丘江河
广东华路交通科技有限公司 510420
摘要：随着社会经济的快速发展和高速公路的兴起，高陡边坡坍塌、滑坡等地质灾害的治理面临新的课题。
关键词：高边坡稳定性；监测；评价
引言：高边坡和高填方路基施工过程中其坡体结构稳定性向来是路基工程施工关注的重点和难点，尤其在山岭重丘地区和地质构造复杂、雨水充沛的区域，边坡稳定性问题显得尤为突出。目前，土建领域主要通过合理的设计来提高边坡稳定性。但是岩土体的成分复杂，类型较多，我们很难根据其形成时间或空间分布特点来判断其稳定状况。通过监测边坡的稳定性，能够实时掌握高危边坡的动态位移情况及其发展趋势。当气候变化时，根据边坡的动态监测数据预测边坡有无可能出现重大病害，为设计、施工单位提供可靠的决策依据，以期防患于未然，减少工程风险。
一、工程概况
境内某穿行于山岭重丘地区的的高速公路。该高速公路高填深挖较多，深挖路堑和高填路堤边坡普遍存在。线路所在地区的地质结构以断裂构造和褶皱构造为主，次生断裂构造较发育，路段岩层产状较紊乱，部分线路小角度相交，岩体破碎松动，节理裂隙发育，本路段建设在这种断裂构造上，必须重点加固边坡结构，以提高边坡的稳定性。另外，该地区地下水较发育，也不利于边坡稳定。受业主委托，我方对项目合同段范围内的重点高挖边坡进行稳定性监测及评价。
二、监测目的和意义
在工程施工期间对坡体的变形实施监测，预测施工中可能出现的事故或安全隐患，以便施工部门及时采取防治措施，力求在确保施工安全的同时提高工程质量。
①对高边坡进行稳定性监测，实施动态设计、动态施工，确保安全、快速的施工。监测数据和资料可以根据安全报警位发出警报信息，可以针对施工中可能出现的安全事故和质量缺陷进行提前防控，以免造成更大的经济损失；
②评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性，并作出有关预测预报，为业主、施工单位及监理提供预报数据，跟踪和控制施工过程，合理采用和调整有关施工工艺和步骤，取得最佳经济效益。
③为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时支持，预测和预报滑坡的边界条件、规模滑动方向、发生时间及危害程度，并及时采取措施，以尽量避免和减轻灾害损失。
④建设单位通过测得的数据、资料，能够充分了解准确地施工安全及质量控制情况，同时根据安全质量指标合理调整控制措施，以确保工程成品符合设计要求。
三、监测主要内容
监测的主要内容有：
1、坡体平台及支护结构水平位移和垂直位移观测；
2、土体内部位移监测；
3、裂缝监测。
四、监测点布置及监测方法
图1坡面观测点布置示意图
1、坡体平台及支护结构水平位移和垂直位移观测
（1）、监测网的布设
本边坡工程位移监测网分基准网、工作测点和监测点三级布设。基准网在远离边坡的稳定位置布设，从该工程的建筑基准网导出，坐标系统与高程系统与建筑基准网一致，用于检核工作测点的稳定性。工作测点在边坡体附近布设，用于观测边坡体各级坡面上的监测点。
（2）、监测点埋设与监测要求
A、在边坡顶按设计要求均匀布设位移（沉降）监测点见图1。
B、在开始监测前，用全站仪对各测点反复测量多次，待数值稳定后取平均值作为初始坐标值及后视点高程，以后每次测量时用全站仪强制对中测出各个观测点的即时坐标及高程，记录在专用观测表内，与初始坐标相比，计算出累计位移量，与初始高程相比，计算出累计沉降量。前后两次累计位移量之差，即得前后两次的位移量，前后两次累计沉降量之差，即得前后两次的沉降量。观测结果当天处理，按规定格式报监理、业主和施工方，根据实测结果及时提供边坡顶时间—水平位移曲线
（3）、监测频率
观测时间应根据位移速率、施工现场情况、季节变化情况确定，原则上每月观测4次，雨季每10天观测2次，暴雨前后应增加观测次数，在边坡顶沉降位移加速期间和发现不良地质情况时逐日连续观测。
（4）、观测数据整理
每次外业观测结束后按规范进行内业整理，按时提交监测成果资料。
（5）、观测数据应用
边坡变形按一级边坡控制，水平位移和垂直位移累计值不大于50mm，日均位移速率不大于2．5mm/天；当坡顶沉降、水平位移观测数据出现预警值后，监测人员应立即向建设方、设计、监理和施工单位汇报，以利各方及时进行原因分析，商讨和提出解决措施，确保边坡的安全。
2、土体内部位移监测
（一）、深层水平位移（测斜仪）监测
（1）测试仪器及测点埋设
1测试仪器：CX-01型测斜仪、测斜管；
2测斜管埋设：
直接在预埋位置钻孔，钻孔偏斜率不大于1％，钻孔深度以测斜管打入相对硬土层3m为控制标准（具体深度依据钻探资料中测斜管所在边坡横断面的滑裂深度确定），测斜管的其中一组导槽应平行于边坡轴线方向。
（2）测试方法及频次：
测斜管应在正式测读5天以前安装完毕，并在3～5天内重复测量3次，以连续三次无明显差异的测试结果平均值作为初始值。测斜结果稳定之后，开始正常测量工作。测试时，将测斜仪探头放入测斜管（探头高轮指向边坡变形方向），测试从孔底开始，自下而上沿测斜管导槽滑移，每0.5m在读数仪显示屏上读得相应数据一次，至管顶后将测斜仪探头绕轴线在水平面内旋转180°（即探头高轮指向边坡变形的反方向），插入同一对导槽中再次从孔底开始测试，取相应深度处两次读数数值的平均值作为该次监测值。观测频次与地表位移同步。
（二）、多点位移计观测
（1）测试仪器及测点埋设
1测试仪器：振弦式多点位移计。
2多点位移计埋设
A、直接在预埋位置钻孔，在已钻好孔的孔口用砂浆扫平。传感器定位座与不锈钢测杆及其保护管连接，把不锈钢测杆按点数与每点的设计测量长度用测杆连接螺丝连接好（沾胶），测杆的最上端拧上小连接螺母（Ф10×30，一般出厂前都已连接好）。在测杆上套上外护管，并用外护管接头逐节（沾胶）把外护管接到小于测杆20～25cm的长度，然后把密封接头（内放O型圈，出厂前最端的锚固头、测杆及外护管都已连接好）从测杆底端套上并和外护管底端连接（沾胶）；再把锚固头（出厂前最前端的锚固头、测杆及外护管都已连接好）拧紧在测杆底端（沾胶）；最后在外护管的上端套上活络螺母和护管接头（沾胶）。把测杆顶端（带小螺母接头）从定位座底面的接头孔中穿入定位座内，并从定位座上端安放传感器的孔中拧上定位螺钉（M10），定位螺钉应和测杆上的小连接螺母拧紧；然后再把外护管上的活络螺母与定位座上的接头拧紧。按以上步骤把设计数量的测杆和保护管一一连接好，所有连接步位都应可靠不至于脱落，并把所有的管子可靠定位并扎紧成一束，并对每一根测杆对应的位置做好编号。拧下注浆孔与排气孔上的封头螺丝，穿入注浆管与排气管，如果从外部注浆则不必拧下封头螺丝。将注浆管和排气管随同扎好的测杆、保护管放入孔中，安放时应小心以防把外护管擦坏。
B、灌浆：
测杆安装结束后，用膨胀螺栓把定位法兰固定好后开始注浆，按相应的程序注浆到一定的高度即可。
C、传感器的安装与调试：
待孔内所注砂浆基本凝固后，脱下保护罩，用扳手调节并帽，边拧时可边用频率读数仪测量一下传感器的读数，一直拧到频率读数仪的读数产生变化。并对传感器的安装初值作出预调依次类推直至余下的仪器安装完毕，并记录好每一只传感器所编号对应的测杆编号。记录好输出电缆芯线的颜色与传感器编号，以便今后测量时区分传感器所测点的深度。在护罩的端口拧上盖板，并拧紧电缆接头，做好防尘、防渗工作。
D、保护：
固定好外部输出电缆并作出保护，最好在变位计上建一可靠的保护装置（变位计在今后测量过程中不被损坏即可），该台变位计即可投入使用。
（2）测试方法与频次
用频率读数仪测读不同深度测点的位移变化。观测频次与坡顶位移同步。
（三）资料整理提交
每次量测后，提交测点~深度～绝对位移曲线、测点~深度～相对位移曲线；与相近的坡面位移点的监测结果相对比，提高监测数据的合理性；根据相对位移曲线，对比分析潜在滑动面地的深度位置，较准确地判断边坡的稳定性
3、裂缝监测
裂缝监测以人工巡视为主，对于坡面地表发现的裂缝应分条进行编号，每条裂缝的两端、拐弯、中部和最宽处的两侧，应设立成对观测标志，并编号；用钢尺测定成对标志间的距离，变换尺位两次读数，读至0．5mm，其差值不应大于1 mm，裂缝的观测周期，视裂缝的发展情况而定，一般每周观测1次，当裂缝发展较快时，应增加观测次数。把观察到的裂缝的走向同位移监测成果相对比，对出现裂缝的断面要格外引起重视。裂缝标志点的埋设应符合相应规范要求，裂缝的形状、宽度应测绘到监测点平面布置图上，从裂缝出现到观测结束，应绘制裂缝平面图。
五、监测标准
图2边坡的监测程序图
1、监测标准
边坡监测稳定性评价主要根据以下几点进行综合判断：
（1）累积位移量和累积沉降量小于50 mm，最大位移、沉降速率小于2.5mm/d；
（2）边坡开挖停止后位移、沉降速率呈收敛趋势；
（3）坡面、坡顶有无开裂，裂缝的变化趋势如何；
边坡的监测程序按图2所示进行边坡监控系统操作。
六、监测资料的报送程序
监测单位定期上报业主、监理的资料：
1、坡面观测成果汇总表
2、沉降、水平位移观测成果表
3、监测每个月报与阶段报告（边坡开挖期间及开挖之后）
4、监测报警表（当指标超标时，要求第一时间通知相关方，然后以书面形式报送。）
5、监测资料上报台帐（为确保资料及时上报，需建立签收台帐）
七、典型坡面监测案例
7.1 坡表位移监测
某4级高边坡为例，在每1级开挖面平台上布设的位移监测点，并通过及时监测以及数据处理来了解边坡稳定性状况。
通过累计24个月的监侧，部分监测点平面、垂直位移累计变化量见图3。
图3边坡监测点位移矢量图
边坡表位移监测显示：根据边坡监测稳定性控制标准，各个监测点平面位移累计值、垂直位移累计值较首次监测位移变化明显且大于稳定性限差要求，说明监测点位置边坡发生较明显位移，但近期各监测点位移变化趋势趋缓。
7.2 边坡深部位移监测
在对开挖面进行位移监测的同时，在该坡段布设7个深部位移监测点。
深部位移监测显示：部分监测点相对于首次监测均发生明显浅（7.0～9.0m）、中层（12.0～14.0m）位移、滑动面位置明显，近期各点深部位移无较大异常变化；但雨季期间滑坡体仍有可能产生位移，可能对边坡以及抗滑桩稳定性产生影响。
7.3 坡面表观状况巡查
受雨季及边坡开挖影响，Ⅳ级边坡后沿遗留较严重裂缝病害，近期无明显新病害产生。
7.4 结论及处理建议
根据上述检测数据，该边坡属于欠稳定边坡，应进行重点监测。对该处边坡建议采取以下措施：①作出边坡安全预警，设立安全警戒标志；②应严格遵循“边开挖边支护”的原则，以避免由于边坡开挖后暴露时间过长引起崩塌破坏，以防安全事故的发生；③增加雨季期间监测频率，加强雨季期间现场巡视工作，实时掌握边坡稳定性状况，确保施工安全。
结束语：
①通过对合同段范围内的重点高边坡稳定性情况持续监测，基本掌握了该区域高边坡的变形与发育规律，并根据监测情况对坡体稳定性进行了评价，依据监测成果采取了分级监测机制。②采用坡表位移监测、边坡深部位移监测、坡面表观状况巡查等手段，对区域内的边坡稳定性进行了准确的判断和深层滑动面风险预警，为设计变更及施工生产提供了有效的依据，确保了边坡施工的稳定性和质量安全。
参考文献
[1]吕军.顺层岩质高边坡开挖施工现场监测及稳定性数值分析.中外公路，2012.2
[2] 赵欢.某公路高边坡施工监测分析.公路工程，2014.5
[3]《工程测量规范》（GB 50026-2007）
[4]《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）
[5]《建筑边坡工程技术规范》（GB 50330-2013）
[6] 边坡设计施工图。
论文作者:丘江河
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/24
标签：位移论文; 稳定性论文; 裂缝论文; 读数论文; 测量论文; 两次论文; 传感器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第7期论文;