边坡治理设计可研报告.docx

1、前言受学院基建处的委托，在我院2009年6月完成的北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告的基础上，由我院进行编制学院滑坡应急治理工程可行性研究报告。1.1 学院概况1.2 立项依据学院位于长安区杜曲街道办杨万坡村附近，地处谲河右岸一级阶地后缘与少陵塬塬边斜坡地带，边坡场地地面高程介于443.00520.00m之间，学院建于坡角及二级平台上，沿“董爷沟”分为东西两个校区，分级边坡坡高约2040m，坡度40o80o，部分坡角设置了48m左右毛石挡土墙，东山区一级坡修筑了钢筋混凝土挡土墙，边坡除坡顶植被稀少外，其余地段植被较丰富，坡角及平台多乔木，坡面多灌木及杂草，地质条件及环境条件复杂。该学院的北坡边坡在2009年5月持续暴雨后出现了地面裂缝、塌陷问题，委托我院进行了北坡边坡的勘察工作，勘察结果表明该边坡大部分处于临界稳定状态，局部不稳定。2011年89月强降雨影响，该学院北坡边坡体再次出现了局部滑塌，且存在明显的地面裂缝及塌陷，裂缝宽度约13cm，呈张性，长度30100m不等，塌陷区面积100m2左右点状分布于坡顶外，多处出现险情。滑塌范围主要集中在学生宿舍楼附近，极大威胁到在校师生的生命安全，引起长安区等相关政府部门重视，期间多次来学院检查指导安防工作，并提出了安防治理要求。鉴于上述情况，考虑西安市近年雨量明显增多的现状，该边坡在雨水渗入浸泡土体下，抗剪强度降低，边坡失稳的可能性极大，为避免下一个雨季来临时出现重大安全问题，保证宿舍楼及师生安全，治理该边坡已克不容缓，学院上下对此也高度重视，特立专项治理该边坡。1.3 目标任务及治理意义1.3.1目标任务1）目标根据已完成的边坡勘察成果分析，学院所处边坡在天然状态下整体尚能稳定，但在饱和状态下基本处于欠稳定基本稳定状态，基于现有坡高及坡度、考虑坡体土以湿陷性黄土为主的特点，给合地区经验，该边坡计划采用以锚索+格构梁为的主边坡加固措施，实施对问题边坡的综合治理，从根本上解决学院北坡遇水失稳及再次产生滑塌的可能，最终消除安全隐患。2）任务补充勘测工作，包括现有地形、地物及塌陷区范围等测量、测绘和地质勘察工作，测量精度及范围应满足边坡支护施工图设计要求。进行边坡综合治理专项设计。移栽乔木及部分重要林木，以备复垦绿化重新利用。对陡峭、坡度大于70o以上边坡段进行必要的削坡、降坡处理；清除已存在塌方土；适当平整平台面及坡角，封填渗漏塌陷区。边坡实施锚索+格构梁支护加固。坡项、坡脚及各级平台修筑相应排水沟渠。治理区边坡绿化及道路恢复。按规定进行必要的变形观测工作。1.3.2 治理意义1）可保证学院边坡稳定，确保坡上及坡下各建筑物安全，保证广大师生财产及生命安全。2）通过边坡治理，整合了学院现有土地资源，为学院后期建设提供了更多的可用土地。3）改善了学院环境，为其科学规划奠定基础。2、环境条件2.1 地理环境条件2.1.1 交通位置学院北坡边坡场地位于西安市长安区杜曲街办东、西杨万村交界处，地理坐标为：东径108o59/15/108o59/27/，北纬34o07/27/34o07/36/。治理场地距西安市中心约18km，距离长安区约8km，南距长安区104县道约300m，从长安区韦曲向东南方向沿104县道经局莲村、长安一中可达学院校区。 图1：场地位置 2.1.2 气象治理区场地属暖温带半湿润气候区，具有显著的大陆性季风气候特点，表现为春暖干旱，夏季多雨，秋凉湿润，冬寒少雪。据西安市长安区气象站资料，多年平均气温为13.5oC，7月最热，月平均气温 27.8 oC，极端最高温度为45.0 oC（1934年7月14日）；1月最冷，月平均气温-0.3 oC，极端最低温度为-20.0 oC左右，昼夜温差较大，可达 20.0 oC左右。降雨量随季节变化较大，分配不均，一般冬季少雨干旱，春季雨量适中，79月降雨量较大，一般占年降雨量约60%，以小中雨为主，暴雨较少。多年平均降水量为664.9mm，日最大降水量为101.2mm，最大积雪深度240mm。近几年降雨量明显比平均年份增多，且历时较长，强度较大。长安最多风向为南东，少数南西，最大风速1014m/s。初霜冻一般初日11月下旬，终日结束于翌年3月上旬，无霜期134天，最大冻结深度为450mm。2.1.3 水文治理区场地西南约500m为渭河水系一级支流沣河之谲河自东南向西北方向流过。谲河上游有大峪河、小峪河和太乙河三大源流，三大源流在两河口汇流后称为谲河。谲河上承大峪河自南向北流经西木斯、五里庙等流出峪口，在彰仪村、关家村附近汇小峪、太乙河后转向西北流向，经长安区杜曲镇的南樊村、杨万村（临近本场地）、水寨村、何家营村后，在水磨村河床变窄折向西南流向，至香积寺村附近与镐河相汇转向西流入沣河。谲河流经山前洪积平原后，夹持在少陵塬与神禾塬之间，河谷较开阔，阶地平坦（也称樊川），两侧断续分布阶地。谲河流域面积632km2，河流长度73.6km，多年平均流量5.5m3/s，洪峰流量平均值为208.0 m3/s。场地偏中东段有1条黄土冲沟，当地称“董爷沟”，该沟近东西走向，约2km，将学院分开为东山及西山校区，在冲沟沟口附近有常年性泉水流出，流量较小，且随季节变化明显。另外在场地中部斜坡处有一泉水出露，目前，泉水已被学院人为改造，该泉水出露于治理边坡的黄土层中，即使旱季也不断流，仅流量较小。2.1.4 边坡植被及现状建物现状边坡每级坡台及坡角处多高大乔木，树冠直径510m，高度1040m，树冠较大及高度较高；坡面以低矮灌木及杂草为主，偶有乔木，植被覆盖率约50%。边坡由南向北分为三级坡（见平面图），坡间有平台，现有建筑物基本位于平台及一级坡上。每个台之间有阶梯踏步。 已有建筑以26层学生公寓及教学楼为主，多为砖混结构，浅基础，基本采用灰土垫层处理地基。2.2 地质环境条件2.2.1 地质构造及地震1）地质构造治理区场地位于新生代渭河断陷盆地次级构造单元之西安凹陷的南缘，与南侧的秦岭山脉相接。其构造特征受基底构造的控制，并以断裂构造为主，在基底构造格架基础上，继承性发育有东西向、北东向和北西向断裂，这些断裂活动对造成现今的地貌特征起到关键作用。其中距边坡场地较近的断裂有谲河断裂及子午镇下鲁峪断裂。谲河断裂南起秦岭山前大峪口东，北至长安区韦曲街道下塔村北，沿少陵塬与神禾塬之间谲河河谷地呈北西向展布，长约30km，断面倾向南西，为西南侧神禾塬相对东北侧少陵塬下降的正断裂，形成了少陵塬面相对于神禾塬面高30100m的阶状地形。子午镇下鲁峪断裂西起子午口，经子午镇、黄埔、杨万村、大鲍坡、荆峪沟口、毛西村、下鲁峪，到临潼营北后，长约40km，总体走向NE30o60o，折线状。 治理区边坡场地位于断裂之间相对稳定地块即少陵塬南侧塬边，虽然上述断裂现今仍在活动，但其对边坡场地影响甚微。2）新构造运动与地震渭河断陷盆地新构造运动的主特征是新构造运动活跃，主要表现为断裂呈有规律的组合，地堑构造复杂和断块作用及断块地貌明显。不同方向和性质断裂相互截切、交叉，并按一定规律组合形成多级断块地貌。特别是第四纪以来高耸的秦岭不断上升，渭河断陷盆地不断下降，在盆地内各地块差异性升降运动的作用下，使盆地内的活动性断裂活动较为发育，二者之间强烈的垂直差异运动是区内黄土塬（断块）地貌形成的主要原因，如少陵塬、神禾塬等黄土塬长轴方向均为北西南东向断裂控制，塬间均有河流相隔，这些黄土塬形成之前渭河断陷是一个整体，而受北西南东向阶状隐伏断裂活动切割才形成现今塬面。地震是断裂活动的直接证据，据史记载西安地区的地震较为频繁，曾多次发生地震，有记载5级以上地震达30余次。多发生在西安北郊、灞桥、临潼、渭河南岸地区。治理边坡场地地震活动较弱，有记载以来，未发生边较大地震。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001），治理区场地地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.15g，对应地震基本烈度为7度。2.2.2 地形、地貌治理边坡位于少陵塬南侧塬边斜坡及谲河一级阶地后缘。边坡走向近东西，整体地形西北高、东南低，坡顶与坡脚地面高差达60m左右。坡面倾角一般平均15o70o，局部达80o。延伸长度220300m左右。边坡由南向北呈二级平台三级坡状。其中一级坡坡角与谲河一级阶地相接，坡面坡度一般5o10o；二级坡坡面坡度平均40o70o；三级坡坡面坡度平均60o80o，局部直立。二级与三级坡之间的平台及一级坡，平台宽度3580m，走向近东西。一级坡宽度约180m，长度约280m，延伸至104县道。二级与三级坡之间的平台及一级坡为主要建筑区，走向东西，沿南北向地形起伏，坡度平缓，一般5o15o，高差达25m，东西较小。2.2.3 地层根据我院完成的学院北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告，治理的边坡场地地层为第四系全新统和上、中更新统堆积层。主要岩性为人工填土、粉质粘土、黄土及古土壤，地层按由老到新叙述如下：1）中更新统地层该层岩性为风积（）黄土和残积（）古土壤，分布于少陵塬区及塬边斜坡地带，为治理边坡主要土体。地层为黄土夹数层褐红色、棕红色古土壤。上部黄土多呈浅黄褐、棕黄色，具少量针状孔隙，土质较均匀，呈可塑硬塑状，含少量钙质结核，局部可见12层厚度约2030cm的结核富集层；下部黄土呈棕黄、深黄及浅肉红色，土质致密，较均匀，多呈硬塑状，局部坚硬。据区域资料反映，该层黄土厚度大于100m。2）上更新统地层该层岩性为风积（）黄土，主要分布于治理边坡后部（坡顶）及少陵塬项部，为浅黄色灰黄色，土质较均匀，可见大量白色钙膜，含少量钙质结核，土质结构疏松，大隙发育发育。厚度58m。3）全新统地层边坡场地共分三类：人工堆填土人工修建等原因，分布范围较小，以边坡坡角与建筑物相接地带多见，疏密不均的，以黄土为主，混建筑垃圾，厚度一般为13m。崩塌及滑塌堆积物在陡峭边坡地带及雨水汇流地带，边坡面、坡顶崩塌及滑塌土体，堆积于坡角处。原土以黄土为主，呈黄褐色，土质不均匀，含水量较高，杂植物根系等，厚度一般为35m，局部达10m。坡洪、冲洪积层主要分布于边坡前缘的谲河一级阶地上，岩性上部为黄土状土，呈黄褐、深褐色，土质较均匀，局部含少量砂粒和灰黑色粉质粘土；下部为灰、灰黑色中粗砂夹砾卵石，成份以花岗岩、片麻岩为主，充填砂土和粘性土。2.2.4 地下水治理边坡地下水属第四系孔隙潜水类型，含水层主要为中更新统的黄土及古土壤。水位整体与坡面地形一致，呈北高南低之势，局部低洼带出露为泉。水位埋深约10.030.0m，水位高程479.36442.91m。水质分析结果表明，该地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。该地下水主要受黄土塬区地下水的侧向补给，其次为大气降水的入渗补给。2.2.5 不良地质作用1）崩塌边坡北侧黄土塬边及二、三级边坡陡坡带均不同程度分布有小型黄土崩塌，崩塌体积一般为50100m3，规模不大。边坡场地崩塌一类为陡坡受降水影响形成，一类为人工废弃的窑洞影响造成的。2）落水洞及滑坡边坡场地外围存在落水洞及滑坡。均距离治理边坡较远，可不考虑其影响。3、北坡边坡特征及稳定性分析3.1 边坡特征及现状该治理边坡为少陵塬边斜坡地带上的自然黄土边坡，不属于古滑坡或老滑坡。目前治理边坡已被人为修建成台阶状，由低向高整体上可分为三级大的边坡：第一级坡，位于学林路、2号教工宿办楼至当代路之间，坡度一般10o30o；垂直高度518m。第二级坡，位于学林路北与6、7号学生公寓楼之间，坡面坡度平均40o70o；垂直高度3040m。第三级坡，位于6、7号学生公寓楼北侧至黄土塬顶部（学院北），坡面坡度平均60o80o，局部直立。垂直高度40m以上。二级与三级坡之间有平台，一级坡及该平台为主要建筑区，该平台走向东西，高差达24m，长度约220m，宽度约3580m。二、三级坡内在不同地段存在一三级次坡。受2009年5月8日15日持续降雨影响，第二级坡坡顶出现两条近东西向地面裂缝，一条长约100m，宽12cm；另一条长约30m，宽2-3cm；，且造成坡顶该段平台地面下沉约2040cm。2011年8月、9月持续降雨，学林路北侧仍在二级坡出现大面积滑塌，2号教工楼前毛石挡墙因此出现5m长塌方；另外三级坡亦发生滑塌，紧临边坡的6、7号学生公寓楼被大量土体淹没至一楼窗台，并冲入学生宿舍；学院同时组织相关人员仔细勘察发现，东山区9号公寓北侧边坡也出现同样坡体土的滑塌。综上，该边坡属土质边坡，一级边坡及二级边坡坡顶平台上均修有已建多层建筑物，边坡整体未出现滑移，整体尚稳定。但局部次级坡带多点次的因受雨水入渗作用影响，已发生了滑塌。 图2： 三级坡分布图3.2 边坡稳定性分析及存在的问题按前述，治理边坡从南向北共分为第一、第二及第三级边坡，均为土质边坡，其中第一级边坡，南北宽80100m，东西长约220m，地形高差约38m，作为平台考虑，可不作边坡考虑。下面分析的均为二、三级边坡的稳定性及存在的问题。3.2.1第二级边坡 1）现状及主要问题 第二级坡位于位于2号教学楼、综合楼及专业试验楼与5、11号学生公寓楼之间，坡面走向近东西，长度约250m，宽度约3060m，整体高度3040m，坡体内存在12级平台，台宽约25m；二级边坡整体坡度40o70o，基本保持自然状态，仅局部人为修建楼梯状台阶道路，连接坡角与坡顶。坡底修多孔窑洞。受降雨及人工修建开挖等影响，边坡多处出现小规模滑塌或崩塌。2009年以来，第二级坡坡顶已出现两条明显裂缝，并存在坡顶塌陷。表明二级坡已产生了影响稳定性的变形，且变形在2011年再遇大雨季时加大，发生大面积滑塌，造成挡土墙失效。2）稳定性分析根据我院2009年完成的陕西职业技术学院北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告表5-2（详见原报告）边坡稳定性验算结果如下：自然状态下，稳定系数Ks=1.0791.342之间，边坡处于基本稳定稳定状态。地震、饱和状态(浸水), 稳定系数Ks=1.02581.248之间，边坡处于欠稳定基本稳定状态。3.2.2第三级边坡 1）现状及主要问题第三级坡位于6、7号学生公寓楼北侧至黄土塬顶部，边坡呈近东西走向，长度约300m，高度40m以上，坡脚修建6m左右高挡土墙。边坡坡度60o80o，局部直立。边坡体上部58m为新黄土，土体结构疏松，天然强度尚可，遇强降雨或持续降雨，地表水入渗，土体强度很快降低，易产生崩塌或滑塌，据调查在6号学生公寓楼的小滑塌，即属于这类表层新黄土遇水引起的；边坡体下部为老黄土夹多层古土壤，土质结构致密，土体呈可塑坚硬状，强度较大，受地下水及地表水影响较小，构成了第三级边坡的基座，利于其整体稳定，也利于学院北坡边坡的整体稳定。2）稳定性分析根据我院2009年完成的北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告表5-2（详见原报告）边坡稳定性验算结果如下：自然状态下，稳定系数Ks=1.0841.383之间，边坡处于基本稳定稳定状态。地震、饱和状态(浸水), 稳定系数Ks=1.0281.266之间，边坡处于欠稳定基本稳定状态。3.2.3治理边坡稳定性综合分析1）学院修建于边坡土体上，该边坡整体可分为三级坡，其中第一级坡缓，呈近平台状；第二、三级坡坡度40o80o，二坡之间存在宽度约3580m平台。边坡主要土体为老黄土，自然强度较高。上述条件均利于边坡稳定，分析及验算均表明，现阶段天然状态下该边坡是稳定的（勘察报告定量验算结果表明，边坡在自然状态下稳定）。2）因场地地形整体变化大、大部分地带地面裸露（未硬化），加之学院内排水系统不完善，所有的边坡地带均无专门排水沟，雨水形成的地表迳流无法收集排泄，形成地表水在较低段直接入渗边坡土体中，特别在持续降水期间，地表水排泄更为不畅，入渗量更大，长期不断的下渗或局部集中下渗，增大了土体的含水量，软化了土体，降低了土体抗剪强度及承载力，特别是具湿陷性的黄土，遇水后结构强度损失更快更大，极易造成局部边坡崩塌及滑塌，继续下去，随着边坡土体内部变形加大，坡项与坡角裂缝将形成地表水入渗通道，并逐渐贯通，形成连续滑动面，学院北坡边坡整体将滑移，切穿或深入地基持力层下部，势必造成已有建筑物地基失稳。4、边坡治理的初步设计方案4.1 设计原则 根据上述环境条件、边坡现状，该边坡治理方案设计本着以下原则进行：1）安全可靠，经济合理；2）边坡治理方案选择应具有针对性、可操作性，且地区经验成熟；3）方案设计应兼顾绿化，尽可能减少施工对环境的影响；4）确保临近的已有建筑物安全，方案中应考虑边坡支护结构与已有建筑物的相互影响；5）综合考虑土地后期利用的可能，避免因边坡治理影响后期工程建设。4.2 设计依据与标准4.2.1 设计依据1）西安美术学院校址平面图（1：1000）2）陕西职业技术学院北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告（2009.6）4.2.2 依据的规范及标准1）建筑边坡工程技术规范（GB503302002）2）湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程(JGJ167-2009)3）混凝土结构设计规范（GB50010-2010）4）岩土锚杆（索）技术规程（CECS22:2005）4.3 初步设计方案本设计基于上述分析结果，针对西山校区二级及三级坡及东山校区的二级坡进行支护治理。 图3： 边坡治理范围 4.3.1 设计计算 该治理边坡属永久性边坡，设计使用年限50年，按建筑边坡工程技术规范（GB503302002）划分其安全等为一级。 1）荷载取值 永久荷载标准a. 水土侧压力:水土压力按水土合算主动土压力计入b. 西区二坡顶考虑已有地面多层建筑荷载按80kPa计算，基础埋深2.0m；三级考虑坡顶以后开发建设需要，荷载暂按100kPa取值可变荷载标准各级坡顶地面均平均按20kPa计入可变荷载 2）岩土参数 各土层参数在勘察报告书提供的基础上，结合该地区经验及场地实际情况取值如下：边坡支护岩土工程参数建议采用值 参数土层平均厚度（m）状 态天然重度(kN/m3)粘聚力C(kPa)内摩擦角(。)土体与锚固体粘结强度特征值frb(kPa)层黄 土15.0天然19.53519.530饱和20.32217.020层老黄土22.0天然19.64022.530饱和20.02718.020层老黄土10.0天然19.64521.030饱和20.03217.520层老黄土26.0天然19.64521.025饱和20.0241820层老黄土20.0天然(水下)19.64522.0253）计算方法格构梁采用弹性地基梁计算，锚索按预应力锚索进行计算，作为永久性结构，参考湿陷性黄土地区建筑基坑工程安全技术规程（JGJ167-2009）中3.1.5条规定，采用了土体饱和状态指标进行了边坡稳定性验算校核，校核其安全系数（稳定性系数）取1.1。计算为理正岩土计算软件。4.3.2 支护方案 边坡支护初步设计采用锚索+格构梁支护方案（局部为锚杆）。 1）修坡锚索施工前应对陡坡进行适当削坡，处理后坡度应小于70o，并清除坡角塌方土体。 填实塌陷区，封填地面已有裂缝，表层采用M10水泥砂浆硬化。2）锚索（或锚杆）锚索（或锚杆）水平间距3.5m，竖向间距3.0m左右（控制坡面间距3.3m），采用专用工程钻机施工，孔径150mm，长度930m不等（详见附图35），按要求设计自由端及锚固端。锚杆为22螺纹钢筋1根，锚索为24束15.2的强度1860级钢绞线。孔内注入M30水泥砂浆。要求孔内充盈系数不小于1.1。3）格构梁方形框架结构，水平长3.5m，竖向长3.3m，正截面宽度300mm，高度400mm。混凝土为现浇，强度C30。锚头相接段梁面扩展，锚头设计保护层混凝土等同。框架梁配筋，纵向筋818，靠土坡面附加加强筋222，箍筋为8200四肢箍。与锚索接点处，斜向加强418，钢筋保护层厚度50mm。格构梁内铺设预制六棱砖，以用于绿化。设计详见附图26。3）排水系统在每级坡坡顶及坡角处均设置了排水沟，沟深500mm，宽500mm，为普通红砖浆砌，并采用厚100mm的M15水泥砂浆抹面处理。在每级坡下均设计了消能池，其长、宽、高均为1500mm。设计详见图2及图7。5）绿化边坡支护后，对应移载苗木，植入草籽。5、投资估算5.1 估算编制依据及说明 5.1.1 估算编制依据1）西安美术学院校址平面图（1：1000）2）北坡场地边坡稳定性工程地质勘察报告（2009.6） 3）初步设计方案 4）陕西省建筑安装定额2009 5）工程勘察设计收费标准（2002年）5.1.2编制说明 1）边坡治理估算，是基于初步设计方案进行的。 2）支护的坡面面积、削坡土方量、排水沟等主要工程量的估算是基于西安美术学院校址平面图（1：1000）地形图进行的。 3）绿化工程量基于学院现状进行了适当估算。5.2 边坡治理工程量 1）前期勘测设计 勘测设计预计工程量序号项目名称单位工程量1工程测量km20.82补充勘察m/钻探(含试验)8003边坡支护设计项1 2）治理工程施工3）施工期及施工后变形监测西山区第二及第三级边坡各设20个监测点，东山区设10个监测点，共设50个监测点。5.3 投资估算序号项目名称单位工程量金额（元）1工程测量km20.835608.00补充勘察m/钻探(含试验)800250000.00边坡支护设计项300000.00小计216961076.003点50155600.00大写：壹仟柒佰柒拾万零贰仟贰佰捌拾肆元17702284.005.3.2 分项工程概算 1）勘测设计按工程勘察设计收费标准（2002）计取如下：工程测量（比例尺1：500）中等复杂地形（一般地区）44510元/km20.8 km2=35608.00元岩土工程补充勘察补充勘察概算表单位：元序号工作内容及项目深度(m)地层等级单 位数 量单 价金 额1钻探（800m/20孔）0.0D10.0m20071.00 14200.00 10.0D20.0m20089.00 17800.00 20.0D30.0m200107.00 21400.00 30.0D40.0m200127.00 25400.00 小 计78800.00 2探井（50m/5个）0.0D2.0m1063.00 630.00 2.0D5.0m1578.00 1170.00 5.0D10.0m1597.00 1455.00 小 计 4勘探点测放组日22000.00 7钻孔取土试样不扰动件35080.00 28000.00 探井取土D3050100.00 5000.00 8土工试验常规件400252.00 100800.00 固结快剪20071.00 14200.00 重塑剪15079.0011850.00饱水快剪15079.0011850.00小 计115000.00 9工程勘察实物工作收费251500.00 10工程勘察技术工作收费 乙级 100%251500.00 11工程勘察价503000.00 12概算价250000.00边坡支护设计(岩土工程设计) 级(复杂)，收费基价取施工费1600万，则设计费为87.6万元，概算价30万。2）边坡治理施工概算16961076.00