邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測在山區(qū)高速公路施工中的應(yīng)用

文／石家莊市公路橋梁建設(shè)集團多種經(jīng)營處 王小敏

關(guān)鍵字:高速公路；邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測；立體位移監(jiān)測；防護效果

1 引言

高速公路的邊坡施工常需對坡體進行開挖，而在人工開挖的影響下，本身即處于傾斜狀態(tài)的坡體容易在重力等的影響下出現(xiàn)剪切變化或下滑等病害。而邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測能夠?qū)ζ麦w的演變進行有效的把握，有利于預(yù)測坡體后續(xù)的發(fā)展趨勢，為坡體防護施工設(shè)計提供科學依據(jù)。

2 工程概況

某高速公路的鉆探資料顯示，其表面覆蓋有低液限粉土越3m；其次則有碎石土覆蓋4m，塊石分布較為松散，膠結(jié)性較差；再往下則有30m 及以上厚度的強化風花崗巖分布。該邊坡以10 級工程防護進行設(shè)計，其中第一級10m 范圍內(nèi)使用抗滑樁進行加固；在第二級到第四級則是采用預(yù)應(yīng)力錨索進行加固。

3 立體位移監(jiān)測穩(wěn)定性評價

鑒于滑坡對高速公路的影響極大，為確保其安全性，在本項目中針對坡體的變形情況采用全站儀建立了全方位的立體監(jiān)測網(wǎng)，以期對各個觀測樁在空間上的變化情況進行準確有效的把握，從而獲取其內(nèi)部變化規(guī)律。

3.1 地表位移監(jiān)測成果分析

圖1 2#關(guān)鍵點監(jiān)測數(shù)據(jù)

該點所處方位具有較緩的坡度。從其監(jiān)測數(shù)據(jù)可看出，具有較小的位移變化，最大值僅為19mm。從其變化趨勢可以看出，在05-3 之后其位移逐漸變小并趨于穩(wěn)定。通過現(xiàn)場調(diào)研可知，該坡體無開裂及下沉現(xiàn)象，表明其處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 3#關(guān)鍵點監(jiān)測數(shù)據(jù)

該觀測點所處位置的坡體變形逐漸增大，并在04-7 時有最大值出現(xiàn)，在此之后則是趨于穩(wěn)定。通過現(xiàn)場調(diào)查可發(fā)現(xiàn)，該位置無沉降現(xiàn)象出現(xiàn)，表明坡體上方保持在基本穩(wěn)定的狀態(tài)，沒有表層滑動現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖3 4#關(guān)鍵點監(jiān)測數(shù)據(jù)

該觀測點處于坡體北部的棄土上，從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，該點位移持續(xù)增加，在最大時能夠達到60mm。對其進行計算分析可知，該點位移出現(xiàn)變化的原因主要在于高程變化所導致。該出結(jié)構(gòu)物有較多裂縫出現(xiàn)，裂縫有著5cm 的最大值。裂縫在雨水的不斷滲透下，使得該出未施加防護的土體持續(xù)出現(xiàn)下滑現(xiàn)象。在流水的持續(xù)性沖切作用下，在該處產(chǎn)生了1.5m 深度的沖溝。基于此，施工方對其排水溝進行修復，并在裂縫處涂抹上混凝土。結(jié)果表明，該點周圍坡體逐漸趨于基本穩(wěn)定狀態(tài)，為進一步確保其穩(wěn)定性，以植草加沙袋的方式對其進行覆蓋加固，效果較好。

3.2 深孔位移監(jiān)測成果分析

通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，坡體變形為推動變形。從11#測點的位移變化可知，其僅有5mm 的最大值，表明該坡體有著較好的防護結(jié)構(gòu)，不會有牽引式滑動出現(xiàn)；從12#測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，其僅有8mm 的最大位移值，且相對而言變形無規(guī)律可言，該現(xiàn)象主要是因該處有著較為發(fā)育的巖層節(jié)理裂縫；從13#測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，其有著相對較大的位移值，隨著時間的推移在14m 深度處有著較大的位移累計值，在東西方向有著13mm的最大位移值，在南北方向有著24mm 的最大位移值，表明該處可能會有潛在滑動面存在，從其地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)可知，該深度為全風化花崗巖，與監(jiān)測數(shù)據(jù)相符。對其進行實際調(diào)研發(fā)現(xiàn)，13#斜孔有較為顯著的南北位移，其最大值約為19mm，有較多的裂縫出現(xiàn)，在雨水的反復沖刷下，該處有局部坍滑出現(xiàn)。施工方及時采取防護措施，使其變形逐步趨于穩(wěn)定。

3.3 鉆孔水位動態(tài)分析

斜坡土體的含水率容易因地表水的滲透作用而達到飽和的塑性狀態(tài)，使土石體的抗剪強度有所降低，導致土石塊因結(jié)構(gòu)重組而出現(xiàn)失穩(wěn)。故在深孔位移監(jiān)測時需對地下水位的變化情況進行監(jiān)測。通過對比兩者的變化，獲取地下水對坡體變形的影響規(guī)律，從而有針對性的進行采用治理和加固措施。

對坡體在10 個月內(nèi)的水位情況進行監(jiān)測，結(jié)合上述斜孔的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析可知。在3-4 月份該地區(qū)有較大的降雨量，而此時的13#關(guān)鍵點在雨水的作用下出現(xiàn)了局部的坍塌。根據(jù)斜孔的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該坡體還有一定程度的滑移病害。綜上分析該位置坡體做出預(yù)警報告，針對該影響，施工方及時開展相應(yīng)措施，使得該區(qū)域的坡體變形趨于穩(wěn)定。

4 防護效果數(shù)值分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，基于地質(zhì)節(jié)理的裂縫分布情況，初步判斷邊坡可能存在的潛在滑動面，并基于此建立有限元模型。對模型節(jié)點的位移分布情況進行分析可知，在滑動面的后緣處的位移趨勢表現(xiàn)為先上升后降低的規(guī)律，該處位移有著5.5mm 的最大值，對滑動面的位移量進行分析可確定，改坡體保持在基本穩(wěn)定的狀態(tài)，無較大位移趨勢。與深孔位移監(jiān)測結(jié)果相同。

從試驗結(jié)果可知，有張拉破壞出現(xiàn)在潛在滑動面的后緣位置，并且其切應(yīng)力值為零，此后隨著潛在滑動面的下滑力不斷增加，其切向應(yīng)力最終增加到了255kpa。但應(yīng)力在錨索作用的位置有突變出現(xiàn)，在坡體的前緣左右應(yīng)力值逐漸變小，有剪切屈服出現(xiàn)在滑動面中后部位置。因有限元程序中坡體的下滑力與其剪切應(yīng)力表現(xiàn)為正比例關(guān)系，可認定在坡體后緣處的下滑力從后到前逐漸變大，但在坡體前部因滑動面的傾角不斷降低，在錨索的預(yù)應(yīng)力作用下，使得坡體的抗滑性能得到較大的提高。部分下滑力在錨索的作用下有所降低，具體表現(xiàn)為切向應(yīng)力的降低，表明預(yù)應(yīng)力錨索的防護效果較好。

5 結(jié)語

本文通過將6 個測點布置在下部抗滑樁上，將11 個測點布置在坡頂山坡上，將5 個測點布置在坡體中間臺階位置，以對坡體的變形情況進行研究。得出以下結(jié)論：

（1）地表位移情況。以一個月的周期對坡體地表的位移情況進行監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果顯示其位移變化多在25mm 左右。在施工完成之后其變形逐漸變大，達到某一極值后趨于穩(wěn)定。對于局部出現(xiàn)沖刷的現(xiàn)象，尤其是產(chǎn)生了裂縫的防護結(jié)構(gòu)，采用了植草等方式對其進行了加固，取得了較好加固效果。

（2）深孔位移監(jiān)測。對各個斜孔按照一個月的周期進行持續(xù)監(jiān)測，結(jié)果表明13#關(guān)鍵點所處區(qū)域有局部的位移突變，該值隨著時間的推移而逐漸增大，有變形可能。結(jié)合地質(zhì)勘察報告可知其位移較大處的地質(zhì)條件為全風化花崗巖，在地下水的作用下巖體較為破碎?；诖?，施工方及時采取相應(yīng)的控制措施，使其位移趨于穩(wěn)定，加固效果較好。