文／石家莊市公路橋梁建設(shè)集團(tuán)多種經(jīng)營(yíng)處 王小敏

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

1 引言

高速公路的邊坡施工常需對(duì)坡體進(jìn)行開(kāi)挖，而在人工開(kāi)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(cè)能夠?qū)ζ麦w的演變進(jìn)行有效的把握，有利于預(yù)測(cè)坡體后續(xù)的發(fā)展趨勢(shì)，為坡體防護(hù)施工設(shè)計(jì)提供科學(xué)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(qiáng)化風(fēng)花崗巖分布。該邊坡以10 級(jí)工程防護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中第一級(jí)10m 范圍內(nèi)使用抗滑樁進(jìn)行加固；在第二級(jí)到第四級(jí)則是采用預(yù)應(yīng)力錨索進(jìn)行加固。

3 立體位移監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

鑒于滑坡對(duì)高速公路的影響極大，為確保其安全性，在本項(xiàng)目中針對(duì)坡體的變形情況采用全站儀建立了全方位的立體監(jiān)測(cè)網(wǎng)，以期對(duì)各個(gè)觀測(cè)樁在空間上的變化情況進(jìn)行準(zhǔn)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(cè)成果分析

圖1 2#關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

該點(diǎn)所處方位具有較緩的坡度。從其監(jiān)測(cè)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(shì)可以看出，在05-3 之后其位移逐漸變小并趨于穩(wěn)定。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研可知，該坡體無(wú)開(kāi)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(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

該觀測(cè)點(diǎn)所處位置的坡體變形逐漸增大，并在04-7 時(shí)有最大值出現(xiàn)，在此之后則是趨于穩(wěn)定。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查可發(fā)現(xiàn)，該位置無(wú)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(méi)有表層滑動(dòng)現(xiàn)象出現(xiàn)。

圖3 4#關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

該觀測(cè)點(diǎn)處于坡體北部的棄土上，從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，該點(diǎn)位移持續(xù)增加，在最大時(shí)能夠達(dá)到60mm。對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析可知，該點(diǎn)位移出現(xiàn)變化的原因主要在于高程變化所導(dǎo)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(hù)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?；诖耍┕し綄?duì)其排水溝進(jìn)行修復(fù)，并在裂縫處涂抹上混凝土。結(jié)果表明，該點(diǎn)周?chē)麦w逐漸趨于基本穩(wěn)定狀態(tài)，為進(jìn)一步確保其穩(wěn)定性，以植草加沙袋的方式對(duì)其進(jìn)行覆蓋加固，效果較好。

3.2 深孔位移監(jiān)測(cè)成果分析

通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，坡體變形為推動(dòng)變形。從11#測(cè)點(diǎn)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(hù)結(jié)構(gòu)，不會(huì)有牽引式滑動(dòng)出現(xiàn)；從12#測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，其僅有8mm 的最大位移值，且相對(duì)而言變形無(wú)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(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，其有著相對(duì)較大的位移值，隨著時(shí)間的推移在14m 深度處有著較大的位移累計(jì)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(huì)有潛在滑動(dòng)面存在，從其地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)可知，該深度為全風(fēng)化花崗巖，與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相符。對(duì)其進(jìn)行實(shí)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(fù)沖刷下，該處有局部坍滑出現(xiàn)。施工方及時(shí)采取防護(hù)措施，使其變形逐步趨于穩(wěn)定。

3.3 鉆孔水位動(dòng)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(dá)到飽和的塑性狀態(tài)，使土石體的抗剪強(qiáng)度有所降低，導(dǎo)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(cè)時(shí)需對(duì)地下水位的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)比兩者的變化，獲取地下水對(duì)坡體變形的影響規(guī)律，從而有針對(duì)性的進(jìn)行采用治理和加固措施。

對(duì)坡體在10 個(gè)月內(nèi)的水位情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)合上述斜孔的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知。在3-4 月份該地區(qū)有較大的降雨量，而此時(shí)的13#關(guān)鍵點(diǎn)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(cè)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(bào)告，針對(duì)該影響，施工方及時(shí)開(kāi)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(hù)效果數(shù)值分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)面，并基于此建立有限元模型。對(duì)模型節(jié)點(diǎn)的位移分布情況進(jìn)行分析可知，在滑動(dòng)面的后緣處的位移趨勢(shì)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(duì)滑動(dòng)面的位移量進(jìn)行分析可確定，改坡體保持在基本穩(wěn)定的狀態(tài)，無(wú)較大位移趨勢(shì)。與深孔位移監(jiān)測(cè)結(jié)果相同。

從試驗(yàn)結(jié)果可知，有張拉破壞出現(xiàn)在潛在滑動(dòng)面的后緣位置，并且其切應(yīng)力值為零，此后隨著潛在滑動(dòng)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(dòng)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(rèn)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(dòng)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(hù)效果較好。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)將6 個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在下部抗滑樁上，將11 個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在坡頂山坡上，將5 個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在坡體中間臺(tái)階位置，以對(duì)坡體的變形情況進(jìn)行研究。得出以下結(jié)論：

（1）地表位移情況。以一個(gè)月的周期對(duì)坡體地表的位移情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)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(dá)到某一極值后趨于穩(wěn)定。對(duì)于局部出現(xiàn)沖刷的現(xiàn)象，尤其是產(chǎn)生了裂縫的防護(hù)結(jié)構(gòu)，采用了植草等方式對(duì)其進(jìn)行了加固，取得了較好加固效果。

（2）深孔位移監(jiān)測(cè)。對(duì)各個(gè)斜孔按照一個(gè)月的周期進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明13#關(guān)鍵點(diǎn)所處區(qū)域有局部的位移突變，該值隨著時(shí)間的推移而逐漸增大，有變形可能。結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告可知其位移較大處的地質(zhì)條件為全風(fēng)化花崗巖，在地下水的作用下巖體較為破碎?；诖?，施工方及時(shí)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。