山嶺重丘地區(qū)高速公路高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)

鄭江峰

摘要：以貴州某山嶺重丘地區(qū)高速公路重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)工程為例，重點(diǎn)介紹了山嶺重丘地區(qū)高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)實(shí)施方案、檢測(cè)數(shù)據(jù)處理、邊坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，確保了邊坡施工的穩(wěn)定性和質(zhì)量安全，具有重要的實(shí)際工程意義，對(duì)類似工程高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)具有一定的參考價(jià)值。

Abstract： Taking the key high slope stability monitoring project in the expressway in mountainous area in Guizhou as an example， this paper mainly introduced the implementation plan， detecting data processing and evaluation of the high slope stability monitoring in monitoring mountainous area， to ensure the stability and safety of construction of the slope. It is of important practical significance and can provide reference for high slope stability monitoring and evaluation in similar projects.

關(guān)鍵詞：高邊坡穩(wěn)定性；監(jiān)測(cè)；評(píng)價(jià)

Key words： high slope stability；monitoring；evaluation

中圖分類號(hào)：P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）08-0231-04

0 引言

高邊坡和高填方路基施工過(guò)程中其坡體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性向來(lái)是路基工程施工關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)，尤其在山嶺重丘地區(qū)和地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、雨水充沛的區(qū)域，邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題顯得尤為突出。目前，土建領(lǐng)域主要通過(guò)合理的設(shè)計(jì)來(lái)提高邊坡穩(wěn)定性。但是巖土體的成分復(fù)雜，類型較多，我們很難根據(jù)其形成時(shí)間或空間分布特點(diǎn)來(lái)判斷其穩(wěn)定狀況。通過(guò)監(jiān)測(cè)邊坡的穩(wěn)定性，能夠?qū)崟r(shí)掌握高危邊坡的動(dòng)態(tài)位移情況及其發(fā)展趨勢(shì)。當(dāng)氣候變化時(shí)，根據(jù)邊坡的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)邊坡有無(wú)可能出現(xiàn)重大病害，為設(shè)計(jì)、施工單位提供可靠的決策依據(jù)，以期防患于未然，減少工程風(fēng)險(xiǎn)。

1 工程概況

本文的研究對(duì)象是貴州省境內(nèi)某穿行于重丘地區(qū)的群山峻嶺之中的高速公路。該高速公路高填深挖較多，深挖路塹和高填路堤邊坡普遍存在。線路所在地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)以斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造為主，次生斷裂構(gòu)造較發(fā)育，路段巖層產(chǎn)狀較紊亂，部分線路小角度相交，巖體破碎松動(dòng)，節(jié)理裂隙發(fā)育，本路段建設(shè)在這種斷裂構(gòu)造上，必須重點(diǎn)加固邊坡結(jié)構(gòu)，以提高邊坡的穩(wěn)定性。另外，該地區(qū)地下水較發(fā)育，也不利于邊坡穩(wěn)定。受業(yè)主委托，我方對(duì)項(xiàng)目一期1A標(biāo)～3B標(biāo)土建合同段范圍內(nèi)的重點(diǎn)高挖邊坡以及高填邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)。

2 監(jiān)測(cè)目的和意義

在工程施工期間對(duì)坡體的變形實(shí)施監(jiān)測(cè)，預(yù)測(cè)施工中可能出現(xiàn)的事故或安全隱患，以便施工部門(mén)及時(shí)采取防治措施，力求在確保施工安全的同時(shí)提高工程質(zhì)量。

在公路施工過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)坡體變形情況，是加強(qiáng)公路工程安全質(zhì)量管理，預(yù)防重大事故發(fā)生的有效措施。監(jiān)測(cè)的邊坡數(shù)據(jù)和資料應(yīng)該達(dá)到以下幾點(diǎn)要求：

①建設(shè)單位通過(guò)測(cè)得的數(shù)據(jù)、資料，能夠充分了解準(zhǔn)確地施工安全及質(zhì)量控制情況，同時(shí)根據(jù)安全質(zhì)量指標(biāo)合理調(diào)整控制措施，以確保工程成品符合設(shè)計(jì)要求；②監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和資料可以根據(jù)安全報(bào)警位發(fā)出警報(bào)信息，可以針對(duì)施工中可能出現(xiàn)的安全事故和質(zhì)量缺陷進(jìn)行提前防控，以免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失；③在工程設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者可以從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)資料中獲得有價(jià)值的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)合理調(diào)整設(shè)計(jì)方案，解決工程實(shí)施階段可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，以確保公路工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

3 監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容

監(jiān)測(cè)的對(duì)象和主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容見(jiàn)表1。

4 監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

4.1 控制網(wǎng)及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

4.1.1 坡面監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

①路塹邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：監(jiān)測(cè)部門(mén)在各級(jí)邊坡平臺(tái)上按照方格形網(wǎng)絡(luò)設(shè)置坡面變形監(jiān)測(cè)站，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距為40m，重點(diǎn)部位以及可能形成的滑動(dòng)帶適當(dāng)縮小了監(jiān)測(cè)站間距。針對(duì)深層位移觀測(cè)點(diǎn)分布在同一邊坡的情況，為了使觀測(cè)數(shù)據(jù)的相互驗(yàn)證及對(duì)比分析更加方便、快捷，監(jiān)測(cè)站將坡面上其中一條縱向觀測(cè)線與深層位移觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置于同一直線上進(jìn)行觀測(cè)。圖1為路塹邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖。②路基邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)：1）地表沉降觀測(cè)：松軟土地基地段沿線縱向每40m左右設(shè)置一個(gè)沉降板觀測(cè)斷面，且每個(gè)工點(diǎn)不小于2個(gè)觀測(cè)斷面，路橋過(guò)渡段在距橋臺(tái)或涵洞邊緣兩側(cè)3m的位置各設(shè)一個(gè)沉降觀測(cè)斷面，每個(gè)沉降觀測(cè)斷面在地面埋設(shè)地面沉降板或單點(diǎn)沉降計(jì)。2）路基面沉降觀測(cè)：在路基面中心及左右兩側(cè)路基處設(shè)路基面沉降觀測(cè)樁，觀測(cè)樁采用C15混凝土樁，縱向間距不大于150m，不少于2個(gè)斷面，超過(guò)150m應(yīng)間隔50-75m布置一個(gè)斷面。路基邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)及沉降板布置示例見(jiàn)圖2。

4.1.2 深部位移監(jiān)測(cè)布設(shè)

對(duì)可能存在滑坡帶或需重點(diǎn)監(jiān)測(cè)段落，埋設(shè)測(cè)斜管進(jìn)行坡體深部位移監(jiān)測(cè)。測(cè)斜管布設(shè)深度應(yīng)參考地質(zhì)勘查報(bào)告中所勘測(cè)的最深滑動(dòng)面深度位置而定，一般須超過(guò)最深滑動(dòng)面5-10m為宜。

4.1.3 現(xiàn)場(chǎng)巡查

監(jiān)測(cè)邊坡變形情況時(shí)，必須不定時(shí)巡視檢查，系統(tǒng)地記錄邊坡施工參數(shù)及環(huán)境變化情況，重點(diǎn)關(guān)注不良地質(zhì)狀況，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)各種隱患和險(xiǎn)情，做好事前控制。一般來(lái)講，巡視內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)：

①邊坡地表有無(wú)新裂縫、坍塌發(fā)生，原有裂縫有無(wú)擴(kuò)大、延伸；根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，邊坡平臺(tái)、邊坡體的邊緣或上層結(jié)構(gòu)是常常出現(xiàn)裂縫的部位，應(yīng)該在這些部位布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行常態(tài)化監(jiān)測(cè)，如果在開(kāi)挖邊坡時(shí)這些部位未出開(kāi)裂，就沒(méi)必要布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。巡檢中一旦發(fā)現(xiàn)裂縫，應(yīng)該在1～2天內(nèi)，平行于滑坡的主滑方向或邊坡的位移方向布置好監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間沿裂縫間距以20～30m為宜；②地表是否不正常隆起或沉陷，滑坡體后緣是否開(kāi)裂，前緣是否存在剪口，局部楔形體是否滑動(dòng)等等；③排水的溝渠、孔道是否堵塞；④擋墻基礎(chǔ)原油空隙是否出現(xiàn)擴(kuò)張甚至架空的趨勢(shì)；⑤原有地下水露頭水質(zhì)及滲水情況是否良好，是否存在新的地下水露頭。

4.2 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理

整理外業(yè)量測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)資料時(shí)，重點(diǎn)核查外業(yè)記錄，比如觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)、觀測(cè)斷面、觀測(cè)時(shí)間等，計(jì)算斷面兩測(cè)點(diǎn)絕對(duì)位移參數(shù)，繪制時(shí)間～位移、距離～位移、位移速度～時(shí)間關(guān)系曲線。若曲線正常，則判定位移相對(duì)穩(wěn)定；若曲線中存在反彎點(diǎn)，則可初步判定位移增加，也就是說(shuō)邊坡不穩(wěn)定，必須及時(shí)加固，以免引起嚴(yán)重后果。

由于量測(cè)的偶然誤差所造成的離散性，繪制的曲線不規(guī)則或者大幅度上下起伏，只有進(jìn)行技術(shù)處理才能得到較客觀的曲線。技術(shù)處理措施是通過(guò)回歸分析得到相應(yīng)的函數(shù)式，由此推導(dǎo)出因變量的極限值。采用回歸分析確定測(cè)試數(shù)據(jù)分布規(guī)律，可從通過(guò)對(duì)數(shù)函數(shù)或雙曲函數(shù)展開(kāi)計(jì)算，計(jì)算式如下：

根據(jù)量測(cè)獲得的位移與時(shí)間的關(guān)系曲線，即能看出各時(shí)刻的總位移量、位移速度、位移加速度，按照規(guī)范所給出的邊坡周邊允許相對(duì)位移值判斷邊坡圍巖穩(wěn)定性。對(duì)無(wú)位移急劇變化的正常情況，可據(jù)回歸關(guān)系式預(yù)測(cè)總的位移量。如遇位移急劇變化的情況應(yīng)及時(shí)向上反映，并結(jié)合地質(zhì)條件、施工方法、防護(hù)設(shè)計(jì)匯同施工、設(shè)計(jì)分析原因，制定處理方案。數(shù)據(jù)的分析及穩(wěn)定性控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

4.3 監(jiān)測(cè)成果匯報(bào)

每次量測(cè)結(jié)束后，應(yīng)在兩小時(shí)內(nèi)進(jìn)行資料整理工作，及時(shí)將量測(cè)資料填入有關(guān)圖表，以便了解量測(cè)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，便于各量測(cè)斷面和相同與不相同量測(cè)手段之間的對(duì)比、驗(yàn)證。成果報(bào)告在正常情況下以文字報(bào)告形式反饋，在異常情況下（超過(guò)控制值）以短信、電話形式立即反饋，并在12小時(shí)內(nèi)以文字報(bào)告形式按照監(jiān)測(cè)信息反饋流程反饋至各級(jí)主管部門(mén)。監(jiān)測(cè)成果按月報(bào)和最終報(bào)告兩種形式，警戒反饋形式為電話、短信和文字報(bào)告，月報(bào)及最終報(bào)告反饋形式為文字報(bào)告。

監(jiān)測(cè)月報(bào)主要內(nèi)容包括：工程概況及施工進(jìn)度；監(jiān)測(cè)工作簡(jiǎn)述；監(jiān)測(cè)成果統(tǒng)計(jì)及分析；監(jiān)測(cè)結(jié)論與建議；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)匯總表；安全巡視匯總表；變形曲線圖；監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖等。

總結(jié)報(bào)告主要內(nèi)容包括：工程概況；監(jiān)測(cè)目的、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；采用的儀器型號(hào)、規(guī)格和標(biāo)定資料；測(cè)點(diǎn)布置；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和觀測(cè)方法；現(xiàn)場(chǎng)安全巡視方法；監(jiān)測(cè)資料、巡視信息的分析處理；風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警情況、監(jiān)控跟蹤情況及其處理；監(jiān)測(cè)結(jié)果評(píng)述；現(xiàn)場(chǎng)安全巡視效果評(píng)述；超前預(yù)報(bào)效果評(píng)述；安全風(fēng)險(xiǎn)咨詢管理服務(wù)效果評(píng)述；提供以下圖表：①監(jiān)測(cè)成果匯總表；②巡視信息成果表；③時(shí)間-位移曲線圖；④測(cè)點(diǎn)布置圖。

5 典型坡面監(jiān)測(cè)案例

5.1 坡表位移監(jiān)測(cè)

某6級(jí)高邊坡施工過(guò)程中，在第5、第6級(jí)開(kāi)挖面平臺(tái)上布設(shè)5個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并通過(guò)及時(shí)監(jiān)測(cè)以及數(shù)據(jù)處理來(lái)了解邊坡穩(wěn)定性狀況。

通過(guò)近14個(gè)月的監(jiān)側(cè)，部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面、垂直位移累計(jì)變化量見(jiàn)圖3、圖4。

坡表位移監(jiān)測(cè)顯示：根據(jù)邊坡監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性控制標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移累計(jì)值、垂直位移累計(jì)值較首次監(jiān)測(cè)位移變化明顯且大于穩(wěn)定性限差要求，說(shuō)明監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置邊坡發(fā)生較明顯位移，但近期各監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移變化趨勢(shì)趨緩。

5.2 邊坡深部位移監(jiān)測(cè)

在對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)的同時(shí)，在該坡段布設(shè)7個(gè)深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。典型監(jiān)測(cè)點(diǎn)累計(jì)位移-深度曲線圖見(jiàn)圖5。

深部位移監(jiān)測(cè)顯示：部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)于首次監(jiān)測(cè)均發(fā)生明顯淺（7.0～9.0m）、中層（12.0～14.0m）位移、滑動(dòng)面位置明顯，近期各點(diǎn)深部位移無(wú)較大異常變化；但雨季期間滑坡體仍有可能產(chǎn)生位移，可能對(duì)邊坡以及抗滑樁穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

5.3 坡面表觀狀況巡查

受雨季及邊坡開(kāi)挖影響，Ⅳ級(jí)邊坡后沿遺留較嚴(yán)重裂縫病害，近期無(wú)明顯新病害產(chǎn)生。

5.4 結(jié)論及處理建議

根據(jù)上述檢測(cè)數(shù)據(jù)，該邊坡屬于欠穩(wěn)定邊坡，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。對(duì)該邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，見(jiàn)表3。對(duì)該處邊坡建議采取以下措施：①作出邊坡安全預(yù)警，設(shè)立安全警戒標(biāo)志；②應(yīng)及時(shí)對(duì)邊坡開(kāi)挖部分進(jìn)行支護(hù)、防護(hù)，以避免由于邊坡開(kāi)挖后暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)引起崩塌破壞，以防安全事故的發(fā)生；③增加雨季期間監(jiān)測(cè)頻率，加強(qiáng)雨季期間現(xiàn)場(chǎng)巡視工作，實(shí)時(shí)掌握邊坡穩(wěn)定性狀況，確保施工安全。

6 結(jié)論

①通過(guò)對(duì)合同段范圍內(nèi)的重點(diǎn)高邊坡穩(wěn)定性情況持續(xù)監(jiān)測(cè)，基本掌握了該區(qū)域高邊坡的變形與發(fā)育規(guī)律，并根據(jù)監(jiān)測(cè)情況對(duì)坡體穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，依據(jù)監(jiān)測(cè)成果采取了分級(jí)監(jiān)測(cè)機(jī)制。②采用坡表位移監(jiān)測(cè)、邊坡深部位移監(jiān)測(cè)、坡面表觀狀況巡查等手段，對(duì)區(qū)域內(nèi)的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了準(zhǔn)確的判斷和深層滑動(dòng)面風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，為設(shè)計(jì)變更及施工生產(chǎn)提供了有效的依據(jù)，確保了邊坡施工的穩(wěn)定性和質(zhì)量安全。

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