山嶺重丘區大斜度山坡穩定性監測技術

（中交第二航務工程局有限公司第六工程分公司，湖北 武漢 430014）

隨著高速公路的不斷發展，高等級公路建設逐漸由平原微丘區向山嶺重丘區延伸發展，地質地形也越來越多地遇到了起伏不平的巖石山區。為了滿足高等級公路所需的技術標準，必須克服山嶺重丘區波浪起伏、高差較大，以及溝谷相間等各種不利地形。這種地形地區在短距離內標高相差很大、坡陡流急、地勢錯綜復雜，特別是大斜度山坡較多，在坡體坡腳施工中，容易造成破壞失穩，給施工造成較大安全隱患。

一、項目概況

（一）項目簡介

武深高速公路項目地處湖北省咸寧市，位于長江中游南岸，整個地勢由東南向西北呈階梯狀分布，幕阜山脈橫亙于路線東南部，沿東西向延伸。按地面高程、切割深度及地形形態，可分為沖湖積平原地貌、壟崗—丘陵地貌及中低山—低山地貌三種基本類型，地面高程介于22m～543m。

該標段共有橋梁13座，集中分布在高程落差較大的山嶺重丘區、沿斜坡及沖溝地帶，沿線地質條件復雜多樣，給下構施工帶來了很大困難，其中以毛灣大橋、老屋門大橋為代表。

毛灣大橋沿線跨臺毛灣北側近東西向山間狹長溝谷建設，老屋門大橋沿溝谷邊斜坡凹谷建設。橋址區屬構造侵蝕低山—丘陵地貌區，橋位跨越段溝谷近南西北東向展布，溝谷狹隘，兩岸地形陡峭，坡腳地形較緩。橋址區第四系覆蓋層厚度較大，下覆基巖為震旦系冷家溪群粉砂質板巖，強度較高，分布較穩定，無滑坡、崩塌、泥石流等地質災害。

（二）施工測量方案

山嶺重丘區受地形地貌影響，多處于沿坡跨溝區域展線。通過對大斜度山坡區域的坡體設置測量網點，定期觀測，實時監控邊坡水平位移、沉降及裂縫，可以預先加固不穩定坡體，保證現場安全施工，形成的數據可以作為今后大斜度山坡施工的指導材料。

（三）大斜度山坡穩定性監測技術研究

1.大斜度山坡現場調查

該標段處于山嶺重丘區，地質條件復雜，褶皺、溝谷較多且山坡表層風化嚴重。原地表在腐殖層覆蓋下尚能保持穩定性，但段內橋梁大部分沿坡腳展線，受施工需要需開挖邊坡，開挖后邊坡風化層裸露在外且坡度較大，邊坡巖體節理、裂縫會繼續發育，大氣降水容易進入。在濕熱的氣候條件下，物理、化學風化強烈，殘坡積層及全風化巖土體強度較低，雨季巖土體含水量增高，則強度更低。

全線高邊坡坡積層、殘坡積層、全風化層層位發育松散，黏聚力、內摩擦角值低。基底巖節理、裂縫等結構的發育，具有遇水易軟化、崩解的特性。邊坡開挖后，自然山體的平衡遭到破壞，坡腳應力集中，容易產生由于坡腳應力不足的坡腳壓碎變形破壞。

巖土體飽水后自重增大，下滑力隨之增大，邊坡開挖后，這種情況更為明顯。坡體內存在傾向臨空貫通結構面，邊坡開挖后，容易產生沿該構造面的滑動變形破壞。

2.確定檢測方法

大地測量法通過監測邊坡變形區域，在邊坡變形區域設置觀測樁、站、網，在邊坡變形區域以外的穩定地段設定固定站觀測。在固定觀測站使用全站儀、水準儀、鋼尺等，按時觀測邊坡變形區域內各測點的水平位移和垂直位移，及時了解邊坡在施工期坡體的穩定性態，從而及時提出處理方案與措施。

大地測量法有如下優點：能確定邊坡地表變形范圍；量程不受限制；能觀測到邊坡體的絕對位移量；在滑坡發生劇滑時，監測儀器設施不會因滑坡加速運動而損壞；監測人員無需到滑坡體上，就能保證滑坡監測的連續性。

綜上所述，該項目選用大地測量法作為橋區山體邊坡穩定性監測方法。

二、邊坡監測實施

（一）監測內容

邊坡監測內容主要包括坡體表層水平位移監測、垂直位移監測及裂縫監測。通過分析設計圖紙的地勘資料及現場地質情況，制定需要監測的施工點及監測范圍。施工便道及施工平臺開挖邊坡高度大于2m，邊坡陡于1：0.5。

（二）基本檢測方法與技術要求

根據武深高速公路TJ-05標路基工程項目的特點、精度要求、變形速率及監測體的安全性等指標，水平位移監測采用交會法，垂直位移采用電磁波測距三角高程測量，監測體裂縫擬采用精密測（量）距，變形監測方法的選擇，如表1所示。

（三）監測等級及精度要求

1.沉降變形測量等級要求，如表2所示。

2.垂直位移監測網技術要求，如表3所示。

3.水平位移監測技術要求，如表4所示。

（四）邊坡監測實施效果

通過對現場實際調查研究，根據橋區邊坡穩定情況進行分級監測管理。一級邊坡穩定性很差，施工安全風險高，監測頻率為每7天監測一次，雨季每2天監測一次；二級邊坡穩定性較差，施工安全風險較高，監測頻率為每14天監測一次，雨季每7天監測一次；三級邊坡穩定較好，施工安全風險低，監測頻率為每30天監測一次，雨季每14天監測一次。

表1 變形監測方法的選擇

表2 變形測量等級要求

表3 垂直位移檢測網技術要求

表4 水平位移檢測技術要求

毛灣大橋1#橋墩樁基在開挖過程中，遇夏季暴雨后，施工平臺邊坡上部約5m處有沖積物隱藏于樹林植被中，現場施工人員隨時有滑落掩埋孔口危險，危及孔內作業人員生命安全。通過實施監測機制，該險情被監測人員及時發現，并通報項目部及時排除。通過實施山體邊坡監控，標段內樁基已全部完成，全年未發生任何質量安全事故。

三、結語

隨著我國高速公路的不斷發展及耕地紅線的不斷升級，公路選線越來越傾向于山嶺地區。下構施工周邊更加復雜的環境使得大斜度坡體的監控越來越重要。武深高速首次在無地質災害地區提出并實施了作業區山體邊坡監控方案，設置監測網點及檢測小組，及時監測并收集了第一手指導性資料。隨著科技的發展，高等級公路建設可以通過使用立體智能動態觀測設備，自動采取數據輸入總控系統，當坡體位移或裂縫達到一定閥值時，系統會自動報警，第一時間通知作業人員攜設備撤離。