巖土混合質超高邊坡監測實例分析

宋再榮

（中鐵一局集團有限公司）

0 引言

目前，超高邊坡的安全預報方法已經越來越完善，從單一的方式發展為系統的理論研究總結階段，超高邊坡的災情預報已經向系統化邁進，已初步開發了一些預報軟件系統，為超高邊坡的安全防護和穩定性，提供了有效的參考數據，使得邊坡的安全施工和質量得到了保證。結合邊坡工程中的各種環境、地質因素編制邊坡安全監測方案，經過長時間項目監測得到邊坡安全施工規律，為以后其他邊坡工程施工提供寶貴的經驗。

廣州市軌道交通十四號線鄧村車輛段與綜合基地【施工Ⅰ標】工程，段址位于從化市神崗鎮逸泉山莊、105國道的南側地塊，呈西北-東南向。邊坡工程高程為52m～128m，邊坡總長約為596m，邊坡支護高約2.5m～80m，邊坡安全等級為1 級，邊坡地層巖性從上至下為：坡積土層、殘積土層、巖石全風化帶、巖石強風化帶、巖石中等風化帶和巖石微風化帶，在中間夾層松散型全風化石英砂巖、強風化化石英砂巖、中風化石英砂巖、中風化石灰巖等砂層，巖和土相互融合裂隙發育及巖層間滲水間隙發育，地下水豐富，施工難度大。

1 場地工程地質及水文地質狀況

本車輛段地貌上主要屬于殘丘地貌和山間沖積～洪積平地的交匯處，所揭露第四系地層為人工填土層，沖積～洪積砂層、沖積～洪積土層、河湖相沉積土層及殘積土層，基巖為石英砂巖、石灰巖，受地形地貌等因素的影響控制，地下水位的埋深很大，水位埋深為13.0m～27.60m，平均埋深為20.94m，高程為45.54m～64.96m，平均高程為56.35m。

圖1 超高邊坡場地總平面圖

圖2 監測布點圖

2 邊坡監測方案

2.1 人工巡視

主要內容包括：

⑴邊坡地表有無新裂縫、坍塌發生，原有裂縫有無擴大、延伸。

⑵地表有無隆起或下陷，滑坡體后緣有無裂縫，前緣有無剪口出現，局部楔形體有無滑動現象。

2.2 裂縫觀測

⑴測點設置：裂縫一般產生在邊坡平臺和邊坡體邊緣，部分分布在邊坡體上結構層，人工巡視中在發現裂縫的位置埋設裂縫監測點。

⑵埋設要點：首先，在裂縫的兩邊穩定土體內開挖一個A4 紙平面大小的洞約50㎝深，之后用混凝土澆注至地面高度，用兩塊長方形鐵片分別埋設在裂縫兩邊的混凝土內，并使這兩塊鐵片在裂縫處互相搭接約50㎝長，在搭接處用紅油漆涂色。

2.3 坡面觀測

觀測網采用方格形網絡，邊坡體上的觀測點布置在各級邊坡平臺上，每級平臺不少于5 個，觀測點間距為15m～30m，對可能形成的滑動帶、重點監測部位加深加密布點。當同一邊坡上有深層位移觀測點時，坡面上其中一條縱向觀測線與深層位移觀測點在同一直線上，以便觀測數據的相互驗證和對比分析。

2.4 坡頂沉降觀測

采用鉆孔埋設沉降測頭或挖空埋設觀測樁，埋設于監測對象上，并澆筑混凝土進行固定，涂紅漆做好明顯標記，以防破壞。

圖3 邊坡沉降監測點的布置示意圖

圖4 位移、沉降觀察點

沉降觀測方法：采用進口瑞士徠卡精密水準儀DNA03，配合高精度水準標尺采用幾何水準測量方法，以水準基點為起始高程，對變形監測網中各監測點進行水準測量，最終回到起始基準點形成閉合環，用徠卡隨機軟件平差處理數據得出各觀測點的相對于基準點的高程，通過對各點的周期性觀測，便可得到各變形觀測點的沉降變化。如圖5 所示。

圖5 坡面及沉降觀測

2.5 坡體內水平位移觀測（測斜）

按設計要求位置埋設測斜管（專用PVC 管），管內有互成90°角的四個導向槽。測斜管安裝采用鉆孔法進行埋設，鉆孔深度需到達中風化巖面層。通過導向槽，將管內注清水的測斜管逐節放入鉆孔內，接口用封箱帶密封。測斜管安裝完畢后，用蓋子蓋住管口，以免雜物填塞測斜管，并在管頂砌筑保護裝置，保護及固定測斜管。如圖6 所示。

圖6 測斜管埋深示意圖

觀測方法：采用美國SINCO 數字式Digitili 測斜儀。

2.6 錨桿應力監測

根據設計要求位置布設錨索（桿）應力測試點。錨索應力監測采用錨索應力計進行，錨索應力計在預應力錨索張拉鎖定前安裝在軸壓板與錨頭之間，隨錨桿的鎖定而固定。如圖7、圖8 所示。

圖7 錨索應力監測點結構示意圖

圖8 錨索應力監測點安裝

觀測方法：采用頻率計對預應力錨索（桿）應力進行監測，并通過應力計的率定曲線計算監測時各監測點的軸力，與就錨索鎖定時的初始軸力值相比較可以了解所監測錨索（桿）的應力變化情況。如圖9 所示。

圖9 錨桿監測點安裝

2.7 地下水位觀測

檢測孔按設計要求位置布設在邊坡上。水位觀測井采用工程鉆機成孔（直徑為250mm），每個井深度約為8m。應在邊坡分級放坡平臺上埋設，并在下級放坡開挖前完成。水位管頂部需砌磚進行保護。圖10 為地下水觀測點結構示意圖。圖11 為水位監測點監理見證。

圖10 地下水觀測點結構示意圖

圖11 水位監測點監理見證

觀測方法：水位監測采用斯比特水位計或沉降水位計，將帶電纜的探頭下降到鉆孔中，當下放到預定深度后，測取儀器模數及頻率。

2.8 利用坡面位移監測數據判斷邊坡穩定性

通過對邊坡監測數據整理，結合現有的一些系統的分析方法，對邊坡的穩定性進行施工安全預測，從而預測滑坡的滑動趨勢，最后定義邊坡安全性的綜合預警指標。典型邊坡BP15 坡段第五、四、三、二級做為研究對象，其監測布控如圖所示，此邊坡由四個平臺構成，各級平臺上面都安置了一個測斜儀，根據2015 年這一年的監測數據分析，安置的4 個監測點位移和淺層傾斜角都在設計要求范圍內；如圖12 所示其監測點的布置；如圖13 所示各測點的水平位移；如圖14 所示各測點的豎直位移；如圖15 所示各測點的淺層傾斜角。由此得出邊坡加固支護效果好，邊坡整體處于穩定狀態。

圖12 邊坡監測點的布置(單位：m)

圖13 各測點的水平位移(沿傾向方向為正)

圖14 各測點的豎直位移（向下為正）

圖15 各測點的淺層傾斜角

3 監測數據分析

監測項目內容：坡頂水平位移、沉降；錨桿拉力；坡體土體測斜；挖方區施工至第二級平臺。根據圖15 邊坡監測點的布設情況，監測點設立：P7-1，P8-1，P8-2，P9-2，P9-3，P10-1，P11-1，P11-2，P11-3，P14-1，P14-2，P15-1，P15-2，P15-3，P15-4，P15-5 等16 根監測點。

3.1 監測項目警戒值

⑴坡頂水平位移：＜H/500；每級邊坡坡頂及坡腳的相對位移＜20mm；連續3 天小于2mm/d。報警值（n×16，n 為從下往上的平臺級數)，范圍(16mm～144mm)；

⑵坡頂沉降：＜H/500；每級邊坡坡頂及坡腳的相對位移＜20mm；連續3 天小于2mm/d。報警值（n×16，n 為從下往上的平臺級數)；范圍(16mm～144mm)。

⑶應力：設計值80%；錨索320kN；錨桿80kN。

⑷坡體土體測斜：傾斜度達到2/1000 或速度連續3 天O.OOO1H/d；沉降：25 或速率≥3mm/d。

3.2 高邊坡監測結果及分析(見圖16、圖17）

圖16 各監測點高邊坡水平位移與時間關系曲線圖

圖17 各監測點高邊坡沉降與時間關系曲線圖

3.3 監測總結

從以上監測數據可以看出，各測點累計變化值及變化速率均在其設計報警值允許范圍之內，邊坡處于穩定狀態，繼續加強監測力度。

4 總結

經過對監測的數據分析，表明邊坡在監測期間都處于穩定狀態，雖有微小變形但都在設計要求范圍之內，未出現較大水平、豎直位移。

通過此高邊坡的變形監測，我們發現能指導邊坡安全施工和設計的唯一方法就是將豐富的工程實踐經驗和原有的理論研究相結合。雖然我們現在的建筑施工水平在不斷的提高，但是很多復雜地形環境狀態下的大型工程項目都還得依靠監測的數據分析，才能保證工程的安全施工。

隨著科技的不斷發展，監測工具的不斷智能化，大大的降低了人力物力財力的投入。也使得工程變形監測的數據更加準確，提高了工程效率。