畢威高速公路K103+780—K103+920高邊坡施工期監測成果分析

梁 勇，張 庚，鐘佳訊，高美奔，蒲建華

(1．貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550002;2．成都理工大學，四川 成都 610059)

畢威高速公路K103+780—K103+920高邊坡施工期監測成果分析

梁 勇1，張 庚2，鐘佳訊2，高美奔2，蒲建華2

(1．貴州省公路工程集團有限公司，貴州貴陽 550002;2．成都理工大學，四川 成都 610059)

通過對畢威高速公路K103+780—K103+920段高邊坡施工期雨量、深部位移和坡面位移的監測，及時地掌握了邊坡的變形情況及影響因素。持續降雨和邊坡開挖引起的地質環境的改變是邊坡失穩的主要因素。結合現場的監測數據，適時提出了相應的設計和安全施工要點，保證了公路的安全施工和運營。

高速公路 邊坡失穩 變形 監測

隨著經濟建設的快速發展，我國高速公路建設步伐明顯加快。在多山、降雨量豐富的地區進行高速公路建設，難免會遇到邊坡的開挖，尤其是高陡邊坡，而且多為強風化巖體或第四系土層，受地表水及地下水影響較大，穩定性較差［1］。如果處治不善，就會給人民生命財產和國民經濟造成巨大的損失。所以通過監控量測及時掌握邊坡在施工期的變化發展情況，對邊坡的穩定性及其影響因素進行評價［2-3］，適時提出相應的設計和安全施工要點［4-8］，確保高速公路安全施工和正常運營意義重大。

1 工程概況

畢威高速公路K103+780—K103+920段右側高邊坡位于赫章縣城以北，按最高為三級開挖設計，坡體地表植被較發育，以灌木叢林為主，屬暖溫帶季風濕潤氣候區。受2011年6月中旬以來的暴雨與公路開挖影響，邊坡局部坡面土體發生塌滑，上方坡體出現多處開裂、下錯，最遠距中樁約170 m左右，下錯最大高度約7～10 m。多次踏勘表明，該路段邊坡所在山體為老滑坡，滑坡縱長約150 m，橫寬約320 m，滑體厚度約30～40 m，總體積約2萬m3。目前滑坡變形邊界明顯，變形較強烈，公路以上部分具有整體滑動的趨勢。復活體橫長約228 m，縱長約150 m，主滑方向120°，滑體厚度30～40 m，總體積約1.4萬m3。

根據目前開挖邊坡揭露，該滑坡滑體主要由松散碎石土以及表層黏土組成，表層以黏土為主，紅棕色，可塑～硬塑狀，干～稍濕;碎石土呈灰黃色，碎石含量在60%～80%，碎石主要以全～強風化玄武巖組成，結構破碎，多呈散體狀。

據物探結果，路基底部高程約8～10 m，可見一條明顯軟弱低阻帶分布，初步認為坡體主要沿此軟弱結構面產生滑移變形。坡體變形的主要原因是公路開挖使坡體臨空，加上遇強降雨等因素導致坡體失穩。

2 高邊坡變形監測方案

本監測主要是針對路塹高邊坡的監測，以深部位移監測為主，結合地表變形監測，并及時進行雨量監測和現場巡視，以實時監測施工期間工程擾動、環境等因素對高邊坡體穩定狀態的影響、邊坡整體穩定性及滑坡體變形發展趨勢。同時，預警突變災害、指導工程實施、施工進度、調整工程部署等;將監測結果及時反饋給相關部門，為該區段的動態、優化設計提供事實依據。為此，結合邊坡部位、邊坡的具體地質條件及其重要性，經過反復論證，本工程總共布置了1套雨量監測系統、3個深部位移監測孔及1套坡面位移監測系統，其平面布置見圖1。

雨量、位移監測自2011年8月1日開始，施工期間平均監測8次/d;深部位移從2011年9月9日開始，施工期間監測頻率為2～5次/d。

3 監測結果初步分析

3.1 雨量監測成果分析

圖2是邊坡后緣自2011年8月1日至10月25日的雨量監測圖。從圖2可見，進入8月份后，整體降雨量明顯減少，最大降雨量為8月4日的25 mm。8月下旬至9月中下旬的局部時段才出現少量降雨，9月20日降雨量為28 mm。10月份整體降雨量有所增加，最大降雨量為10月13日的22.2 mm。

圖1 主要的監測設備布置

圖2 邊坡后緣雨量—時間分布

由于6，7月份為雨季，降雨量充沛，降雨對于該處的地表水、地下水補給量較大，且邊坡第四系覆蓋層厚，坡體地表植被較發育，具備蓄水條件，因此邊坡在8，9月期間土壤中含水依舊較豐富，如遇上較大降雨或工程施工擾動，引起邊坡滑動的條件依然存在。

3.2 邊坡深部位移監測成果分析

深部位移監測于2011年9月中上旬開始，至2011年10月中旬結束。圖3、圖4展示了ZK-1、ZK-3深部位移監測孔施工階段的累計位移變化。

由圖3可見，ZK-1號測斜孔位移主要發生在孔口至14 m處，累積位移值較大，超過70 mm。孔內13 m處可見明顯滑移面，該處最大累積位移為10月23日的117 mm。且孔口至滑移面段水平位移存在兩次突增現象，第一次出現在9月20日—9月24日，位移突增25 mm左右;第二次出現在10月4日—10月9日，位移突增10 mm左右。結合雨量監測情況，邊坡區內在9月18日—8月22日、9月29日—10月2日持續降雨，最大降雨量為9月20日的28 mm。分析認為兩時段的持續降雨是導致兩次位移突增的原因。

圖3 Z K-1累積位移曲線

圖4 Z K-3累積位移曲線

觀測發現，ZK-2號測斜孔位移主要發生在孔口至19 m處，累積位移值較大，超過70 mm。初步判斷存在兩個滑移面，分別位于11 m和19 m處。累積位移最大值為11 m處11月15日的113 mm。與ZK-1號測斜孔一樣，在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日兩個時段，該孔孔口至19 m處也存在兩次位移突增現象，增值均約18 mm，也是由兩時段的持續降雨造成的。

由圖4可見，ZK-3號測斜孔位移主要發生在孔口至19 m處，累積位移值達47 mm。初步判斷存在三個滑移面，分別位于8 m，15.5 m，19 m處，累積位移最大值為10月20日的61 mm。與其他兩監測孔一樣，在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日兩個時段，該孔孔口至19 m處也存在兩次位移突增現象，增值均約20 mm，也是由兩時段的持續降雨造成的。

3.3 坡面位移監測成果分析

邊坡后緣坡面位移與時間分布見圖5。由圖5可見，坡表位移主要產生于8月上旬，由8月1日的628 mm增加至8月11日的726 mm，相對位移值達98 mm。8月中旬后雨量減少，對滑坡的滲透助滑力降低，位移量逐步變小;從8月中旬到10月下旬，監測點最大相對位移為30 mm，監測點處位移量變化不大。

圖5 邊坡后緣坡面位移—時間分布

4 邊坡失穩原因分析及處理方案

4.1 邊坡失穩原因分析

根據現場觀測及施工記錄，邊坡失穩時正處施工主要階段，路基開挖而形成高陡邊坡，導致坡體前緣臨空和順坡結構面的出露，使邊坡的自重應力場和穩定條件發生了明顯的改變，從而引發坡體的變形破壞。邊坡結構面發育，是邊坡變形破壞的基本條件。從邊坡的物質組成來看，具有松散土層、碎石土、風化殼和半成巖土層，其抗剪強度比較低，使邊坡的穩定性差。特別在暴雨之后，由于雨水的入滲使巖土的質量增大，進而使滑動面的滑動力增大;其次在雨水的作用下巖土被軟化而抗剪強度降低，對邊坡的穩定性產生不利影響。深部位移監測結果都顯示在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日兩個時段，孔口至滑移面處都存在兩次位移突增現象，且雨量監測顯示兩時段都為持續降雨。分析認為坡體形態特征、巖土體松散的結構特征是邊坡失穩的根本因素;邊坡開挖和持續的降雨是誘發因素。

4.2 處理方案

4.2.1 滑移面的確定

從深部位移的監測結果，可確定潛在滑移面的位置：ZK-1滑移面位置在孔深約13 m處;ZK-2孔滑移面位置在孔深約19 m處;ZK-3孔最深的滑移面位置在孔深約19 m處，并初步推斷出了邊坡存在多級滑動滑面(圖6)，其次級滑面可沿結構面向下滑動。根據監測結果，滑坡體中形成了二個次級滑動破壞面，即上部殘坡積土及全風化基巖與強風化基巖間形成了一個次級破壞滑動面;另一個沿強風化基巖中的軟弱結構面形成，變形較明顯，該次級破壞滑動面可能從現已施工的抗滑樁頂剪出。深部位移數據與巖芯編錄資料對比發現，位移主要發生在軟弱層和巖層界面處，即邊坡的失穩破壞主要受結構面控制，與地質資料相吻合。

圖6 邊坡滑移面示意

4.2.2 處理方案

結合監測數據分析及邊坡穩定性影響因素，對該邊坡采取了如下的處理措施：

1)開挖坡比調整為1∶1.25，在第一級邊坡頂部布置抗滑樁，樁的斷面2 m×3 m，樁長20 m。

2)在現有的削坡邊坡上采用錨索框架對次級破壞滑動面進行加固，錨索應穿過強風化巖中的軟弱結構破壞滑動面。

3)在坡體中、上部位置適當的削方減載，在滑坡后緣增加截、排水措施。

4)對已出現的張拉裂縫，以黏土夯實填埋。

5)加強坡體變形監測和樁的變形監測，并設立預警系統，做好應急預案，確保施工安全。

5 結語

挖方高邊坡施工期間，變形監測是邊坡安全監測的重點。通過對畢威高速公路K103+780—K103+920段高邊坡施工期雨量、深部位移和坡面位移的監測，及時地掌握了邊坡的變形情況，分析了其變形的影響因素，認為持續的降雨促進了邊坡水平位移的產生。結合真實的數據，提出了實際有效的治理措施。截至目前，邊坡穩定性良好，保證了畢威高速公路的安全施工和運營。

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U416．1+4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．33

1003-1995(2013)05-0109-04

2012-10-10;

2013-01-15

梁勇(1972— )，男，貴州織金人，高級工程師。

(責任審編 孟慶伶)