高速公路邊坡變形監測研究

段懿飛

[摘要]高速公路邊坡在施工過程中經常會出現邊坡失穩現象，在工期以及經濟上影響極大，有時甚至會出現人員傷亡。本文通過具體實例工程為依托，對廣東省某高速公路幾個典型高邊坡進行了3-6次現場勘察、監測，觀測獲取了相應的變形監測數據，通過對數據的研究和分析能夠有效的防止邊坡出現失穩垮塌事故。在實際工程中使用效果良好，

[關鍵詞]高速公路；邊坡穩定；監測

0前言

近年來全國迎來了高速公路建設的高峰期，同時也出現了不少高速公路施工過程中邊坡失穩導致的嚴重安全生產事故，不僅在經濟上造成了嚴重的損失，同時也造成了極大的社會影響。

高邊坡在施工期間會受到施工開挖影響，破壞原有的自然平衡狀態，另外受地表水和地下水等因素影響，使局部地質條件逐漸惡化，造成高邊坡失穩，雖然施工時采取一定的加固措施，但依然存在風險。因此如何有效防止高速公路邊坡施工過程中失穩，成為了迫切需要解決的實際難題。通過對高速公路邊坡實時進行觀測，得到大量數據，再對數據進行處理分析識別，建立起一套預警的機制，當識別到某些參數出現異常時，對施工單位進行提醒，同時采用有效的加固措施，如果某些參數出現較大異常，分析得出不能進行加固，則需要施工單位緊急撤離現場防止出現重大安全事故。

1研究對象與方法

本文通過對廣東省某高速公路K172+190-K182+650之間的幾個高邊坡進行現場檢測，得到大量實測數據，再對數據進行線性回歸分析，敏感性分析等數值分析手段。從而對高速公路邊坡進行穩定性監測。

2工程概況

廣東省某高速全線共有兩個土建工程施工合同段，D標段全長42.212km。本合同段沿線地勢總體上東段低，西段高，東部以低山、丘陵為主，西部為中低山。依據設計文件，沿線存在多處高填方路堤邊坡和深挖方路塹邊坡，這些高邊坡在施工期間均有可能受施工開挖影響，破壞原有的自然平衡狀態，另外受地表水和地下水等因素影響，使局部地質條件逐漸惡化，造成高邊坡失穩，雖然施工時采取一定的加固措施，但依然存在風險。設計要求在施工期對高邊坡進行施工監測以確保安全，因此D標項目部專門成立監測小組進行高邊坡監測工作。監測項目小組對廣佛D標段的幾個典型高邊坡進行了3～6次現場勘察、監測，觀測獲取了相應的變形監測數據。

1號邊坡位于路線左側，處于路線樁號約K176+060-K176+165之間，為板巖碎石土質（長石巖）四級邊坡，最高處約為36米。巖性主要為粘土、粉質粘、砂（礫）質粘性土，砂及卵礫石，基巖主要是塊狀、較松散巖石，緊鄰葫蘆頂隧道，受隧道施工影響大。

2號邊坡位于路線左側，處于路線樁號約K172+890-K173+150之間，為高路堤填筑土質五級邊坡，最高處約為41.5米。現場勘察的過程中發現，邊坡坡腳已經行妥善處理，第二、三、四級均已做好防護骨架，并局部進行了植草綠化和防護。但坡面特別是坡腳有碎石散落現象，邊坡整體修整尚未完全到位，存在不同程度的工程隱患，應繼續對其進行移動變形、穩定性監測，以便隨時掌握邊坡的穩定性情況。

通過對以上高邊坡進行變形監測及變形趨勢的分析，以便在邊坡施工、公路運營過程中及時地提出預警。并據此采取相應的加固、防護措施，避免邊坡進一步發生失穩、移動、變形，甚至垮塌帶來更大的進度、質量和經濟損失。

3監測分析

3.1使用的設備

整個過程中采用的觀測儀器為高精度監測全站儀TOPCON（拓普康）MSIAX，除使用以上全站儀外，為了更好、更有效地開展監測工作，在監測實施過程中還需配備以下一些主要的輔助設備和工具：反射棱鏡20個、棱鏡對中桿兩套、全站儀腳架一副、對講機一對。

3.2監測點的布設

3.2.1控制點的布設

高邊坡監測過程中，監測的基準點（測站點、控制點）可采用已知的高等級國家控制點，也可根據典型高邊坡的現場情況獨立設置固定的基準點及后視定向點，獨立設站完成各邊坡所有變形點的觀測。本項目中采用原有設計和施工測量控制點作為監測測站點。為盡量提高監測點的監測精度，設置測站點時，需保證其點位（三維）中誤差應在+2mm以內。

3.2.2監測點的布設

根據變形觀測方案，結合邊坡開挖、防護等施工進度的情況，在實地布設了40多個變形監測點。為了方便數據的管理和分析，工作組對布設的所有監測點進行了統一編號，編號的統一原則為：以每個邊坡的平臺級數為編號首位，以沿路線前進方向每級平臺布設的測點序列編號為末位，中間用“一”相連，每個邊坡以其所在路線主線的段落號或所處段落中心樁號加以區分。

綜上所述對已實施監測的典型高邊坡布點情況統計如表1。

3.3變形監測分析

3.3.1點位測量誤差分析

在進行邊坡變形分析之前，首先對觀測方案本身所能達到的點位測量精度做一個預估。監測點位測量的誤差主要來自于以下三個方面：

1）儀器誤差：因變形監測點與測站點的距離大概在200米左右，根據MSlAX高精度全站儀的測距標稱精度以及測角的精度可推導估算，使用該儀器觀測變形點位時，儀器本身所產生的點位中誤差約為±1.5毫米：

2）觀測誤差：在觀測的時候因眼睛分辨率的局限性導致瞄準的誤差、全站儀對中整平的誤差以及后視定向時棱鏡對中桿的對中誤差等的影響，據經驗公式估算可得，觀測者在進行點位測量時的觀測誤差約為±1.5毫米：

3）外界環境的影響：由于觀測過程中外界風力、天氣溫度變化、空氣能見度的影響等一些因素的影響，依據公式和經驗可以推導出，以上影響所導致的誤差約為±1.0毫米。

據此，再考慮到其它一些因素的影響，可以得出本次所采用的觀測方案所測得的點位（三位坐標值），其測量的誤差約為±3-4毫米。另外變形點的高程除受以上誤差影響以外，還受到儀器高量取、豎直角測量等因素的綜合影響，因此高程測量的誤差要比點位（平面）的誤差要稍大一點，約為±4-5毫米。

3.3.2邊坡變形分析

通過對數據處理之后建立的三維變形圖如圖1、圖2、圖3。

3.3.3變形監測結論

通過比對集成邊坡現狀幾何參數與設計參數可以看出，施工與設計基本吻合，為邊坡的穩定提供了可靠保障。可以得出結論。文中的兩個典型高邊坡未有明顯失穩現象存在，狀態保持穩定。

4建議

總結本文相關的邊坡穩定性研究，在完成基本工作的同時，依舊存在下述問題，建議在日后的同類型工程中得以改進。

1）點位監測源數據采集工作有待進一步加強，從隧道處邊坡的監測數據明顯可以看出，數據存在明顯分群，未能有效消除系統誤差帶來的影響：

2）監測控制點的埋設要定期復核，點位一定要埋設于施工影響范圍之外：

3）隨著監測工作量的增大，建議按月制定合理適時的外業觀測計劃，以確保監測工作全局順利開展。

[責任編輯：楊玉潔]