賀美潮

(廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 河池)

引言

在地處多雨南方喀斯特地貌山體上“搬山填山”修建市政廣場，可以減輕城市用地壓力，又可消耗大量建筑固廢，緩解天然砂石短缺降低建筑能耗。但是，該市政固廢填方廣場變形—滑坡會(huì)直接影響人們休閑娛樂體驗(yàn)，甚至威脅著該地居民及游客人身安全和公路車輛、建（構(gòu)）筑物等財(cái)產(chǎn)安全。因此，需要建設(shè)前的超前精準(zhǔn)設(shè)計(jì)，同時(shí)后期的穩(wěn)定運(yùn)行，及時(shí)加固維護(hù)、暫時(shí)關(guān)閉使用（如雨季）、甚至放棄使用，須要對(duì)挖填方廣場地表沉降，變形滑坡體及支擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形自動(dòng)監(jiān)測及時(shí)預(yù)警。

1 填方廣場新復(fù)雜環(huán)境工況

高填方建設(shè)工程監(jiān)測是現(xiàn)代建筑工程中面臨較為困難的工作之一，尤其本文所研新建填方市政廣場地域?qū)贅?gòu)造剝蝕喀斯特地貌谷地，受構(gòu)造及巖性影響大，且填方料為大宗具有顯著非均質(zhì)性、非連續(xù)特征的建筑固廢。新建填方市政廣場場域基巖地層為石灰?guī)r、泥頁巖, 山麓上覆為碎石土及非均布粉質(zhì)黏土松散坡殘積物。填筑建筑固廢材料典型成份類型及質(zhì)量分布比例，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1，建筑固廢料顆分曲線見圖2。

圖2 建筑固廢料顆分曲線

2 固廢填方廣場工程變形監(jiān)測

對(duì)于地面形變監(jiān)測，有水準(zhǔn)復(fù)測、GNSS 監(jiān)測網(wǎng)和InSAR 監(jiān)測等技術(shù)和手段[1-3]。GNSS 監(jiān)測網(wǎng)以點(diǎn)監(jiān)測為主，本文利用GNSS 網(wǎng)在工程建設(shè)中后期及工后第一年對(duì)填方域連續(xù)觀測，實(shí)現(xiàn)對(duì)填方廣場區(qū)域地面和支擋結(jié)構(gòu)變形場進(jìn)行監(jiān)測，定量監(jiān)測區(qū)域地面穩(wěn)定性變化并確定區(qū)域地面穩(wěn)定性變化權(quán)重, 分析預(yù)測滑坡塌方可能性而實(shí)現(xiàn)超前精準(zhǔn)預(yù)警。

2.1 變形監(jiān)測區(qū)概況

西南地區(qū)某建筑固廢填方市政廣場工程填方體界面滑坡—沉降變形場，地貌上位于低起伏喀斯特山麓，工程變形監(jiān)測區(qū)為谷地填方廣場區(qū)域地面和支擋結(jié)構(gòu)。填方廣場長約350 m，寬約250 m,高約20 m，山麓上覆為碎石土及非均布粉質(zhì)黏土為主，下伏巖為石灰?guī)r、頁巖，山麓坡度約35°(見圖3)。變形體的監(jiān)測—控制結(jié)構(gòu)面是土巖界面，根據(jù)工程地質(zhì)理論及工程經(jīng)驗(yàn)定性為推移式滑坡，且地處多雨南方，地質(zhì)災(zāi)害易受暴雨或久雨等因素誘發(fā)[4-5]。

圖3 填方場域剖面示意

2.2 GNSS 監(jiān)測網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)分析

本項(xiàng)目采用我國自主研發(fā)的GNSS 監(jiān)測儀器，參考現(xiàn)有類似工程研究成果及經(jīng)驗(yàn)以及實(shí)際工況靈活初步布設(shè)目標(biāo)監(jiān)測點(diǎn)，包括表面位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)1套、近臨空面測量點(diǎn)3 套、雨量站1 套(見圖4)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在挖填方廣場被監(jiān)測變形區(qū)域外的基巖，監(jiān)測點(diǎn)重點(diǎn)布置于變形場的關(guān)鍵位置，以及可能變形較大的地方，如滑坡前緣地帶。

圖4 監(jiān)測系統(tǒng)布設(shè)示意

2.3 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)選取設(shè)備安裝調(diào)試完成后變形場近臨空面3個(gè)GNSS 監(jiān)測點(diǎn)4 個(gè)月表面變形監(jiān)測數(shù)據(jù)。該時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)設(shè)定變形監(jiān)測和雨量數(shù)據(jù)一天一傳。為了更好地分析建筑固廢填方變形場的變形規(guī)律, 表面變形監(jiān)測點(diǎn)分解為X、Y 水平位移方向和H 垂直位移方向，且規(guī)定X 方向?yàn)閺较驗(yàn)檎? 規(guī)定Y 方向?yàn)轫樒孪驗(yàn)檎?H 方向規(guī)定為下沉為正[6]。通過實(shí)時(shí)采集軟件數(shù)據(jù)庫獲得3 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù), 經(jīng)計(jì)算得到各監(jiān)測點(diǎn)在X、Y 和H 方向位移變化量[6],最后對(duì)各監(jiān)測點(diǎn)的位移變化量按月進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并繪制得到累計(jì)位移量隨時(shí)間分布曲線圖,具體如圖6、圖7 所示，其中圖5 為1 號(hào)測點(diǎn)取每3 日均值的監(jiān)測位移數(shù)據(jù)曲線。

圖5 1 號(hào)測點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線（取每3 日均值）

圖6 3 測點(diǎn)各方向月累計(jì)位移變化量

圖7 3 測點(diǎn)各方向月累計(jì)位移增長率

據(jù)圖5、圖6 位移監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，在4 個(gè)月的監(jiān)測過程中，對(duì)于H 向位移形變量，1 號(hào)測點(diǎn)由上月的81.2 mm 近翻倍增長到后月的162.1 mm；2 號(hào)測點(diǎn)和3 號(hào)測點(diǎn)H 向位移形變量在該4 個(gè)月的監(jiān)測過程中趨于接近，上月的起始位移形變量分別為68.1 mm、69.8 mm，在后月位移形變量分別為144.8 mm、139.9 mm。據(jù)圖7 可知，月累計(jì)位移增長率，3 號(hào)測點(diǎn)最低，3測點(diǎn)X、Y 向位移形變量與H 向均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，同時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明在上月到后月過程中，X、Y 向先降后升，H 向先升后降，峰值69.0%。

由圖5、圖6 對(duì)3 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)整體分析表明，3 監(jiān)測點(diǎn)在X、Y、H 3 個(gè)方向的位移變化速率趨勢皆表現(xiàn)出地遞減一致性，但X、Y 向位移形變?cè)鲩L過程較H 向平緩，并且X、Y 向位移形變量1 號(hào)測點(diǎn)最大。同時(shí)，在該4 個(gè)月表面變形監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)3 監(jiān)測點(diǎn)H 向位移形變量起點(diǎn)值接近于X、Y 向位移形變量終點(diǎn)值。2 號(hào)監(jiān)測點(diǎn)和3 號(hào)監(jiān)測點(diǎn)在X、Y、H 3 個(gè)方向位移形變量皆較1 號(hào)測點(diǎn)少，尤其在H 向1 號(hào)測點(diǎn)較2、3 號(hào)測點(diǎn)大,上限值17.4 mm,3 測點(diǎn)H 向較X、Y 向皆大，上限值97.4 mm。

位于谷地監(jiān)測區(qū)中部臨空位置的1 號(hào)監(jiān)測點(diǎn)的月累計(jì)位移量，月累計(jì)位移增長率皆明顯高于位于谷地監(jiān)測區(qū)兩側(cè)的2 號(hào)、3 號(hào)監(jiān)測點(diǎn)，尤其在H 方向更為突出。3 個(gè)代表性監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測的位移形變量未發(fā)現(xiàn)驟變，形變量合理且均在可控范圍內(nèi)；2 號(hào)監(jiān)測點(diǎn)和3號(hào)監(jiān)測點(diǎn)在X、Y、H 3 個(gè)方向位移形變趨勢皆表現(xiàn)出一致性，分析原因?yàn)樘罘絽^(qū)建筑固廢覆填較均勻有關(guān)，監(jiān)測數(shù)據(jù)還表明在這四個(gè)月的監(jiān)測時(shí)段內(nèi)，填方域變形過程整體趨于穩(wěn)定，最終沉降趨于完成，表明建筑固廢沉降穩(wěn)定所需時(shí)間較短。

從圖1、圖2 和圖5 圖7 可知，該市政工程填方建筑固廢級(jí)配高度不勻，建筑固廢覆填前期ORC<1，具有欠固結(jié)土性質(zhì)。圖5 還表明，相較而言前期形變大中期小后期大，尤其H 向形變位移波動(dòng)較大，再結(jié)合雨量站降水?dāng)?shù)據(jù)初步分析，推測降水對(duì)填方區(qū)覆填建筑固廢的形變及穩(wěn)定性產(chǎn)生了不利影響，加劇了填方區(qū)后期覆填建筑固廢的形變。再分析原因是主要由各型塊石、碎石、砂土組成的覆填建筑固廢級(jí)配高度不勻，在后月期間內(nèi)因降水把覆填建筑固廢中上層的砂土通過各型塊石、碎石孔縫，類似于管涌形式帶入覆填建筑固廢下層，導(dǎo)致后月位移形變量再持平2 個(gè)月前的首月，從而形成類固結(jié)沉降現(xiàn)象。在工后前期受暴雨情況下，須注意覆填建筑固廢形變量出現(xiàn)“回光返照”反彈現(xiàn)象。因此，在工后前期受暴雨情況下，應(yīng)當(dāng)加密形變監(jiān)測頻率，提前預(yù)謀并采用相應(yīng)措施以防滑坡塌方等災(zāi)害發(fā)生[7-8]。

3 結(jié)論

基于構(gòu)造剝蝕喀斯特地貌谷地的西南地區(qū)某建筑固廢資源化再建設(shè)填方市政廣場工程，鑒于新的復(fù)雜環(huán)境工況進(jìn)行了變形自動(dòng)監(jiān)測。3 個(gè)代表性監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測的位移形變量未發(fā)現(xiàn)驟變，形變量合理且均在可控范圍內(nèi)。監(jiān)測時(shí)段內(nèi)，最終沉降趨于完成，表明建筑固廢集合料沉降穩(wěn)定所需時(shí)間較短。降水會(huì)加劇填方區(qū)后期覆填建筑固廢的形變，在工后前期受暴雨情況下，應(yīng)當(dāng)加密形變監(jiān)測頻率，并采用相應(yīng)措施防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。