郭立華

摘要：為確定高邊坡路塹邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的合理性，文章采用現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)法對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。分析監(jiān)測(cè)結(jié)果得出，高邊坡施工前期位移變化速度快、位移量大，后期逐步趨于穩(wěn)定；土壓力在防護(hù)后迅速下降并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，雖然受到了降雨條件的影響，但邊坡坡體總體處于穩(wěn)定狀態(tài)，說明防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，但在雨季仍需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：高邊坡；穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)；地表位移；淺部多點(diǎn)位移；土壓力

中圖分類號(hào)：U416.1+4 A 21 064 3

0 引言

在地質(zhì)復(fù)雜的高陡邊坡路塹工程施工過程中，為了保證邊坡的穩(wěn)定性，可對(duì)邊坡變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，評(píng)價(jià)確定其穩(wěn)定性。路塹的開挖破壞了土體原有的天然平衡，在各類因素綜合作用下［1］，巖軟弱結(jié)構(gòu)面很容易產(chǎn)生剪切變形或滑動(dòng)。隨著變形和位移的發(fā)展，坡體頂部受拉產(chǎn)生一條張拉裂縫［2］，坡腳受壓會(huì)產(chǎn)生一系列擠壓裂縫。如果沒有及時(shí)控制，很容易產(chǎn)生滑動(dòng)變形引發(fā)滑坡事故。本文結(jié)合相關(guān)工程案例，在邊坡上部布置測(cè)點(diǎn)開展變形監(jiān)測(cè)，通過分析作為判定路基邊坡穩(wěn)定性的主要依據(jù)。

1 工程概況

某高速公路K209段為高邊坡路段，長(zhǎng)度為194 m，最大高度為61 m，最低高度為54 m。該施工區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆甑貐^(qū)，地形起伏大，邊坡上覆低液限粉土，厚度為1.5～2.0 m，下部為青灰色千枚板巖，巖體為強(qiáng)風(fēng)化巖石，較破碎。巖體內(nèi)部裂隙節(jié)理發(fā)育，裂隙有水平、垂直和傾斜35°左右?guī)最?。且坡體內(nèi)部潛在滑動(dòng)面傾角達(dá)40°～55°，坡體容易形成淺層滑坡。該高路塹邊坡按八級(jí)設(shè)計(jì)，自一級(jí)邊坡向上每級(jí)高8 m，一、二級(jí)邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁防護(hù)，設(shè)計(jì)坡度為1∶0.25；三、四級(jí)邊坡采用人型骨架護(hù)坡，設(shè)計(jì)坡度為1∶0.5；五、六級(jí)邊坡采用錨桿鋼筋網(wǎng)防護(hù)，設(shè)計(jì)坡度為1∶1；七八級(jí)邊坡擬采用植草防護(hù)，設(shè)計(jì)坡度為1∶1.25。為了確定邊坡施工和運(yùn)營(yíng)使用后坡體內(nèi)部的變形和應(yīng)力情況，在施工過程中開展監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取措施進(jìn)行加固，防止邊坡產(chǎn)生滑動(dòng)變形。

2 高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)方案

2.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

對(duì)高邊坡坡體開展監(jiān)測(cè)可以分析邊坡的變形發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)測(cè)坡體的變形，進(jìn)而評(píng)價(jià)邊坡的穩(wěn)定性和防護(hù)結(jié)構(gòu)的有效性。通過在高邊坡布置測(cè)點(diǎn)開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，收集分析數(shù)據(jù)邊坡的變形特征與規(guī)律，進(jìn)一步確定坡體變形邊界、變形方向，確定有可能產(chǎn)生的破壞形式，為有針對(duì)性地制定科學(xué)合理的邊坡防護(hù)方案、有效控制坡體變形提供有力依據(jù)。根據(jù)公路高邊坡坡體變形發(fā)展規(guī)律和特點(diǎn)，確定監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括坡體變形及開裂、垂直方向滑動(dòng)、水平方向滑動(dòng)、防護(hù)結(jié)構(gòu)受力與位移，以及受降雨、地震、氣溫和地下水影響產(chǎn)生的受力和位移情況等。

公路高邊坡坡體受力和變形監(jiān)測(cè)方法主要有地質(zhì)觀測(cè)法、簡(jiǎn)易測(cè)量法、儀器儀表測(cè)量法、遙測(cè)法4種，其中地質(zhì)觀測(cè)法是通過日常巡查與檢查的方式觀測(cè)邊坡坡體開裂、沉降、坍塌等變形和破壞特征；簡(jiǎn)易測(cè)量法主要是對(duì)邊坡坡體大變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過布置簡(jiǎn)易測(cè)樁、標(biāo)尺等，使用卷尺、游標(biāo)卡尺對(duì)裂縫寬度進(jìn)行監(jiān)測(cè)；儀器儀表測(cè)量法是在邊坡坡體變形初期或變形較小時(shí)開展的監(jiān)測(cè)方法，主要通過在施工現(xiàn)場(chǎng)布置相應(yīng)的儀器儀表，對(duì)邊坡開裂、沉降、應(yīng)力應(yīng)變等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；遙測(cè)法是借助全球定位系統(tǒng)（GPS）對(duì)邊坡坡體變形和位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要在坡體發(fā)生快速邊坡破壞時(shí)采用。通過現(xiàn)場(chǎng)位移監(jiān)測(cè)，可以掌握邊坡坡體的變形規(guī)律，對(duì)邊坡的穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性開展評(píng)價(jià)。

2.2 監(jiān)測(cè)方案

該項(xiàng)目高邊坡監(jiān)測(cè)包括邊坡位移和應(yīng)力兩個(gè)方面，邊坡位移監(jiān)測(cè)主要包括坡體地表位移、淺部多點(diǎn)位移計(jì)，應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要為土壓力監(jiān)測(cè)。位移監(jiān)測(cè)的目的是確定坡體內(nèi)部土體的變形大小和方向［3］，而應(yīng)力監(jiān)測(cè)是為了確定坡體內(nèi)部的受力情況。通過開展位移和應(yīng)力監(jiān)測(cè)，可以為分析邊坡內(nèi)部應(yīng)力分布情況和表觀變形情況提供數(shù)據(jù)參考，綜合評(píng)價(jià)確定邊坡的穩(wěn)定性。

K209段高邊坡各級(jí)邊坡已經(jīng)進(jìn)行了相關(guān)防護(hù)，但由于邊坡高度較大，地質(zhì)情況較差，還需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。通過建立坡體變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)，使用激光全站儀進(jìn)行全方位立體監(jiān)測(cè)［4］。另外，由于邊坡內(nèi)部巖土體風(fēng)化嚴(yán)重，裂隙、節(jié)理發(fā)育，部分路段存在潛在滑動(dòng)面，滑動(dòng)面傾角為45°～56°。為了防止坡體出現(xiàn)淺層滑坡，在坡體內(nèi)部布置多點(diǎn)位移計(jì)對(duì)坡體內(nèi)部位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。坡體內(nèi)部的受力情況采用土壓力盒進(jìn)行監(jiān)測(cè)，埋設(shè)位置位于坡體底部和中部。地表位移測(cè)點(diǎn)布置在各級(jí)邊坡上部和邊坡平臺(tái)，淺表位移計(jì)主要布置在四級(jí)邊坡，埋設(shè)深度為5 m，土壓力計(jì)共設(shè)置12個(gè)。各測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完成后按照設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)頻率開展不間斷監(jiān)測(cè)，并做好監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，對(duì)異常部位及時(shí)采取措施加固設(shè)計(jì)。

3 高邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

3.1 地表位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

本研究選取3個(gè)有代表性的測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，整理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)繪制時(shí)間-位移曲線如圖2所示。

分析圖2所示曲線變化趨勢(shì)，3個(gè)測(cè)點(diǎn)地表位移變化均先增大后減小，最后逐步趨于平穩(wěn)。21#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于二級(jí)邊坡平臺(tái)位置，在完工后地表位移增速明顯，在監(jiān)測(cè)4 d后地表位移有所下降，而后有增大的趨勢(shì)，分析原因是降雨引起的。在監(jiān)測(cè)3個(gè)月以后，坡體位移基本趨于穩(wěn)定，穩(wěn)定在17 mm左右。

34#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于三級(jí)邊坡平臺(tái)，監(jiān)測(cè)前期地表位移變化趨勢(shì)與21#監(jiān)測(cè)點(diǎn)基本相同，在監(jiān)測(cè)3 d后地表位移開始下降，在第5 d時(shí)達(dá)到最低，而后位移有小幅提高，分析原因也是降雨造成的。同樣，3個(gè)月后的地表位移穩(wěn)定在19 mm左右。

53#監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于六級(jí)平臺(tái)，由于坡體后緣棄土體臨空，監(jiān)測(cè)初期地表位移增速明顯，達(dá)到了40 mm左右，而后出現(xiàn)小幅波動(dòng)后逐步穩(wěn)定，監(jiān)測(cè)3個(gè)月后穩(wěn)定在26 mm左右。

3個(gè)測(cè)點(diǎn)的位移變化主要受降雨影響較大，應(yīng)在施工期間做好臨時(shí)排水，并盡量與永久排水工程相結(jié)合。地表位移最終都達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)，且位移值較小，說明坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 淺部多點(diǎn)位移監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

選取有可能出現(xiàn)滑移的路段布設(shè)多點(diǎn)位移計(jì)，對(duì)邊坡內(nèi)部的位移變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定坡體的滑動(dòng)趨勢(shì)以及邊坡的穩(wěn)定性。結(jié)合K209段路基高邊坡地質(zhì)情況，在最有可能出現(xiàn)滑動(dòng)的四級(jí)邊坡上部布置4個(gè)水平多點(diǎn)位移計(jì)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的鉆孔深度為5 m。在施工過程中收集4個(gè)多點(diǎn)位移計(jì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，如表1所示。

分析表1可知，各測(cè)點(diǎn)不同深度位移值變化量均＜1 mm，最后兩次監(jiān)測(cè)結(jié)果差值為0.01～0.26 mm，說明坡體內(nèi)部位移變化較小，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

土壓力監(jiān)測(cè)可以簡(jiǎn)單直觀地反映邊坡的穩(wěn)定性，通過分析土壓力盒監(jiān)測(cè)的土壓力變化情況，可以得出坡體的變形趨勢(shì)［4］。文章選取5個(gè)土壓力盒的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，繪制土壓力-時(shí)間曲線如圖3所示。

分析圖3可知，坡體在開挖前期，土壓力增速較快，進(jìn)行防護(hù)后，土壓力明顯下降，說明防護(hù)結(jié)構(gòu)有效控制了邊坡土體變形。在監(jiān)測(cè)16個(gè)月后有小幅波動(dòng)，這是由于雨季降雨量較大，邊坡坡體發(fā)生蠕動(dòng)造成的；24個(gè)月后逐步趨于穩(wěn)定，說明坡體蠕動(dòng)基本停止，該處邊坡坡體穩(wěn)定。因此，在防護(hù)工程施工完成后，坡體變形得到了有效控制，說明邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)滿足要求，而降雨會(huì)使邊坡土體產(chǎn)生蠕動(dòng)變形，應(yīng)完善排水設(shè)施，并在雨季做好邊坡變形監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

為了分析高邊坡的穩(wěn)定性，對(duì)邊坡位移和內(nèi)部土壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析監(jiān)測(cè)結(jié)果得出以下結(jié)論：

（1）高邊坡地表位移監(jiān)測(cè)前期變化速度較快、變形量較大，支護(hù)后變形逐步趨于穩(wěn)定，雨季產(chǎn)生了小幅度波動(dòng)，但邊坡總體穩(wěn)定。

（2）高邊坡內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)各測(cè)點(diǎn)位移值變化量均＜1 mm，邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）高邊坡土壓力前期增速快，防護(hù)后明顯下降，雨季有所波動(dòng)，但邊坡總體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上所述，根據(jù)高邊坡位移和土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果，可知路基防護(hù)結(jié)構(gòu)可以保證路基的穩(wěn)定性，但需完善排水設(shè)施，并在雨季加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

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收稿日期：2023-06-18