实例5-湖北省三峡库区秭归县下土地岭滑坡防治工程初步设计

1、湖北省三峡库区秭归县下土地岭滑坡湖北省三峡库区秭归县下土地岭滑坡防治工程初步设计防治工程初步设计中国地质大学（武汉）中国地质大学（武汉）2005年年6月月（一）安全等级（一）安全等级 按技术规定按技术规定,该滑坡防治工程等级为该滑坡防治工程等级为级。级。（二）滑坡推力计算模型（二）滑坡推力计算模型 对对， ， 三个剖面，三个剖面，采用潘家铮的院士提出的传递系数法进行计算。采用潘家铮的院士提出的传递系数法进行计算。（三）（三）滑坡推力计算结果滑坡推力计算结果 三个剖面上最危险状况下的滑坡推力三个剖面上最危险状况下的滑坡推力 一、滑一、滑 坡坡 推推 力力 计计 算算 主滑剖面滑坡推力计算结果（单

2、位：主滑剖面滑坡推力计算结果（单位：KN/米）米）工况工况:自重自重 +水库坝前水库坝前175m静水位静水位 非汛期非汛期50年一遇暴雨）年一遇暴雨）( (C=8KPa, C=8KPa, =11.4=11.40 0；安全系数安全系数 Ks=1.25)Ks=1.25) 025050075010001250150017502000225025000246810121416条块编号剩余推力(KN) 主滑剖面滑坡推力计算结果（单位：主滑剖面滑坡推力计算结果（单位：KN/米）米）工况工况:自重自重 +水库坝前水库坝前175m静水位静水位 非汛期非汛期50年一遇暴雨）年一遇暴雨）( (C=8KPa, C=

3、8KPa, =11.4=11.40 0；安全系数安全系数 Ks=1.25)Ks=1.25)0200400600800100012001400160018002000024681012141618条块编号剩余推力（KN）主滑剖面滑坡推力计算结果（单位：主滑剖面滑坡推力计算结果（单位：KN/米）米）工况工况（自重（自重 + +水库坝前水库坝前162162m m静水位静水位 50 50年一遇暴雨）年一遇暴雨）( (C=8KPa, C=8KPa, =11.4=11.40 0；安全系数安全系数 Ks=1.25)Ks=1.25)020040060080010001200012345678910条块编号剩余

4、推力（KN） 1、抗滑桩设计推力、抗滑桩设计推力剖面抗滑桩设在第剖面抗滑桩设在第9条块，滑坡推力为条块，滑坡推力为2032.49kN/m， 剖面抗滑桩设在第剖面抗滑桩设在第8条块，滑坡推力为条块，滑坡推力为1414.66 kN/m，剖面抗滑桩设在第剖面抗滑桩设在第5条块，滑坡推力为条块，滑坡推力为778.62 kN/m。 。2、排水沟的设计排洪量排水沟的设计排洪量秭归县秭归县50年一遇最大小时降雨量为年一遇最大小时降雨量为76.0mm，进行滑坡汇水面积设进行滑坡汇水面积设计流量计算。计流量计算。3、锚杆设计锚固力锚杆设计锚固力 在滑坡体后壁陡坎稳定性计算的基础上，根据锚杆加固工程受力在滑坡体后

5、壁陡坎稳定性计算的基础上，根据锚杆加固工程受力取值原则，综合确定了单根锚杆设计锚固力为取值原则，综合确定了单根锚杆设计锚固力为80KN。二、滑坡的二、滑坡的治理工程设计治理工程设计 （一）设计指标（一）设计指标 1、抗滑桩、抗滑桩 滑坡体防治设计按滑坡体防治设计按175m水位工况水位工况50年一遇暴雨和年一遇暴雨和162m水水位工况位工况50年一遇暴雨条件设计，安全系数取值为年一遇暴雨条件设计，安全系数取值为KS1.25。并并按按100年一遇暴雨工况校核。年一遇暴雨工况校核。2、排水沟的设计排洪量排水沟的设计排洪量 滑坡区地表排水降雨量按滑坡区地表排水降雨量按50年一遇暴雨设计，按年一遇暴雨设

6、计，按100年一遇年一遇暴雨校核，汇水面积据计算为暴雨校核，汇水面积据计算为0.16km2。排水沟结构设计超高系排水沟结构设计超高系数为数为0.25。 3、锚杆设计锚固力锚杆设计锚固力 锚杆安全系数按永久锚杆考虑，取锚杆安全系数按永久锚杆考虑，取2.2。 （二）设计安全标准（二）设计安全标准 （三）治理工程总体设计（三）治理工程总体设计 设置地表排水工程主要作用是截住源于滑坡南部山坡因大气降水产生设置地表排水工程主要作用是截住源于滑坡南部山坡因大气降水产生的坡面水流，所截水流往西汇入已有排水沟，往北汇入袁水河。滑坡体的坡面水流，所截水流往西汇入已有排水沟，往北汇入袁水河。滑坡体内排水沟主要作用

7、是汇集滑坡体表面因大气降雨及生活地表排水而形成内排水沟主要作用是汇集滑坡体表面因大气降雨及生活地表排水而形成的坡面流，所截水流汇入坡外的截水沟。的坡面流，所截水流汇入坡外的截水沟。 在在滑体中前部滑体中前部177177m m高程附近设置高程附近设置桩间距为桩间距为5m的的大截面悬臂抗滑桩的大截面悬臂抗滑桩的作用，是保证下土地岭滑坡的整体稳定性，滑坡体上的建筑物安全得以作用，是保证下土地岭滑坡的整体稳定性，滑坡体上的建筑物安全得以改善，确保该镇区通往外埠的交通干线保持稳定与畅通。改善，确保该镇区通往外埠的交通干线保持稳定与畅通。 在滑坡后缘设置锚杆格构加固工程，增强了滑坡后缘影响区内的初级在滑坡

8、后缘设置锚杆格构加固工程，增强了滑坡后缘影响区内的初级中学学生宿舍楼的安全状况，改善了广大师生安全正常的教学环境。中学学生宿舍楼的安全状况，改善了广大师生安全正常的教学环境。影响区学生宿舍楼型桩A型桩B型桩治理工程平面布置图正常库水位殷坤龙吴益平汪 洋张桂荣滑坡砖砖3砖3砖3砖土坯砖3砖3砖3砖3砖3砖3砖3砖混河混混中国地质大学制图审定设计审核日期三峡工程库区湖北省秭归县水田坝乡下土地岭滑坡初步设计工程号图号图别图 例排水沟裂缝抗滑桩锚固土坯土坯水 田 坝 初 级 中 学土坯砖砖砖砖5砖5土坯砖5砖厕土坯土坯土坯袁土坯沿土坯土坯砖土坯砖3土坯土坯塘土坯砖3道土坯土坯土坯土坯砖3砖3砖3砖3复

9、混肥厂厕土坯江土坯土坯大砖3砖3水砖3砖3治理工程平面布置图治理工程平面布置图1 1、设计推力、设计推力 在滑坡条分与剩余下滑力计算的基础上，根据支挡工程受力取值原在滑坡条分与剩余下滑力计算的基础上，根据支挡工程受力取值原则，综合确定了抗滑桩的位置及推力设计值为则，综合确定了抗滑桩的位置及推力设计值为286286t/mt/m。2 2、桩型设计桩型设计 根据滑坡地形起伏、滑动面埋藏及下滑力的大小，选取了桩径为根据滑坡地形起伏、滑动面埋藏及下滑力的大小，选取了桩径为2.52.53.53.5m m2 2的的A A、B B型两种桩型，桩长分别为型两种桩型，桩长分别为1616m m（10m10m6m6m

10、）和和1414m m（9m9m5m5m）, ,桩间距均为桩间距均为5 5m m的大截面悬臂桩桩型，其立面布置见的大截面悬臂桩桩型，其立面布置见图图X-5X-5。采用采用C30C30混凝土，抗滑桩按抗弯构件进行设计。混凝土，抗滑桩按抗弯构件进行设计。（四）（四）抗滑桩工程抗滑桩工程设计设计3 3、结构设计、结构设计（1）A型桩结构设计型桩结构设计 基本参数基本参数 桩长：桩长：h=16，其中悬臂段其中悬臂段h1=10m， 锚固段锚固段h2=6m。 抗滑桩刚度判定抗滑桩刚度判定 桩的变形系数：桩的变形系数：=0.253； 桩的计算深度：桩的计算深度：h2=1.522.5，因此按刚性桩进行设计；因此

11、按刚性桩进行设计； 桩底边界条件：自由端。桩底边界条件：自由端。 桩体受力计算桩体受力计算 桩体受力计算采用桩体受力计算采用“m”法，推力分布采用三角形模式。抗滑桩内力计法，推力分布采用三角形模式。抗滑桩内力计 算结果如下：算结果如下： 最大剪力：最大剪力：Qmax=147271.3 kN; 最大弯矩：最大弯矩：Mmax=55330.090 kNm; 最大侧应力：最大侧应力：max=4647.591 kPa。 锚固段深度判断锚固段深度判断: 取岩石裂隙、风化及产状的折减系数取岩石裂隙、风化及产状的折减系数R=0.3，岩石单轴抗压强度岩石单轴抗压强度 R=c=20MPa, 则则K1CR=6000

12、kPamax=4647.591 kPa，因因 此，嵌固段满足深度要求。此，嵌固段满足深度要求。 弯弯 矩矩 图图02468101214160100002000030000400005000060000弯弯 矩矩 ( ( K K N N m m ) )桩桩 深深 ( ( m m ) )剪剪 力力 图图0246810121416-20000-15000-10000-500005000100001500020000剪剪 力力 ( ( K K N N ) )桩桩 深深 ( ( m m ) )弯矩图剪力图抗滑桩配筋抗滑桩配筋I、纵筋计算纵筋计算抗滑桩按受弯构件考虑，钢筋保护层按抗滑桩按受弯构件考虑，钢筋

13、保护层按100mm计；据计；据GBJ1089中钢筋混凝土矩形截面受弯构件正截面配筋计算得出：中钢筋混凝土矩形截面受弯构件正截面配筋计算得出：主筋配筋：纵筋采用主筋配筋：纵筋采用72 36II级级螺纹螺纹钢筋，分两排布置，每排钢筋，分两排布置，每排36根，每三根为一束，其中，第一排的根，每三根为一束，其中，第一排的36根钢筋长根钢筋长16m，即通长即通长配置，第二排的配置，第二排的36根钢筋长根钢筋长12m，在桩埋深在桩埋深4m处截断。处截断。 II、构造钢筋构造钢筋在桩两侧各采用在桩两侧各采用8 18II级螺纹钢（构造筋），受压侧采用级螺纹钢（构造筋），受压侧采用8 18II级螺纹钢级螺纹钢（

14、架立筋）。（架立筋）。III、箍筋配筋箍筋配筋矩形截面抗滑桩应进行斜截面抗剪强度计算。根据斜截面抗剪强度矩形截面抗滑桩应进行斜截面抗剪强度计算。根据斜截面抗剪强度验算，确定了验算，确定了箍筋的配置：箍筋的配置：箍筋配筋：桩埋深箍筋配筋：桩埋深6m以下采用采用以下采用采用16110，埋深埋深6m以下采用以下采用采用采用16250，箍筋肢数为四肢。箍筋肢数为四肢。（2）B型桩结构设计 基本参数基本参数 桩长：桩长：h=14，其中悬臂段其中悬臂段h1=9m，锚固段锚固段h2=5m。 抗滑桩刚度判定抗滑桩刚度判定 桩的变形系数：桩的变形系数：=0.253； 桩的计算深度：桩的计算深度：h2=1.272

15、.5，因此按刚性桩进行设计；因此按刚性桩进行设计； 桩底边界条件：自由端。桩底边界条件：自由端。 桩体受力计算桩体受力计算 桩体受力计算采用桩体受力计算采用“m”法，推力分布采用三角形模式。抗滑桩内力计法，推力分布采用三角形模式。抗滑桩内力计 算结果如下：算结果如下： 最大剪力：最大剪力：Qmax=17856.640 kN; 最大弯矩：最大弯矩：Mmax=48899.430 kNm; 最大侧应力：最大侧应力：max=5677.714 kPa。锚固段深度判断锚固段深度判断: 取 岩 石 裂 隙 、 风 化 及 产 状 的 折 减 系 数取 岩 石 裂 隙 、 风 化 及 产 状 的 折 减 系

16、数 R = 0 . 3 ， 岩 石 单 轴 抗 压 强 度岩 石 单 轴 抗 压 强 度 R=c=20MPa, 则则K1CR=6000kPamax=5677.714 kPa，因此，嵌固段因此，嵌固段满足深度要求。满足深度要求。 弯弯 矩矩 图图024681012140100002000030000400005000060000弯弯 矩矩 ( ( K K N N m m ) )桩桩 深深 ( ( m m ) )剪剪 力力 图图02468101214-20000-15000-10000-500005000100001500020000剪剪 力力 ( ( K K N N ) )桩桩 深深 ( ( m

17、 m ) )弯矩图剪力图抗滑桩结构设计I、纵筋计算抗滑桩按受弯构件考虑，钢筋保护层按100mm计；据GBJ1089中钢筋混凝土矩形截面受弯构件正截面配筋计算得出： 主筋配筋：纵筋采用63 36II级螺纹钢筋，也分两排布置，每三根为一束，其中，第一排的33根钢筋长16m，即通长配置，第二排的30根钢筋长10m，在桩埋深4m处截断。II、构造钢筋在桩两侧各采用8 18II级螺纹钢（构造筋），受压侧采用8 18II级螺纹钢（架立筋）。III、箍筋配筋 矩形截面抗滑桩应进行斜截面抗剪强度计算。根据斜截面抗剪强度验算，确定了箍筋的配置： 箍筋配筋：桩埋深4m以下采用16100，埋深4m以上采用16250

18、，箍筋肢数为四肢。 排水工程主要包括滑坡区外围截水沟和坡体内的排水沟两项排水工程主要包括滑坡区外围截水沟和坡体内的排水沟两项工程，其平面布置见图工程，其平面布置见图X-2X-2。滑坡区外围截水沟根据实际地形现滑坡区外围截水沟根据实际地形现场布置，主要作用是截住源于滑坡南部山坡因大气降水产生的坡场布置，主要作用是截住源于滑坡南部山坡因大气降水产生的坡面水流，所截水流往面水流，所截水流往西汇入已有排水沟，往北汇入袁水河。滑坡西汇入已有排水沟，往北汇入袁水河。滑坡体内排水沟主要作用是汇集滑坡体表面因大气降雨及生活地表排体内排水沟主要作用是汇集滑坡体表面因大气降雨及生活地表排水而形成的坡面流，所截水流

19、汇入坡外的截水沟。水而形成的坡面流，所截水流汇入坡外的截水沟。（五）（五）排水工程排水工程设计设计 根据秭归县降雨特征，进行各沟段汇水面积设计流量计算。公式选用根据秭归县降雨特征，进行各沟段汇水面积设计流量计算。公式选用中国水利科学院水文研究所提出的计算公式：中国水利科学院水文研究所提出的计算公式：nFppsQ 278. 0排水沟过流量计算公式如下：排水沟过流量计算公式如下：RiCQnRC/61其中：其中：根据计算，确定截排水沟参数如下：根据计算，确定截排水沟参数如下： 截水沟全长约704m，采用梯形截面，见图X-11，沟底宽0.8m，高0.8m，沟顶宽1.6m，侧壁坡度为1：0.5，沟底采用

20、C10的素混凝土，两侧壁用M7.5的浆砌石，在穿越沿江大道公路时设涵洞。排水沟全长约316m，采用梯形截面，见图X-11，沟底宽0.4m，高0.4m，沟顶宽1.2m，侧壁坡度为1：1，沟底采用C10的素混凝土，两侧壁用M7.5的浆砌石，在穿越沿江大道公路时设涵洞。1 1、锚杆设计、锚杆设计 （1 1）最大锚固力）最大锚固力 根据前述的滑坡后缘局部稳定性计算，结合所设锚杆排数可确定根据前述的滑坡后缘局部稳定性计算，结合所设锚杆排数可确定出锚杆设计锚固力出锚杆设计锚固力N Nt t为为8080KNKN，永久锚杆安全系数为永久锚杆安全系数为2.22.2，则每根锚杆极，则每根锚杆极限锚固力限锚固力P

21、P为为176176KNKN。（2 2）锚固角锚固角 根据前述的滑坡后缘可能破坏型式，锚杆与水平面的夹角为根据前述的滑坡后缘可能破坏型式，锚杆与水平面的夹角为2020。（3 3）锚杆孔径和直径）锚杆孔径和直径 锚杆拉杆的截面面积可按确定：锚杆拉杆的截面面积可按确定：ptktfNKA 锚杆采用锚杆采用1 12525的的级螺纹筋，全粘结灌浆，级螺纹筋，全粘结灌浆，砂浆强度为砂浆强度为M30，锚锚固体直径固体直径110。 （六）锚固工程设计（六）锚固工程设计 （4）锚杆长度锚杆长度 为了防止滑坡后缘影响区发生局部破坏，用砂浆锚杆进行治理为了防止滑坡后缘影响区发生局部破坏，用砂浆锚杆进行治理。根据勘察报

22、告，按规范提出的锚固深度安全系数取。根据勘察报告，按规范提出的锚固深度安全系数取2.22.2。根据可能局部破坏面及锚杆的倾角，可将其自由段长度定为根据可能局部破坏面及锚杆的倾角，可将其自由段长度定为3.03.0m m，锚固段可按计算得出，取为锚固段可按计算得出，取为9.09.0m m。stadqNKL（5 5）锚杆间距）锚杆间距 根据岩性及结构发育情况，确定锚杆间距根据岩性及结构发育情况，确定锚杆间距1.51.5m m，排距排距1.51.5m m，采采用方形布置。用方形布置。 先对加固区域进行整坡，再设置锚杆和格构。锚杆设置三层，先对加固区域进行整坡，再设置锚杆和格构。锚杆设置三层，矩形布置，

23、横向间距矩形布置，横向间距1.5m，纵向间距纵向间距1.5m，设置长度设置长度12m，锚固段锚固段长长9m，锚固体直径锚固体直径110，M30水泥砂浆灌注，锚筋水泥砂浆灌注，锚筋 125，末端末端通过通过40螺纹锚杆、垫板、螺母和格构梁相连接。螺纹锚杆、垫板、螺母和格构梁相连接。 2 2、格构梁设计、格构梁设计（1 1）格构梁弯矩计算格构梁弯矩计算 计算横梁及纵梁的弯矩和剪力时，按连续梁来考虑，因其后为计算横梁及纵梁的弯矩和剪力时，按连续梁来考虑，因其后为学校，综合考虑安全因素，采用通长配筋，因梁的顶部（远离坡学校，综合考虑安全因素，采用通长配筋，因梁的顶部（远离坡面侧）和底部（靠近坡面侧）受

24、到的弯矩大小不等，其顶底的配面侧）和底部（靠近坡面侧）受到的弯矩大小不等，其顶底的配筋不同。筋不同。 顶部（远离坡面侧）最大弯矩：顶部（远离坡面侧）最大弯矩： M Mmaxmax=24.70 kNm=24.70 kNm 底部（靠近坡面侧）最大弯矩：底部（靠近坡面侧）最大弯矩： M Mmaxmax=33.26 kNm=33.26 kNm（2 2）格构梁剪力计算格构梁剪力计算 格构梁最大剪力：格构梁最大剪力：Q Qmaxmax=127.94kN=127.94kN（3 3） 格构梁基本参数格构梁基本参数 格构横纵间距：格构横纵间距：1.51.5m m 格构梁断面：格构梁断面：300300mmmm25

25、0mm250mm 梁高嵌入地面以下深度：梁高嵌入地面以下深度：250250mmmm（4 4） 纵筋计算纵筋计算按矩形截面受弯构件正截面配筋计算，配筋计算时安全系数取按矩形截面受弯构件正截面配筋计算，配筋计算时安全系数取1.51.5。顶部（远离坡面侧）配筋：顶部（远离坡面侧）配筋：2 2 18 18的的级螺纹钢筋级螺纹钢筋底部（远离坡面侧）配筋：底部（远离坡面侧）配筋：3 3 18 18的的级螺纹钢筋级螺纹钢筋（5 5） 箍筋计算箍筋计算按矩形截面的斜截面抗剪强度计算。按矩形截面的斜截面抗剪强度计算。箍筋配筋：箍筋配筋： 1018010180，箍筋箍筋肢肢数为数为双肢。双肢。另外，锚杆布置在纵横梁的交点处，锚杆采用另外，锚杆布置在纵横梁的交点处，锚杆采用125的的级螺纹级螺纹筋，全粘结灌浆。横向每隔筋，全粘结灌浆。横向每隔15m设置永久伸缩缝，缝宽设置永久伸缩缝，缝宽20mm，填填塞沥青麻筋或沥青木板。塞沥青麻筋或沥青木板。 七、工程监测设计七、工程监测设计 一、监测工作的任务一、监测工作的任务本次监测工作的主要任务如下： 1、滑坡体位移监测，包括滑