关键词：公路工程；路堑边坡；工程测量；变形监测
1引言
公路边坡监测的主要意义在于保证边坡稳定，为公路边坡位移测量和土质变形规律提供依据，为工程施工的顺利进行提供保证。公路边坡的稳定性关系到公路工程的质量，加强测量可以确定边坡滑体范围，可以测量出滑动量、滑动方向和速度，进而对公路的稳定性进行监视。公路路堑高边坡的变形监测除了采用传统常规方法外，还依赖于大量的大地测量原理、方法与精密测量仪器，采用先进测量技术，保证测量的准确性和科学性。公路路堑边坡变形测量的方法有很多种，采用科学的适合的方法比较关键，进而为公路工程施工和后期维护提供科学的依据。
2工程概况
本次研究选取彭大高速公路路段，最大边坡长度为150米，最大坡高36米，边坡开挖分成四级。处于陇东黄土高原丘陵沟壑区，黄土分布面积较广，地形波状起伏，土质不均， 总体地势北高南低，地质构造较为复杂。公路路堑边坡分布地层包括砂岩、灰黄色长石砂岩、青灰色石英砂岩等，地下水为松散堆积沙砾卵石层孔隙水。所处地区降水量一般，雨季较短，但高速公路路堑高边坡开挖期间和后期施工容易受季节降雨影响，对路堑边坡进行变形测量是十分必要的，可以确定地表位移和位移沉降变化，可以确定边坡的稳定性，进而防止发生安全事故，同时及时纠正工程档案。边坡主要依据岩土结构、土层密实胶结程度、风化程度、地形、挖方高度、地下水活动等因素来选择断面形式和坡率，保证路基具有足够的强度和稳定性。
3变形监测主要内容
3.1位移监测
地表位移测量是公路工程中最简单的一种测量方式，主要使用的仪器是大地测量仪器，如红外仪、经纬仪、水准仪、GPS等，这些是精度较高的仪器。第二种是主要用于边坡测量的仪器，例如钢尺、标桩、位移伸长计和自动无线边坡监测系统。测量内容是边坡的水平位移、垂直位移、变化速率。边坡变形监测主要采用网形监测法，例如十字交叉型、放射网法、任意观测网法。
3.2裂缝测量
路堑高边坡监测中对于地表裂缝的监测也是重要内容之一，这也是边坡岩石发生位移的突出征兆，要对裂缝进行重点测量。可以采用位错计、仲缩仪、千分卡进行测量，还可以在裂缝两边立桩，设置固定标尺，对裂缝的裂开速率和两端扩张进行测量，这可以显示出边坡的稳定性。
3.3深部位移测量
公路路堑高边坡测量中深部位移监测也是不容忽视的一部分内容，主要是纵向的位移测量，地表位移范围较大，测量精密度要求较高，深部位移主要测量土方纵向位移情况，主要是确定公路边坡是否有塌陷的倾向，主要可以采取的仪器有钻孔引伸仪和钻孔倾斜仪。
4变形监测注意事项
4.1水平方向上的测量
公路路堑边坡水平位移测量要对使用的仪器进行校验，要做好监测记录，作业过程中，觇标采用的仪器要有配套的棱镜和觇牌，对中误差要小于1毫米。在实际观测时要在大气稳定状态下降进行，成像要清晰，视线高度及旁离障碍物距离要大于1.5米。温度、气压数据在每一个监测点要进行测量，要做好记录，保证仪器发挥其精准的作用。
4.2垂直方向上的测量
要采用精准仪器进行测量，可以使用2米或3米的铟瓦条码水准尺，做好测量记录，在单路线上进行多次测量，要使用同一中仪器，转点尺垫用一样的。在实际测量前要做好仪器校对工作，测量时视线长度要小于50米，前后视距差小于1米，前后视距累积差小于3米，视线高度要大于0.5米。测量时两次读数差要小于0.4毫米，测量高差小于0.6毫米，检测间歇点高差小于1毫米。往返测量最好错开不同的时段，往测转向返测时，要更换前后尺，晴天时不能直射，要借助尺撑测量，标尺上要保证气泡居中。
5边坡监测数据处理及分析
5.1水平位移数据分析
彭大项目水平位移监测采用的方法是交会法，用交会法进行水平位移监测时，宜采用三点交会法；角交会法的交会角应在60°～120°之间，边交会法的交会角，应在30°～150°之间。为保证深挖路堑施工安全，在边坡开挖一级后，开挖下一级边坡前，观测断面，及时分析沉降量、位移量与实践关系，为边坡开挖提供依据。如下表（一）是水平位移监测数据。
我们可以根据表1实测数据可以看出水平位移观测点的点位中误差没有大于《工程测量规范》四等12mm的要求，说明边坡在开挖过程中对上一级边坡的影响较小，故可以开挖下一级的边坡。
5.2垂直沉降数据分析
垂直上的位移监测采用水准仪来控制，可以根据需要按变形观测点的高程中误差或相领变形观测点的高差中误差来确定监测精度等级。故由表2我们可以得出变形观测点的高程中误差小于2mm,相领变形观测点的高差中误差小于1mm所以我们采用《工程测量规程》中的四等垂直位移监测来对边坡的监测。边坡稳定性评价是根据单次沉降量、累计沉降量、累计沉降速率等来判断是预警达到的程度（灰、黄、红）从而提前采取有效措施来控制边坡的稳定。
由表2我们可以看出Z1-4在第5次和第5次累计沉降量已达到10mm，累计速率已到达0.7mm/d,说明边坡出现下沉的趋势，经观察边坡已出现裂缝故需要在Z1-4点附近加密点，且对Z1-4点观测的频率增加到每天观测一次，还应对边坡采取支护桩加固等有效措施来防止边坡的继续变形而导致崩塌。
6边坡监测技术分析
6.1外部监测
公路路堑高边坡的监测可以使用外部监测法，主要是指对边坡水平位移和垂直位移进行监测，主要使用的技术是精密大地测量技术、GPS测量技术、近景摄影测量和INSAR干涉雷达测量，这几类中精密大地测量技术是最常用也是最实用的一种，是相对成熟的测量技术之一，应用效果较好，测量精准度较高。GPS测量技术的精准度也较高，目前使用也较为广泛。近景摄影测量与INSAR于涉雷达测量精度较差，对于一些变形较为明显的边坡测量应用尚可，但是在工程项目实际运行中使用较少。外外部观测法主要指的就是精密大地测量技术，可以确定路堑高边坡的变形范围，可以测量出边坡坡体的位移数值，在边坡测量中有着较高的应用价值。外部检测法主要针对地表点进行监测，对高边坡内部位移难以确定，对于研究边坡坡体变形特征和工程设计还有一段距离，外观监测法比较内部监测法，精度相对较低，对于一些小变形观测效果有待提高。外观监测法在实施时需要大量的工作人员，作业时间长，资料整理难度大，设备成本高，受外界因素影响大，观测连续性不强，自动化实现还很遥远。
6.2内部监测
内部监测法是与外部监测法相对应的一种方法，主要检测公路路堑高边坡的各种物理量变化，这是一种比较理想物理量测量方法，常用的仪器包括多点位移计、测缝计、沉降仪、收敛仪等等，主要优点是可以确定边坡内部的变形规律，确定变化深度和范围，为工程施工和公路边坡加固提供科学的数据和信息。内部监测使用的仪器精度可以达到0.01-0.1毫米，可以探测到边坡变形异常，可以确定边坡的变化趋势。内部监测主要针对影像公路路堑高边坡的因素进行监测，如降雨、地表温度、水位、渗压、应力变化、振动，可以分析出边坡变形的主要原因。内部监测法还可以对公路边坡的支护结构受力情况进行监测，如采钢筋计、锚索测力计等，了解工程边坡支护情况。随着现阶段传感技术的快速发展，现在很多的监测埋入仪器都可以实现自动监测，周期短监测效果好。但内部监测法也有缺点，主要是施工难度大，仪器维护难度大，损坏后更换零部件困难。
6.3巡视观察法
相关单位人员在实际监测过程中，工作人员要沿着一定的路线对公路路堑高边坡进行监测，要对高边坡的坡面进行监测，定期做好巡视观察，观测边坡附近建筑物，边坡是否有裂缝，地表是否鼓起，是否有局部塌陷等，找出变形迹象，进而填写监测记录，捕捉边坡变形的征兆。如果公路旁边有建筑物，也要对建筑物进行观测，是否有裂缝等，进而对周边地质稳定性进行判断，要做好地下水调查，例如利用骑缝式简易观测桩、黏贴式玻璃条、红油漆标记等，使用罗盘、地质锤、钢卷尺、塞尺、望远镜等，直观的进行观测，掌握坡体变形特征。地质巡视只能对较大的变形特征进行观测，一些细小微小的变化难以发现，这是对监测工作的一种补充。
7.公路路堑高边坡监测安全保证措施
在实际公路高边坡变形监测过程中要注意一些问题，尤其当高度高于30米的边坡，要
对技术人员进行安全教育，提高其安全意识，做好安全生产，安全测量，自觉遵守纪律和规章制度，按照专业流程进行测量操作，要加强安全防护，保护好自己和他人。其次，要落实安全交底责任制，施工测量前项目部总工程师做好安全交底工作，履行各项手续和职责，设置安全员，保证监测工作的安全性，监测施作班组人员要做好交接，做好安全日志记录工作。
进入监测区域的技术人员，一定要佩戴安全防护用品，如安全绳，防滑鞋等，保证工作过程的安全。高边坡监测工作操作时可以设置安全栅作为隔离，要避免高空坠落伤害。要与气象部门加强联系，恶劣天气不能进行监测。最后，在公路路堑高边坡监测点埋设时要做好交代，技术人员要掌握具体监测方法，做好作业安全管理工作，防止作业中出现安全事故。监测区域内设置醒目标志牌，提醒路人和技术人员注意安全问题。
8.结语
公路工程建设施工中，对于路堑边坡的监测工作要格外重视，边坡的稳定性关系到公路工程的质量和实际施工进度等，做好边坡测量可以了解边坡的变形趋势和状态，进而为边坡的施工处理提供科学的依据。在实际监测中要采用科学的技术和先进的仪器设备，针对不同种类物理量的测量采用不同的仪器和设备，做好设备仪器维护，提高检测人员专业技能和业务能力，提高监测的精准度，提高数据参数和准确性，保证为工程施工和边坡加固，及后期维护等提供有效的依据。
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论文作者:高泽华 陈立
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷18期
论文发表时间:2019/12/19
标签：测量论文; 位移论文; 公路论文; 仪器论文; 裂缝论文; 地表论文; 技术论文; 《建筑实践》2019年第38卷18期论文;