邊坡穩定性監測初探

摘 要：在工程建設中，凡是涉及到邊坡防護，處于對工程質量的考量，需要對其進行邊坡穩定性監測工作，確保邊坡的穩定狀況，減小滑坡等邊坡災害。本文結合具體工程實例，就坡頂水平位移和垂直位移觀測、土體內部位移監測、土體內部垂直監測以及裂縫監測進行了重點分析。

關鍵詞：邊坡穩定性；坡頂監測；位移監測；垂直監測；裂縫監測

引 言

對建設項目的施工和使用而言，邊坡工程的穩定都極其重要。一旦發生滑坡事故，一方面會造成工程經濟損失，另一反面會對人的生命造成嚴重的危害。工程部門通常在邊坡施工期或使用期埋設監測儀器，收集整理監測數據，進行在線或離線的分析，判別邊坡的安全性態。

1 工程概況

某一高速公路在建工程穿行于重丘地區的群山峻嶺之中，這一路段次生斷裂構造較發育，公路建設兩岸的山坡較為險峻，同時高填深挖較多，深挖路塹和高填路堤邊坡普遍存在，其中本路段（K60+600～K61+233.444）深挖高路塹邊坡共1處（大于30m），高填路堤邊坡2處。線路處于多種類型的地質構造，其中主要為斷裂構造和褶皺構造，路段巖層產狀較紊亂，部分線路小角度相交，巖體破碎松軟，節理裂隙發育，斷裂構造對本標段路塹邊坡穩定性有一定的影響；地下水較發育，對邊坡的整體穩定性有一定的影響。

2 坡頂水平位移和垂直位移觀測

2.1 監測網的布設

本邊坡工程坡頂水平位移和垂直位移觀測網分三級布設，基準網、工作測點和監測點，GPS數據采集見圖1所示。基準網在遠離邊坡的穩定位置布設，從該工程的建筑基準網導出，坐標系統與高程系統與建筑基準網一致，用于檢核工作測點的穩定性。工作測點在邊坡體附近布設，用于觀測邊坡體各級坡面上的監測點。

2.2 監測點埋設與監測要求

按設計要求，在邊坡頂共布置40個沉降。初始坐標值的確定需要在監測工作開始之前完成，可以使用全站儀對各測點反復測量多次，待數值穩定后取平均值即可，以后每次測量時用全站儀強制對中測出各個觀測點的即時坐標，記錄在專用觀測表內，與初始坐標相比，計算出累計位移量。前后兩次累計位移量之差，即得前后兩次的位移量。觀測結果當天處理，按規定格式報監理、業主和施工方，根據實測結果及時提供邊坡頂時間—水平位移曲線。在開始監測前，用高精度水準儀配合銦瓦尺，對各測點反復測量多次，待數值穩定后取平均值作為初始高程值，以后每次測量時用高精度水準儀配合銦瓦尺用觀測高程的方法測出各個觀測點的高程，記錄在專用觀測表內，與初始高程相比，計算出累計沉降量。前后兩次累計沉降量之差，即得前后兩次的沉降量。觀測結果當天處理，按規定格式報監理、業主和施工方，根據實測結果及時提供邊坡頂時間—沉降曲線。

2.3 監測頻率

根據高速公路現場施工情況、施工季節環境以及位移速率等因素確定觀測時間，原則上每月觀測4次，雨季每10天觀測2次，暴雨前后應增加觀測次數，在邊坡頂沉降位移加速期間和發現不良地質情況時逐日連續觀測。

2.4 觀測數據整理

每次外業觀測結束后按規范進行內業整理，按時提交監測成果資料。

2.5 觀測數據應用

邊坡變形按一級邊坡控制，水平位移和垂直位移累計值不大于50mm，日均位移速率不大于2.5mm/d；當坡頂沉降、水平位移觀測數據出現預警值后，監測人員應立即向建設方、設計、監理和施工單位匯報，以利各方及時進行原因分析，商討和提出解決措施，確保邊坡的安全。

3 土體內部位移監測

3.1 儀器埋設

在預埋位置可以直接鉆孔然后用砂漿填平即可。用測桿連接螺絲連接監測傳感器定位座與測桿，并用外護管接頭逐節（沾膠）把外護管接到小于測桿20～25cm的長度，然后把密封接頭（內放O型圈，出廠前最端的錨固頭、測桿及外護管都已連接好）從測桿底端套上并和外護管底端連接（沾膠）；再把錨固頭（出廠前最前端的錨固頭、測桿及外護管都已連接好）擰緊在測桿底端（沾膠）；最后在外護管的上端套上活絡螺母和護管接頭（沾膠）。把測桿頂端（帶小螺母接頭）從定位座底面的接頭孔中穿入定位座內，并從定位座上端安放傳感器的孔中擰上定位螺釘（M10），定位螺釘應和測桿上的小連接螺母擰緊；然后再把外護管上的活絡螺母與定位座上的接頭擰緊。按以上步驟把設計數量的測桿和保護管一一連接好，所有連接步位都應可靠不至于脫落，并把所有的管子可靠定位并扎緊成一束，并對每一根測桿對應的位置做好編號。擰下注漿孔與排氣孔上的封頭螺絲，穿入注漿管與排氣管，如果從外部注漿則不必擰下封頭螺絲。將注漿管和排氣管隨同扎好的測桿、保護管放入孔中，安放時應小心以防把外護管擦壞。

3.2 灌 漿

測桿安裝結束后，在測桿上套上外護管。定位法蘭用膨脹螺栓把固定好后就可以開始注漿作業，按相應的程序注漿到一定的高度即可。

3.3 傳感器的安裝與調試

灌漿結束后，等待孔內漿凝固后，脫下測桿傷得保護罩，一邊讀取傳感器的讀數一邊用扳手調節并帽，一直擰到頻率讀數儀的讀數產生變化。并對傳感器的安裝初值作出預調以此類推直至余下的儀器安裝完畢，并記錄好每一只傳感器所編號對應的測桿編號。記錄好輸出電纜芯線的顏色與傳感器編號，以便今后測量時區分傳感器所測點的深度。在護罩的端口擰上蓋板，并擰緊電纜接頭，做好防塵、防滲工作。

3.4 保 護

固定好外部輸出電纜并作出保護，最好在變位計上建一可靠的保護裝置（變位計在今后測量過程中不被損壞即可），該臺變位計即可投入使用。

4 土體內部垂直監測

4.1 監測點布置

結合現場實際情況，根據高速公路邊坡監測設計要求，進行體內部垂直監測點的布置，在各級邊坡頂在相應位置布置分層沉降管。

4.2 儀器埋設

儀器埋設的定位工作可以通過全站儀完成，使用鉆機鉆孔至硬土層以下3.0m，沉降管和鉆孔之間的孔隙用中粗砂回填，在成孔過程中成孔傾斜度不能大于1.5%。再將封好底蓋的沉降管逐節下放，每個孔按間隔2m埋設相應的觀測磁環個數。沉降環埋好后，待沉降管穩定后用沉降儀測量一到兩次，對磁環的位置、數量進行校對，同時用水準儀對管口標高進行測量。對磁環進行編號，將初始各個磁環至管口距離、管口標高作為初始讀數記錄在表格里。

4.3 觀測方法

管口高程用水準儀計算得出后，計算出各沉降環初始標高（管口以下各沉降環的深度再用沉降儀測出）。以后每次觀測時，水準儀測出管口高程，用沉降儀測出管口以下各沉降環的深度，數據記錄在分層沉降觀測表內，根據測得的深度與管口標高算出各沉降環的即時標高，通過標高對比，計算出地表下不同土層的沉降值及壓縮量；觀測頻率與坡頂位移同步，并按經監理批準的表格樣式及時提供數據報表給業主、監理及施工單位。

5 裂縫監測

本工程中，采用人工巡視進行邊坡裂縫監測。首先對每條裂縫的兩端、拐彎、中部和最寬處的兩側，進行分條編號，設立成對觀測標志，并編號；用鋼尺測定成對標志間的距離，變換尺位兩次讀數，讀至0.5mm，其差值不應大于1mm，裂縫的觀測周期，視裂縫的發展情況而定，一般每月觀測1次，當裂縫發展較快時，應增加觀測次數。把觀察到的裂縫的走向同位移監測成果相對比，對出現裂縫的斷面要格外引起重視。裂縫標志點的埋設應符合相應規范要求，裂縫的形狀、寬度應測繪到監測點平面布置圖上，從裂縫出現到觀測結束，應施測3次裂縫平面圖。

6 結束語

在邊坡穩定性監測中需要注意不管是在邊坡工程設計、地質勘察，還是邊坡的穩定性分析、施以及檢測等方面，都應特別考慮到實際工作中的邊坡的特殊巖體結構和受力特性而對待。

參考文獻

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作者簡介：田碩（1968-），本科，高級工程師，從事巖土工程領域的勘察、設計和管理工作。