禄?19.386kN，總的抗滑力為421.844kN，其中土體部分下滑力為219.386kN，土體部分抗滑力為421.844。筋帶的抗滑力為0kN。則有K=421.844kN÷219.386kN=1.923>1.350當該邊坡處于暴雨狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為71.108kN，Ex為71.108kN，Ey為0kN，作用高度為2m。梁彎矩背側(cè)最大值為232.251kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?8.452kN?m。梁剪力最大值為113.919kN，扭矩最大值為1.005kN?m，最大位移量為0.004整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-5.423m，2m），半徑為8.567m?？偟南禄?31.372kN，總的抗滑力為355.265kN，其中土體部分下滑力為231.372kN，土體部分抗滑力為355.265kN，筋帶抗滑力為0kN。則有K=355.265kN÷231.372kN=1.516>1.350由上述可得，該支護滿足要求。對于第一級坡，該坡高6.96米，├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，由于該邊坡為土質(zhì)邊坡，所以錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。圖4-42-2剖面第一級坡計算圖當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：坡頂所承受的均布荷載為106.32kN/m，修正后庫倫土壓力Ea為93.133kN，Ex為93.133kN，Ey為0kN，作用點高度為2.32m。梁彎矩背側(cè)最大值為256.724kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?10.364kN?m。梁剪力最大值為110.583kN，扭矩最大值為1.329kN?m，最大位移量為0.004整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-6.383m，3.48m），半徑為11.009m?？偟南禄?23.384kN，總的抗滑力為595.720kN，其中土體部分下滑力為323.384kN，土體部分抗滑力為595.720。筋帶的抗滑力為0kN。則有K=595.720kN÷323.384kN=1.842>1.350當該邊坡處于暴雨狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：坡頂所承受的均布荷載為115.86kN/m，修正后庫倫土壓力Ea為101.209kN，Ex為101.209kN，Ey為0kN，作用高度為2.32m。梁彎矩背側(cè)最大值為283.281kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?9.684kN?m。梁剪力最大值為122.225kN，扭矩最大值為1.444kN?m，最大位移量為0.005整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-6.383m，3.48m），半徑為11.009m。總的下滑力為347.059kN，總的抗滑力為501.091kN，其中土體部分下滑力為347.059kN，土體部分抗滑力為501.091kN，筋帶抗滑力為0kN。則有K=501.091kN÷347.059kN=1.452>1.350由上述可得，該支護滿足要求。1.43-3剖面支護方案的選擇及設(shè)計計算1.1.1方案選擇3-3坡高16.8m，通過對第二級坡進行挖方將馬道改為2m。一級坡坡高8.8m，二級坡坡高8m。因為此坡較2-2坡穩(wěn)定性較差，且錨桿擋土墻結(jié)構(gòu)重量較輕，還能節(jié)省大量的圬工材料，以及提高勞動效率等，決定先選取上下二級坡均采用格構(gòu)式錨桿擋土墻進行支護。1.1.2設(shè)計計算對于該邊坡第二級坡，根據(jù)構(gòu)造要求，此坡面共打入一根錨桿，錨點設(shè)于坡頂下3m處，，錨桿入射角度為20度，自由端長度為5m，錨固段長度為5m，錨固體直徑為400mm，├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。圖4-53-3剖面第二級坡計算圖當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為121.789kN，Ex為121.789kN，Ey為0kN，作用點高度為2.667m。梁彎矩背側(cè)最大值為321.667kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?21.391kN?m。梁剪力最大值為178.934kN，扭矩最大值為1.160kN?m，最大位移量為0.004整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-4m，-1m），半徑為7.4m?？偟南禄?31.865kN，總的抗滑力為599.525kN，其中土體部分下滑力為331.865kN，土體部分抗滑力為547.067。筋帶的抗滑力為52.458kN。則有K=599.525kN÷331.865kN=1.790>1.350當該邊坡處于暴雨狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：修正后庫倫土壓力Ea為172.681kN，Ex為172.330kN，Ey為-11.011kN，作用高度為2.667m。梁彎矩背側(cè)最大值為471.248kN?m，面?zhèn)茸畲笾禐?31.519kN?m。梁剪力最大值為260.098kN，扭矩最大值為1.653kN?m，最大位移量為0.005整體驗算結(jié)果如下：以第二級坡坡頂為原點，則最危險滑動面的圓心為（-4m，1m），半徑為4m?？偟南禄?58.984kN，總的抗滑力為515.143kN，其中土體部分下滑力為358.984kN，土體部分抗滑力為462.685kN，筋帶抗滑力為52.458kN。則有K=515.143kN÷358.984kN=1.435>1.350由上述可得，該支護滿足要求。對于第一級坡，該坡高8.8米，此坡面打入兩根錨桿，第一錨點設(shè)于坡頂下2m處，第二錨點設(shè)于坡頂下4m處，錨桿入射角度為20度，自由端長度為6m，錨固段長度為5m，錨固體直徑為400mm，├截面寬0.4m，├截面高0.8m，梁栓等級為C30，梁縱筋和箍筋級別均為HRB400，梁as取50mm，鋼筋直徑取20mm，錨桿擋墻側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2。圖4-63-3剖面第一級坡計算圖當該邊坡處于天然狀況下時經(jīng)過軟件計算，結(jié)果如下：坡頂所承受的均布荷載為