山岭重丘地区高速公路高边坡稳定性监测及评价

摘要：以贵州某山岭重丘地区高速公路重点高边坡稳定性监测工程为例，重点介绍了山岭重丘地区高边坡稳定性监测实施方案、检测数据处理、边坡稳定性分析评价，确保了边坡施工的稳定性和质量安全，具有重要的实际工程意义，对类似工程高边坡稳定性监测及评价具有一定的参考价值。

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.

关键词：高边坡稳定性；监测；评价

Key words： high slope stability；monitoring；evaluation

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）08-0231-04

0 引言

高边坡和高填方路基施工过程中其坡体结构稳定性向来是路基工程施工关注的重点和难点，尤其在山岭重丘地区和地质构造复杂、雨水充沛的区域，边坡稳定性问题显得尤为突出。目前，土建领域主要通过合理的设计来提高边坡稳定性。但是岩土体的成分复杂，类型较多，我们很难根据其形成时间或空间分布特点来判断其稳定状况。通过监测边坡的稳定性，能够实时掌握高危边坡的动态位移情况及其发展趋势。当气候变化时，根据边坡的动态监测数据预测边坡有无可能出现重大病害，为设计、施工单位提供可靠的决策依据，以期防患于未然，减少工程风险。

1 工程概况

本文的研究对象是贵州省境内某穿行于重丘地区的群山峻岭之中的高速公路。该高速公路高填深挖较多，深挖路堑和高填路堤边坡普遍存在。线路所在地区的地质结构以断裂构造和褶皱构造为主，次生断裂构造较发育，路段岩层产状较紊乱，部分线路小角度相交，岩体破碎松动，节理裂隙发育，本路段建设在这种断裂构造上，必须重点加固边坡结构，以提高边坡的稳定性。另外，该地区地下水较发育，也不利于边坡稳定。受业主委托，我方对项目一期1A标～3B标土建合同段范围内的重点高挖边坡以及高填边坡进行稳定性监测及评价。

2 监测目的和意义

在工程施工期间对坡体的变形实施监测，预测施工中可能出现的事故或安全隐患，以便施工部门及时采取防治措施，力求在确保施工安全的同时提高工程质量。

在公路施工过程中实时监测坡体变形情况，是加强公路工程安全质量管理，预防重大事故发生的有效措施。监测的边坡数据和资料应该达到以下几点要求：

①建设单位通过测得的数据、资料，能够充分了解准确地施工安全及质量控制情况，同时根据安全质量指标合理调整控制措施，以确保工程成品符合设计要求；②监测数据和资料可以根据安全报警位发出警报信息，可以针对施工中可能出现的安全事故和质量缺陷进行提前防控，以免造成更大的经济损失；③在工程设计阶段，设计者可以从监测数据和监测资料中获得有价值的设计经验，同时根据测得的数据合理调整设计方案，解决工程实施阶段可能出现的各种问题，以确保公路工程质量达标。

3 监测主要内容

监测的对象和主要监测内容见表1。

4 监测实施方案

4.1 控制网及监测点的布设

4.1.1 坡面监测点布设

①路堑边坡监测点布设：监测部门在各级边坡平台上按照方格形网络设置坡面变形监测站，各监测点间距为40m，重点部位以及可能形成的滑动带适当缩小了监测站间距。针对深层位移观测点分布在同一边坡的情况，为了使观测数据的相互验证及对比分析更加方便、快捷，监测站将坡面上其中一条纵向观测线与深层位移观测点设置于同一直线上进行观测。图1为路堑边坡监测点布置示意图。②路基边坡监测点布设：1）地表沉降观测：松软土地基地段沿线纵向每40m左右设置一个沉降板观测断面，且每个工点不小于2个观测断面，路桥过渡段在距桥台或涵洞边缘两侧3m的位置各设一个沉降观测断面，每个沉降观测断面在地面埋设地面沉降板或单点沉降计。2）路基面沉降观测：在路基面中心及左右两侧路基处设路基面沉降观测桩，观测桩采用C15混凝土桩，纵向间距不大于150m，不少于2个断面，超过150m应间隔50-75m布置一个断面。路基边坡监测点及沉降板布置示例见图2。

4.1.2 深部位移监测布设

对可能存在滑坡带或需重点监测段落，埋设测斜管进行坡体深部位移监测。测斜管布设深度应参考地质勘查报告中所勘测的最深滑动面深度位置而定，一般须超过最深滑动面5-10m为宜。

4.1.3 现场巡查

监测边坡变形情况时，必须不定时巡视检查，系统地记录边坡施工参数及环境变化情况，重点关注不良地质状况，以便及时发现各种隐患和险情，做好事前控制。一般来讲，巡视内容主要有以下几点：

①边坡地表有无新裂缝、坍塌发生，原有裂缝有无扩大、延伸；根据以往的施工经验，边坡平台、边坡体的边缘或上层结构是常常出现裂缝的部位，应该在这些部位布置监测点进行常态化监测，如果在开挖边坡时这些部位未出开裂，就没必要布置监测点。巡检中一旦发现裂缝，应该在1～2天内，平行于滑坡的主滑方向或边坡的位移方向布置好监测点，测点间沿裂缝间距以20～30m为宜；②地表是否不正常隆起或沉陷，滑坡体后缘是否开裂，前缘是否存在剪口，局部楔形体是否滑动等等；③排水的沟渠、孔道是否堵塞；④挡墙基础原油空隙是否出现扩张甚至架空的趋势；⑤原有地下水露头水质及渗水情况是否良好，是否存在新的地下水露头。

4.2 监测数据分析处理

整理外业量测所获得的数据资料时，重点核查外业记录，比如观测点编号、观测断面、观测时间等，计算断面两测点绝对位移参数，绘制时间～位移、距离～位移、位移速度～时间关系曲线。若曲线正常，则判定位移相对稳定；若曲线中存在反弯点，则可初步判定位移增加，也就是说边坡不稳定，必须及时加固，以免引起严重后果。

由于量测的偶然误差所造成的离散性，绘制的曲线不规则或者大幅度上下起伏，只有进行技术处理才能得到较客观的曲线。技术处理措施是通过回归分析得到相应的函数式，由此推导出因变量的极限值。采用回归分析确定测试数据分布规律，可从通过对数函数或双曲函数展开计算，计算式如下：

根据量测获得的位移与时间的关系曲线，即能看出各时刻的总位移量、位移速度、位移加速度，按照规范所给出的边坡周边允许相对位移值判断边坡围岩稳定性。对无位移急剧变化的正常情况，可据回归关系式预测总的位移量。如遇位移急剧变化的情况应及时向上反映，并结合地质条件、施工方法、防护设计汇同施工、设计分析原因，制定处理方案。数据的分析及稳定性控制标准见表2。

4.3 监测成果汇报

每次量测结束后，应在两小时内进行资料整理工作，及时将量测资料填入有关图表，以便了解量测数据的变化规律，便于各量测断面和相同与不相同量测手段之间的对比、验证。成果报告在正常情况下以文字报告形式反馈，在异常情况下（超过控制值）以短信、电话形式立即反馈，并在12小时内以文字报告形式按照监测信息反馈流程反馈至各级主管部门。监测成果按月报和最终报告两种形式，警戒反馈形式为电话、短信和文字报告，月报及最终报告反馈形式为文字报告。

监测月报主要内容包括：工程概况及施工进度；监测工作简述；监测成果统计及分析；监测结论与建议；监测数据汇总表；安全巡视汇总表；变形曲线图；监测测点布置图等。

总结报告主要内容包括：工程概况；监测目的、监测项目和技术标准；采用的仪器型号、规格和标定资料；测点布置；监测数据采集和观测方法；现场安全巡视方法；监测资料、巡视信息的分析处理；风险报警情况、监控跟踪情况及其处理；监测结果评述；现场安全巡视效果评述；超前预报效果评述；安全风险咨询管理服务效果评述；提供以下图表：①监测成果汇总表；②巡视信息成果表；③时间-位移曲线图；④测点布置图。

5 典型坡面监测案例

5.1 坡表位移监测

某6级高边坡施工过程中，在第5、第6级开挖面平台上布设5个位移监测点，并通过及时监测以及数据处理来了解边坡稳定性状况。

通过近14个月的监侧，部分监测点平面、垂直位移累计变化量见图3、图4。

坡表位移监测显示：根据边坡监测稳定性控制标准，各个监测点平面位移累计值、垂直位移累计值较首次监测位移变化明显且大于稳定性限差要求，说明监测点位置边坡发生较明显位移，但近期各监测点位移变化趋势趋缓。

5.2 边坡深部位移监测

在对开挖面进行位移监测的同时，在该坡段布设7个深部位移监测点。典型监测点累计位移-深度曲线图见图5。

深部位移监测显示：部分监测点相对于首次监测均发生明显浅（7.0～9.0m）、中层（12.0～14.0m）位移、滑动面位置明显，近期各点深部位移无较大异常变化；但雨季期间滑坡体仍有可能产生位移，可能对边坡以及抗滑桩稳定性产生影响。

5.3 坡面表观状况巡查

受雨季及边坡开挖影响，Ⅳ级边坡后沿遗留较严重裂缝病害，近期无明显新病害产生。

5.4 结论及处理建议

根据上述检测数据，该边坡属于欠稳定边坡，应进行重点监测。对该边坡进行稳定性评价，见表3。对该处边坡建议采取以下措施：①作出边坡安全预警，设立安全警戒标志；②应及时对边坡开挖部分进行支护、防护，以避免由于边坡开挖后暴露时间过长引起崩塌破坏，以防安全事故的发生；③增加雨季期间监测频率，加强雨季期间现场巡视工作，实时掌握边坡稳定性状况，确保施工安全。

6 结论

①通过对合同段范围内的重点高边坡稳定性情况持续监测，基本掌握了该区域高边坡的变形与发育规律，并根据监测情况对坡体稳定性进行了评价，依据监测成果采取了分级监测机制。②采用坡表位移监测、边坡深部位移监测、坡面表观状况巡查等手段，对区域内的边坡稳定性进行了准确的判断和深层滑动面风险预警，为设计变更及施工生产提供了有效的依据，确保了边坡施工的稳定性和质量安全。

参考文献：

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