公路高邊坡穩(wěn)定性多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)分析

馮向偉

（山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000）

引言

公路高邊坡地質(zhì)條件復(fù)雜，如出現(xiàn)滑動(dòng)變形會(huì)直接影響施工與運(yùn)營安全，甚至造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失。合理進(jìn)行高邊坡支護(hù)與施工，并在施工過程中做好邊坡變形監(jiān)測(cè)，保證邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。多點(diǎn)位移計(jì)可以對(duì)路基邊坡不同深度變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析不同施工階段路基邊坡的變形情況，確定主要影響因素，判斷邊坡的穩(wěn)定性。

1 高邊坡支護(hù)方案

1.1 工程簡介

陽左高速公路采用雙向四車道建設(shè)，全長91.25 km，設(shè)計(jì)車速80 km/h。高速公路沿線分布有多處高邊坡，主要以巖土混合邊坡和土質(zhì)邊坡為主。其中K62+500 左100 m—K62+580 左60 m 段、K69+195—K69+245段兩段高邊坡為巖土混合邊坡，邊坡土質(zhì)構(gòu)成主要為石灰?guī)r、粉質(zhì)黏土；K79+020右 80 m—K79+100 右 80 m 段高邊坡為土質(zhì)邊坡，邊坡土質(zhì)構(gòu)成主要為粉土、粉質(zhì)黏土等混合組成。高邊坡內(nèi)部裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性差，局部存在軟弱結(jié)構(gòu)面，存在發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。通過分析對(duì)比，產(chǎn)生滑坡風(fēng)險(xiǎn)較大，會(huì)嚴(yán)重影響道路施工和運(yùn)營安全。

1.2 高邊坡支護(hù)方案

K69+195—K69+245 段高邊坡為巖土混合邊坡，邊坡最大刷坡高度為32 m，分四級(jí)開挖，邊坡坡度為1 ∶1.5，每兩級(jí)邊坡之間設(shè)置2 m 寬邊坡平臺(tái)。三級(jí)、四級(jí)邊坡原設(shè)計(jì)采用錨桿鋼筋網(wǎng)支護(hù)，一、二級(jí)邊坡采用漿砌片石護(hù)面墻支護(hù)。在邊坡開挖過程中，發(fā)現(xiàn)第三、四級(jí)邊坡土體存在滑動(dòng)變形現(xiàn)象。在第三、四級(jí)邊坡上部發(fā)現(xiàn)弧狀張拉裂縫，有產(chǎn)生局部滑塌的危險(xiǎn)。原支護(hù)方案已不能保證邊坡穩(wěn)定，進(jìn)行設(shè)計(jì)變更，擬采用錨索框架梁+抗滑樁對(duì)邊坡土體進(jìn)行支護(hù)。錨索格子梁防護(hù)為3×3 m 格構(gòu)，錨索設(shè)計(jì)長度為30 m，格子梁中間采用漿砌片石砌筑?？够瑯督孛娉叽鐬?60 cm×180 cm，樁長18 m，間隔8 m?？够瑯恫捎萌斯ね诳讟妒┕?，錨索分三批張拉，張拉完成邊坡穩(wěn)定后再進(jìn)行下一級(jí)邊坡開挖。為了確定邊坡的變形情況，在邊坡上部布置監(jiān)測(cè)斷面開展變形監(jiān)測(cè)。

2 多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)方案

在邊坡開挖過程中，發(fā)現(xiàn)三、四級(jí)邊坡出現(xiàn)裂縫、局部變形現(xiàn)象。裂縫寬度在5～30 cm，可見深度0.5 m，并在裂縫兩側(cè)產(chǎn)生了10～15 cm 的錯(cuò)臺(tái)。局部變形主要表現(xiàn)為局部碎裂，巖體破碎，分析是由于邊坡內(nèi)部土體變形位移所導(dǎo)致的。為了確定邊坡內(nèi)部土體的變形情況，在K69+195—K69+245 段高邊坡選取兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置多點(diǎn)位移計(jì)，分別為K69+210 和K69+225。多點(diǎn)位移計(jì)選用DW 型多點(diǎn)位移計(jì)，編號(hào)分別為M69-1 和M69-2，M69-1 布置在三級(jí)邊坡上高程為903.618 m，M69-2 布置在三級(jí)和四級(jí)邊坡之間，高程為908.759 m。單側(cè)點(diǎn)長度分別為6 m、15 m、28 m、36 m，多點(diǎn)位移計(jì)立面布置見圖1。

圖1 多點(diǎn)位移計(jì)布置

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

以M69-1 號(hào)4 點(diǎn)式位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果為研究對(duì)象，各測(cè)點(diǎn)安裝深度分別為6 m、15 m、28 m、36 m。多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)過程中邊坡開挖施工正常進(jìn)行，會(huì)受到邊坡開挖與支護(hù)過程中各類振動(dòng)的影響。多點(diǎn)位移計(jì)于2012 年8 月20 日安裝，22 日灌漿，26 日開始首次量測(cè)，確定表面高程為903.618 m。

3.1 多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

考慮到施工對(duì)多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，分別在各個(gè)施工階段對(duì)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析。M69-1 號(hào)4 點(diǎn)式位移計(jì)在對(duì)邊坡變形情況監(jiān)測(cè)的全過程中，邊坡正處于施工階段，具體可劃分為四個(gè)階段：第一階段是路基三級(jí)邊坡開挖、第一批錨索張拉；第二階段路基開挖基本完成，開始分批張拉錨索；第三階段路基二級(jí)邊坡開挖；第四階段路基開挖完成，二級(jí)平臺(tái)抗滑樁完工。收集四個(gè)階段多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，繪制位移-時(shí)間曲線見圖2?？梢钥闯?，在各個(gè)施工階段路基邊坡的位移變化存在較大差異，其中在第一階段所產(chǎn)生的位移最大，變形速率也最快，第四階段所產(chǎn)生的位移最小，變形速率也最慢，說明施工對(duì)多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)結(jié)果影響較大。各階段監(jiān)測(cè)結(jié)果：（1）第一階段為2012 年8 月20 日開始，該階段路基邊坡所產(chǎn)生的位移最大，2 個(gè)月所產(chǎn)生的位移量為22.315 mm，變形速率為0.452 mm/d，分析原因主要是由于路基邊坡正處于開挖施工階段，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，使邊坡土體產(chǎn)生了較大的蠕變變形。在第一批錨索張拉完成后，路基邊坡的變形速度變緩，但又出現(xiàn)了變形加劇的趨勢(shì)，這是由于第一批錨索張拉后所產(chǎn)生的抗滑力仍不能抵抗邊坡穩(wěn)定，產(chǎn)生了較大的變形。（2）第二階段路基邊坡變形逐漸變緩，前期變形速率較大，在第二批錨索張拉后變形速率明顯變緩，該階段路基邊坡變形量為7.538 mm，變形速率0.068 mm/d。這是由于前期路基仍處于開挖階段，張拉后路基開挖也停止了，路基邊坡變形量和變形速率都變小了。（3）第三階段路基邊坡變形量大幅增大，變形速率也有了一定幅度的提高。該階段路基邊坡變形量為20.985 mm，變形速率0.129 mm/d。這是由于該階段路基二級(jí)邊坡重新進(jìn)行開挖，對(duì)路基邊坡產(chǎn)生了較大的擾動(dòng)，導(dǎo)致變形量和變形速率增加。（4）第四階段路基邊坡變形穩(wěn)定，變形量和變形速率均較小，該階段路基邊坡變形量為2.096 mm，變形速率0.003 mm/d。這是由于該階段路基開挖結(jié)束，二級(jí)邊坡錨索張拉完成，二級(jí)平臺(tái)抗滑樁施工完成，沒有對(duì)路基邊坡產(chǎn)生擾動(dòng)，邊坡變形逐步趨于平穩(wěn)，截至監(jiān)測(cè)結(jié)束已基本不產(chǎn)生變形，邊坡已處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 各階段多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)位移-時(shí)間曲線

3.2 施工對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果影響分析

結(jié)合分析結(jié)果，說明路基邊坡開挖和支護(hù)對(duì)多點(diǎn)位移計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果影響較大，為確定最大影響因素，對(duì)各施工階段路基邊坡的變形情況進(jìn)行全面分析。對(duì)比分析圖2 各階段路基邊坡變形情況，各階段邊坡變形量和變形速率均存在較大差異。（1）第一階段變形量和變形速率最大，該階段進(jìn)行了路基邊坡開挖施工和第一批錨索張拉，而張拉后邊坡變形量和變形速率有一定幅度的下降，說明該階段路基開挖是造成邊坡變形量增加的主要影響因素。（2）第三階段變形量和變形速率增加也是由于該階段路基邊坡開挖造成的。（3）而第二、第四階段路基邊坡沒有進(jìn)行開挖施工，這兩個(gè)階段變形量和變形速率均較小，說明路基邊坡開挖施工是影響邊坡變形的主要因素。

3.3 確定邊坡滑動(dòng)面位置

為了研究路基邊坡不同深度的變形情況，進(jìn)而確定路基邊坡滑動(dòng)面的位置，分別對(duì)M69-1 號(hào)4 點(diǎn)式位移計(jì)四個(gè)量測(cè)深度6 m、15 m、28 m、36 m 和邊坡表面的變形情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，繪制不同時(shí)間位移-孔深曲線見圖3。

圖3 不同時(shí)間位移-孔深關(guān)系曲線

分析圖3 曲線變化趨勢(shì)，可以得出路基邊坡表面0 m、6 m、15 m 深度路基邊坡的變形量基本相同。深度為28 m 路基邊坡變形量相比15 m 處有較大幅度下降，深度15 m 處最大變形量接近60 mm，而28 m 處最大變形量分別為10 mm，28 m 和36 m 處變形相差不大。15～28 m 深度范圍內(nèi)的變形位移差最大，接近50 mm，28～36 m 范圍變形位移差為4 mm 左右，邊坡表層到6 m 范圍分析變形位移差為5 mm 左右，15～28 m 范圍變形量基本相同。邊坡內(nèi)部15～28 m深度范圍內(nèi)的變形位移差最大，可確定邊坡滑動(dòng)面位于15～28 m 之間。

4 結(jié)語

（1）對(duì)各施工階段多點(diǎn)位移計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，得出完工后路基邊坡變形基本趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定性良好。（2）通過對(duì)各階段施工和支護(hù)影響因素進(jìn)行分析，確定路基邊坡開挖對(duì)邊坡變形影響最大。（3）分析不同深度路基邊坡變形情況，確定15～28 m 變形位移差最大，可確定滑動(dòng)面位移這個(gè)深度范圍內(nèi)。