土質路塹邊坡支護與變形監測分析

馮 榮

(山西路橋集團隰吉高速公路有限公司，山西 太原 030006)

0 引言

邊坡具有傾斜的臨空面，在邊坡土體自重或外界荷載作用下，邊坡可能出現滑動變形，當邊坡內部滑動面的下滑力超過抗滑力時，就會出現滑坡等安全事故，造成巨大的經濟損失。邊坡失穩受到很多因素的影響，且規模、數量、危害性大，會對施工現場人身安全和財產造成較大威脅。在高速公路建設過程中，經常會遇到深挖路塹，而土質路塹邊坡穩定性差，邊坡土體容易出現滑坡，必須采取有效措施進行支護。土質路塹邊坡常見的支護方式有錨噴支護、土釘墻支護、預應力錨索支護和自攻旋進錨桿支護等方式，本文主要研究土質路塹邊坡自攻旋進錨桿支護。結合高速公路土質路塹邊坡支護施工案例，采用自攻旋進錨桿、鋼筋網、噴射混凝土聯合支護的方式對路塹邊坡進行支護，并布置測點，對邊坡土體表層和深度變形進行監測，收集數據繪制變形曲線分析路塹的變形情況，確定支護效果。

1 邊坡穩定性分析

1.1 土質邊坡概況

某高速公路3號邊坡位于山坡下，原地面為斜坡山丘，開挖后呈階梯狀，標高為1 158.60 m～1 191.58 m。邊坡土體主要為粘土、含碎石粘土、粉質粘土，上部覆蓋有填土，土體呈褐紅、褐藍、蘭黃褐。該區域地質構造復雜，下部巖層存在斷層，局部破損嚴重，但總體穩定。該地區地下水主要為裂隙水，來源為大氣降水，且含水量不大。該地區屬潮濕氣候，夏季多雨，且雨量大，冬季降水較少，年降雨量在1 250 mm～1 986 mm。邊坡總高度為18 m，上部開挖分為兩級邊坡，每級邊坡高度為8 m，上部邊坡采用自攻旋進錨桿支護技術。下部邊坡高度為2 m，采用漿砌片石護面墻支護。

1.2 邊坡穩定性分析

通過現場走訪、觀察，現場勘查，對坡體、植被分布情況進行調查，并鉆芯取樣分析巖芯成分。通過對巖芯開展室內試驗，確定物理力學參數。粘土容重為γ=19.6 kN/m3，內摩擦角φ=17°，粘聚力c=26 kPa；碎石粘土容重為γ=19.5 kN/m3，內摩擦角φ=15°，粘聚力c=21 kPa；粉質粘土容重為γ=20.1 kN/m3，內摩擦角φ=19°，粘聚力c=21 kPa；上部覆蓋填土容重為γ=19.9 kN/m3，內摩擦角φ=10°，粘聚力c=9 kPa。

邊坡觀察發現邊坡表層有較深的裂縫，土質邊坡內部存在滑動面，存在滑坡危險。在無支護的情況下，進行邊坡穩定性分析，計算邊坡的安全系數，計算式如下：

邊坡穩定性計算時進行了簡化，結合施工現場實際情況，在邊坡穩定性分析時僅對正常工況下進行計算，取邊坡最大高度位置、最危險面邊坡進行驗算，計算求得未支護情況下邊坡的安全系數Fs=0.48，由此確定土質路塹邊坡穩定性較差，開挖后必須進行支護。

結合前期走訪、觀察結果，分析該土質路塹邊坡在無支護條件下，自穩能力較差，容易出現滑坡事故。為了避免邊坡出現變形失穩，必須采取措施對土質路塹邊坡進行支護，提高邊坡穩定性。

2 土質邊坡支護方案

本項目土質邊坡防護采用自攻旋進錨桿支護的方式。錨桿選用自攻旋進錨桿，是利用螺旋錨固技術，采用連續小旋絲質量分散中空結構。與傳統錨桿相比，這類錨桿可以有效提高抗剪能力和抗彎能力，抗剪能力較同等級抗拉能級錨桿提高5倍以上，抗彎能力提高10倍以上。自攻旋進錨桿水平距離2.0 m，垂直間距2.0 m，入射角為12°，鉆孔直徑42 mm，錨桿長度有6 m和9 m兩種型號。自攻旋進錨桿施工工藝簡單，施工時錨桿鉆機將錨桿旋入土層，然后再安裝上托盤，并施加預緊力。錨桿安裝過程中需要施加較大的安裝扭矩，并合理調整旋絲高度、間距、旋進速度等施工參數，保證錨桿勻速平穩鉆進。鋼筋網制作采用φ8盤條，網格尺寸為200 mm×200 mm，鋼筋網搭接長度不少于一個網格200 mm。噴射混凝土標號為C20，設計厚度100 mm。

3 土質邊坡變形監測方案

3.1 監測方案

為了防止土質邊坡在防護過程中出現變形失穩，布置測點對邊坡的變形過程進行監測，監測內容主要包括坡體表層變形監測和深度變形監測。本項目土質邊坡主要存在坡體深部存在的斷層、潛在滑動面等，需要在邊坡內部安裝多點位移計和鉆孔測斜儀進行監測。對邊坡容易產生變形的位置，布置測點進行沉降觀測，掌握邊坡變成土體的變形情況。本項目土質邊坡監測點主要包括坡體表層變形監測和深度變形監測，測點布置如圖1所示。土質邊坡支護施工過程中，采用全站儀、水準儀和鉆孔測斜儀對坡體變形情況進行監測，分析邊坡的變形情況，確定支護效果。

3.2 監測結果分析

按照監測方案對土質邊坡表層變形和深度變形進行檢測，收集數據繪制變化曲線。選取1—1，2—2兩個監測斷面作為研究對象，對監測結果進行分析。通過收集鉆孔測斜儀監測數據，繪制邊坡深度變形監測曲線如圖2所示。收集坡體表層變形測點監測數據，繪制變形曲線如圖3所示。

分析圖2，圖3曲線變化情況，可以得出土質邊坡表面和深度的變形情況。從曲線的變化情況看，坡體表層變形和深度變形存在明顯區別，且發展規律存在明顯的不一致性。坡體深部變形隨著測孔深度的增加，變形量不斷下降，最后達到零位移，這主要受坡體支護施工的影響。在邊坡體自身重力的作用下，自攻旋進錨桿的錨固力發揮得更加徹底，加固坡體使深度變形不斷減小。

坡體表層變形總體上趨于穩定，但前期監測中出現了幾次波動，這主要是受施工和降雨影響造成的。相較而言，B1-1和B2-1測點的變形較小，B1-2和B2-2測點變形量較大，但在觀測20 d以后變形速度逐漸下降，變形幅度變形，監測25 d基本趨于穩定。上部邊坡表面測點B1-1和B2-1前期變形較大，是受到邊坡防護施工的影響，而下部邊坡表面測點B1-2和B2-2變形量較大，但曲線變化總體比較平穩，這是由于上部結構支護完成，同時在坡體自重的影響下提高了錨桿的錨固效果，變形曲線逐步趨于平穩。總之，通過對土質路塹邊坡進行支護，邊坡土體的深度變形和表層變形得到了有效控制，達到了預期的加固效果。

4 結語

土質路塹容易受到降雨、施工等因素的影響，出現變形失穩，必須采取有效措施進行支護。文章通過制定施工方案，布置測點對邊坡表層變形和深度變形進行檢測，分析檢測數據得出以下結論：

1)坡體深度變形監測結果表明，隨著深度的增加，變形量不斷減少，最后變形量達到零位移，這主要是自攻旋進錨桿的錨固力發揮了作用。

2)坡體表層變形監測結果表明，監測前期變形量較大，這是由于受到施工和降雨影響造成的，后期變形量和變形幅度均不斷下降，這是由于邊坡支護結果發揮了作用。

總之，坡體支護后深度變形和表層變形均得到了有效的控制，邊坡土體穩定，說明加固效果達到了預期效果。