大規模連片式邊坡治理原則及其監測技術研究 ①

譚玉強

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

我國西部山區地形地貌復雜，使得在山區進行高速公路等工程建設時，不可避免的出現邊坡滑塌、崩塌、泥石流等地質災害。目前國內外地災行業工作者對于邊坡邊坡滑塌、崩塌、泥石流等地質災害治理及監測方面已經有著較深的研究[1-8]，但通過文獻調研及自身工作經驗來看，邊坡的治理大多局限在單個邊坡的范圍內，對于大規模連片式的邊坡治理設計較少，而大規模連片式邊坡在西部山區分布較多且治理成本較高、工期較長，成為困擾工程建設單位的主要難題之一，眼鑒于此，依托都勻北站南延線邊坡治理工程，開展大規模連片式邊坡治理原則及其監測技術研究。

1 工程概況

依托工程位于都勻市沙包堡辦事處茶園村木表河至劍江村班莊一帶，為低山溝谷地貌，地形起伏較大，測區海拔高程810.60～1204.50m，該段線路通過地面高程851.85～890.14m。測區內植被發育，附近分布旱地、水田，果園經濟林、荒草地及居名點等。DK36+552.34～DK37+430段主要以挖方路塹形式通過，局部為填方，軸線最大挖深約為36.29m，右側最大邊坡高約65.6m；填方段軸線最大填方高度約為15.0m，形成的填方路堤最大坡高約為19.7m。其中從DK35+552.34～DK37+430段為都勻北站站場范圍，長1.88km.。測區內不良地質體主要為堆積體、泥石流、順層、巖溶及不穩定斜坡。根據地質調繪、鉆探及物探成果，結合路基設計斷面，測段內土質邊坡6段，巖質邊坡1段，巖土混合邊坡2段，軸線最大填高約15.0m，左側形成最大填方邊坡高19.7m。最大挖深約36.3m，右側形成最大挖方邊坡高約65.6m。沿線地質災害分布如圖1所示。

圖1 沿線地質災害點分布

2 破壞模式分析

場區為山麓斜坡，覆蓋層厚，目前坡體基本穩定，無開裂變形跡象。若邊坡開挖后，坡體結構發生改變，其應力出現重分布，同時，遇降雨、尤其是持續強降雨或暴雨作用，地表水沿坡面和后側巖土界面下滲，不僅增加了坡體重量，而且促使土巖接觸面進一步軟化、泥化，c、φ值降低，一旦超過臨界值，坡體向臨空面發生剪切滑動破壞。場區內邊坡破壞模式分析如圖2所示。

圖2 場區內邊坡破壞模式分析

3 場區內風險預測

根據場區內重點構筑物及人群分布，在確保人民生命財產安全的前提下，依據相關規范將場區內可能存在的風險做以下預測。

1) 都勻北站附近：火車站附近邊坡，滑動邊界不具體，若處治措施不當，坡體失穩，將威脅、影響施工和營運。

2) 居民區：由于場區內邊坡有滑移可能，威脅木表寨村民生命財產安全。

3) 中原建材城及外環西路。場區內邊坡均為路塹邊坡施工，邊坡的不穩定性將影響中原建材城及外環西路的建設。

4 邊坡治理

4.1 工程分區

考慮到場區內的風險預測情況，現場邊坡的穩定性情況、保障場區內居民生命財產安全及附近工程建設不受影響的現狀，設計單位將沿線邊坡進行分類，按穩定性、影響范圍等因素劃分為粉紅色區域(重點防護區)、橙色區域(次重點防護區)、綠色區域(一般防護區)三類，采用分段防治，分區防治的策略進行場區內邊坡防治。場區內邊坡劃分如圖3所示。

圖3 場區內邊坡工程防治分區圖

4.2 防治措施

粉紅色區域(重點防護區)。該區域邊坡高度較高穩定性差，滑移可能性大且影響范圍廣，因此在進行防護設計時進行著重考慮。場區內粉紅色區域邊坡采用抗滑樁(錨索樁或樁板墻)加截排水溝進行防護。

橙色區域(次重點防護區)。該區域邊坡高度較高穩定性較差，滑移可能性較大且影響范圍較廣，進行防護設計時均采用框架錨桿(錨索)加截排水溝進行防護。

綠色區域(一般反防護區)。該區域邊坡高度較低，穩定性較好且影響范圍不大，在進行設計時一般采用坡腳設擋墻進行支擋的方式進行加固。

圖4 衛星定位監測基站

圖5 自動化深部位移加測孔

圖6 地表自動化監測機器人

5 邊坡監測

由于場區內邊坡較多且呈集中連片式，為保障人民生命財產安全及不影響其他工程建設項目進度，項目根據工程防治分區，針對性的選取了邊坡監測措施。

對于粉紅色區域(重點防護區)，由于該區域邊坡影響范圍較大，風險較高，對于該類邊坡，采用衛星定位監測(圖4)、自動化深部位移監測(圖5)、TM30機器人地表監測(圖6)、拉線位移計進行全方位監測(圖7)、抗滑樁分布式光纖監測(圖8)、數據采集中心(圖9)。

圖7 拉線位移計

圖8 分布式光纖監測布置圖

圖9 數據采集中心

對于橙色區域(次重點防護區)，項目針對該邊坡采用自動化深部位移監測、TM50機器人地表監測及拉線位移計進行監測。

對于綠色區域(一般反防護區)，考慮到該類邊坡穩定性較好，影響范圍較小，項目決定對該類邊坡應加強巡視，注意坡腳支擋結構的變形及坡面裂縫的發育情況。

監測數據可直接上傳至邊坡自動化監測系統中(圖10)，實現實時監測預警，實現了項目監測工作的自動化、實時化。

圖10 邊坡自動化監測系統

6 結 語

依托都勻北站南延線邊坡治理工程，開展大規模連片式邊坡治理原則及其監測技術研究，得到以下結論:

1) 對于大規模連片式邊坡治理工程，不能按照傳統單個邊坡的治理方式進行防護治理，應將其中邊坡進行統籌考慮。

2)引入邊坡風險預測的理念將依托工程邊坡劃分為重點防護區、次重點防護區和一般防護區，使得在邊坡治理過程中有主有次，即可保障工程項目順利進行。

3) 依據邊坡等級劃分，項目采取了針對性的邊坡治理措施和監測措施，取得了較好的效果。