某工程综合楼建筑边坡工程加固设计计算书一、工程地质概况场地位于某造纸厂内，属于丘陵山坡地带，地形呈多台阶状，台面从低到高的高程分别为：122.1m、126.64m，133.15m及136.80m。
地场周边多陡坎、高边坡分布，现未支护，原处于稳定状态。
拟建场地室内地面平整标高121.10m，室外地面整平标高120.60m。
现场地已开挖平整，场地标高为120.4m。
业主某工程提供的《某工程审判综合楼边坡岩土工程勘察报告》（勘察单位为某地质工程勘察院，2006年1月）认为地质构造较为简单，地表无明显的断层破碎带；从场地强风化基岩露头调查，其岩体的完整性较差，节理裂隙发育。
受业主某工程的委托，我院对该建筑边坡进行稳定分析评价，并进行加固设计。
建筑边坡破坏后果严重，根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）定为安全等级一级。
分析所采用的土层参数按业主某人提供的《某人综合楼边坡岩土工程勘察报告》（勘察单位为某地质工程勘察院，2006年1月）各岩土物理、力学设计参数，如下表：注一：考虑到该边坡为永久性建筑边坡，主要的边坡滑动面所在的土层为残积粘性土性，对其内摩擦角在天然状态下直剪试验和UU试验结果取为0.85倍，即为43.35kPa 和37.29kPa，注二：强风化粉砂岩与注浆体界面结合强度特征值同样按勘察报告取值，准确设计值应按现场抗拉拔试验最后确定。
分四个断面进行加固，各土层厚度和分布如图所示。
A 、B、C和D断面分别对应勘察报告中的5-5’、4-4’、3-3’、2-2’未加固前的稳定分析结果如下如示。
（A）A断面（未加固前的稳定分析，天然快剪参数，BISHOP条分法）(B) B断面（未加固前的稳定分析，天然快剪参数，BISHOP条分法）（c）C断面（未加固前的稳定分析，天然快剪试验参数，BISHOP条分法）(D) D断面（（未加固前的稳定分析，天然快剪试验参数，BISHOP条分法）二、边坡加固方案边坡底部采用喷射混凝土+排水护坡，中部用锚索+格梁的边坡加固方案，上部用格梁护坡方案，其中加固的断面示意图和各锚杆设计参数的设计值如下所示。
具体的平面布置见施工图。
1、A 断面加固方案示意图与输入参数注：第1排钻孔点高程为：144.0m 处最顶层土层参数（天然）断面主要滑动土层输入土层参数（天然）断面底层输入的土层参数（天然）断面最顶层土层参数（饱和）断面主要滑动土层输入土层参数（饱和）断面底层输入的土层参数（饱和）断面最顶层土层参数（UU试验）断面主要滑动土层输入土层参数（UU试验）断面底层输入的土层参数（UU试验）A断面加固示意图第一层错杆参数第二层锚杆参数第三层锚杆参数第四层锚杆参数2．B断面加固方案示意图与输入参数输入参数与A断面相同。
注：第1排钻孔点高程为：144.0m处B断面加固示意图第一层错杆参数第二层锚杆参数第三层锚杆参数第四层锚杆参数第五层锚杆参数3．C断面加固方案示意图与输入参数输入参数与A断面相同。
注：第1排钻孔点高程约为：144.0m处C断面加固示意图第一排锚杆参数第二排锚杆参数第三排锚杆参数第四排锚杆参数第五排锚杆参数4．D断面加固方案示意图与输入参数输入土层参数如A断面注：1、第1排钻孔点高程为：140.0m处2、北段边坡坡顶高程低于140.0m时，土锚排数、位置和间距酌情安排。
D断面加固示意图第一排锚杆参数第二排锚杆参数第三排锚杆参数三、典型加固边坡稳定性计算结果边坡稳定分析方法主要采用瑞典条分法、BISHOP条分法、简布条分法以及Morgenstern-Price条分法，主要以BISHOP条分法为主。
其中Morgenstern-Price条分法为土边进行极限平衡分析计算的最最严格方法，而瑞典条分法一般得到的安全系数偏低，即误差偏于安全。
具体理论和分析过程见说明。
分析采用加拿大geo-slope公司出品的全球知名边坡分析软件geostudio2004套件中的geo-slope/w软件。
该软件在我国公路、铁道和建筑边坡工程设计中得到了广泛的应用。
各断面计算结果，即滑动面置和圆弧圆心位置及相应的土质边坡最小安全系数，以及其它一些滑动面相应的安全系数如下所示。
注：方法1、2、3和4分别为瑞典条分法、BISHOP条分法、简布条分法和Morgenstern-Price 条分法计算结论应注意事项：1、所提出加固方案可以使各断面边坡的安全系数达到《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）的要求；2、现场施工要保证质量，特别是排水系统要达到设计要求，以避免降雨渗流使土层浸渗而软化；3、锚杆长度和锚固长度是按参数，特别是粉砂岩与注浆体界面粘结强度特征值取值计算的结果，具体锚固长度应以现场抗拉拔试验验证确定。
1、A断面计算结果瑞典条分法（天然，最小安全系数=F 1.52）sminF 1.51）BISHOP条分法（天然，最小安全系数=smin简布条分法（天然，最小安全系数=F 1.50）sminF 1.51）Morgenstern-Price条分法（天然，最小安全系数=smin瑞典条分法（饱和，最小安全系数=F 1.18）sminF 1.19）BISHOP条分法（饱和，最小安全系数=smin简布条分法（饱和，最小安全系数=F 1.16）sminF 1.19）Morgenstern-Price条分法（饱和，最小安全系数=smin瑞典条分法（UU试验，最小安全系数=F 1.46）sminF 1.46）BISHOP条分法（UU试验，最小安全系数=smin简布条分法（UU试验，最小安全系数=F 1.44）sminF147）Morgenstern-Price条分法（UU试验，最小安全系数=smin2、B断面瑞典条分法（天然，最小安全系数=F 1.37）sminF 1.42）BISHOP条分法（天然，最小安全系数=smin简布条分法（天然，最小安全系数=smin F 1.38）Morgenstern-Price 条分法（天然，最小安全系数=smin F 1.34）瑞典条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.07）BISHOP 条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.11）简布条分法（饱和，最小安全系数=F 1.07）sminF 1.10）Morgenstern-Price条分法（饱和，最小安全系数=smin瑞典条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 1.32）BISHOP 条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 1.37）简布条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 1.32）Morgenstern-Price 条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 1.35）3、C断面瑞典条分法（天然，最小安全系数=F 1.42）sminF 1.51）BISHOP条分法（天然，最小安全系数=smin简布条分法（天然，最小安全系数=smin F 1.44）Morgenstern-Price 条分法（天然，最小安全系数=smin F 1.49）瑞典条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.17）BISHOP 条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.24）简布条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.17）Morgenstern-Price 条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.23）瑞典条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 1.42）BISHOP 条分法（UU 试验，最小安全系数=smin F 150）简布条分法（UU试验，最小安全系数=F 1.43）sminF 1.49）Morgenstern-Price条分法（UU试验，最小安全系数=smin4、D断面瑞典条分法（天然，最小安全系数=F 1.40）sminF 1.47）BISHOP条分法（天然，最小安全系数=smin简布条分法（天然，最小安全系数=F 1.42）sminF 1.46）Morgenstern-Price条分法（天然，最小安全系数=smin瑞典条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.16）BISHOP 条分法（饱和，最小安全系数=smin F 1.20）简布条分法（饱和，最小安全系数=F 1.16）sminF 1.19）Morgenstern-Price条分法（饱和，最小安全系数=smin瑞典条分法（UU试验，最小安全系数=F 1.39）sminF 1.46）BISHOP条分法（UU试验，最小安全系数=smin简布条分法（UU试验，最小安全系数=F140）sminF145）Morgenstern-Price条分法（UU试验，最小安全系数=smin四、 锚索内锚固段计算确定内锚固段长度主要考虑其能否满足锚索不从胶结材料中拔出及锚索胶结体不沿孔壁滑移，同时考虑一定的安全储备。
本工程采用的胶结材料为纯水泥浆，参照国内外类似工程情况，内锚固段强度要求大于等于30MPa 。
假定锚固段的锚索为等直径，可按以下两种情况，根据《建筑边坡工程技术规范》公式（7.2.3、7.2.4）计算锚固段的长度：)/(11rb ak a Df N L πξ=)/()(302b a a df n N L πξγ=式中：N ak ——锚索轴向拉力标准值，kN ；1ξ——锚固体与地层粘结工作条件系数，本工程取1.0；n ——钢绞线根数；d ——钢索直径，mm ；D ——钻孔直径，mm ；f rb ——地层与锚固体粘结强度特征值（kPa ），根据规范和有关手册本工程粉砂岩取200kPa ，残积粘性土取35kPa ；f b ——钢绞线与胶结材料的粘结强度设计值（kPa ），根据规范和有关手册本工程取f b =2.95;3ξ——锚索与胶结材料强度工作条件系数，本工程取0.6；根据以上公式计算结果取锚固段长度在残积粘性土中可取 6.0~8.0m ，在粉砂岩中取5.0m 可满足以上两个条件的要求。
五、 单根锚索内钢绞丝根数计算注：1．钢绞丝ptk f 《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）附录E 锚杆材料中的表E.02.2-1。
2．按国家标准《锚杆喷射混土支护技术规范》（GB50086-2001）有关于预应力筋截面尺寸计算公式为： ptkt f KN A式中，A 为预应力筋的截面积，mm 2； t N 为锚索轴向拉力设计值，kN ；ptk f 为预应力筋抗拉强度标准值，Mpa ；K 为预应力筋截面设计安全系数，其中，永久性锚索取1.8。
六、附录，土质边坡稳定分析方法1、瑞典条件法所谓瑞典条分法，就是将滑动土体竖直分成若干个土条，把土条看成是刚体，分别求出作用于各个土条上的力对圆心的滑动力矩和抗滑力矩，然后按公式(5-1-1)求土坡的稳定安全系数。