公路高邊坡穩定性多點位移計監測分析

馮向偉

（山西路橋第七工程有限公司，山西 晉城 048000）

引言

公路高邊坡地質條件復雜，如出現滑動變形會直接影響施工與運營安全，甚至造成人員傷亡或財產損失。合理進行高邊坡支護與施工，并在施工過程中做好邊坡變形監測，保證邊坡處于穩定狀態。多點位移計可以對路基邊坡不同深度變形情況進行監測，分析不同施工階段路基邊坡的變形情況，確定主要影響因素，判斷邊坡的穩定性。

1 高邊坡支護方案

1.1 工程簡介

陽左高速公路采用雙向四車道建設，全長91.25 km，設計車速80 km/h。高速公路沿線分布有多處高邊坡，主要以巖土混合邊坡和土質邊坡為主。其中K62+500 左100 m—K62+580 左60 m 段、K69+195—K69+245段兩段高邊坡為巖土混合邊坡，邊坡土質構成主要為石灰巖、粉質黏土；K79+020右 80 m—K79+100 右 80 m 段高邊坡為土質邊坡，邊坡土質構成主要為粉土、粉質黏土等混合組成。高邊坡內部裂隙發育，穩定性差，局部存在軟弱結構面，存在發生滑坡等地質災害的風險。通過分析對比，產生滑坡風險較大，會嚴重影響道路施工和運營安全。

1.2 高邊坡支護方案

K69+195—K69+245 段高邊坡為巖土混合邊坡，邊坡最大刷坡高度為32 m，分四級開挖，邊坡坡度為1 ∶1.5，每兩級邊坡之間設置2 m 寬邊坡平臺。三級、四級邊坡原設計采用錨桿鋼筋網支護，一、二級邊坡采用漿砌片石護面墻支護。在邊坡開挖過程中，發現第三、四級邊坡土體存在滑動變形現象。在第三、四級邊坡上部發現弧狀張拉裂縫，有產生局部滑塌的危險。原支護方案已不能保證邊坡穩定，進行設計變更，擬采用錨索框架梁+抗滑樁對邊坡土體進行支護。錨索格子梁防護為3×3 m 格構，錨索設計長度為30 m，格子梁中間采用漿砌片石砌筑。抗滑樁截面尺寸為260 cm×180 cm，樁長18 m，間隔8 m。抗滑樁采用人工挖孔樁施工，錨索分三批張拉，張拉完成邊坡穩定后再進行下一級邊坡開挖。為了確定邊坡的變形情況，在邊坡上部布置監測斷面開展變形監測。

2 多點位移計監測方案

在邊坡開挖過程中，發現三、四級邊坡出現裂縫、局部變形現象。裂縫寬度在5～30 cm，可見深度0.5 m，并在裂縫兩側產生了10～15 cm 的錯臺。局部變形主要表現為局部碎裂，巖體破碎，分析是由于邊坡內部土體變形位移所導致的。為了確定邊坡內部土體的變形情況，在K69+195—K69+245 段高邊坡選取兩個監測斷面布置多點位移計，分別為K69+210 和K69+225。多點位移計選用DW 型多點位移計，編號分別為M69-1 和M69-2，M69-1 布置在三級邊坡上高程為903.618 m，M69-2 布置在三級和四級邊坡之間，高程為908.759 m。單側點長度分別為6 m、15 m、28 m、36 m，多點位移計立面布置見圖1。

圖1 多點位移計布置

3 監測結果分析

以M69-1 號4 點式位移計監測結果為研究對象，各測點安裝深度分別為6 m、15 m、28 m、36 m。多點位移計監測過程中邊坡開挖施工正常進行，會受到邊坡開挖與支護過程中各類振動的影響。多點位移計于2012 年8 月20 日安裝，22 日灌漿，26 日開始首次量測，確定表面高程為903.618 m。

3.1 多點位移計監測結果分析

考慮到施工對多點位移計監測結果的影響，分別在各個施工階段對監測情況進行分析。M69-1 號4 點式位移計在對邊坡變形情況監測的全過程中，邊坡正處于施工階段，具體可劃分為四個階段：第一階段是路基三級邊坡開挖、第一批錨索張拉；第二階段路基開挖基本完成，開始分批張拉錨索；第三階段路基二級邊坡開挖；第四階段路基開挖完成，二級平臺抗滑樁完工。收集四個階段多點位移計監測結果，繪制位移-時間曲線見圖2。可以看出，在各個施工階段路基邊坡的位移變化存在較大差異，其中在第一階段所產生的位移最大，變形速率也最快，第四階段所產生的位移最小，變形速率也最慢，說明施工對多點位移監測結果影響較大。各階段監測結果：（1）第一階段為2012 年8 月20 日開始，該階段路基邊坡所產生的位移最大，2 個月所產生的位移量為22.315 mm，變形速率為0.452 mm/d，分析原因主要是由于路基邊坡正處于開挖施工階段，會產生較大的振動，使邊坡土體產生了較大的蠕變變形。在第一批錨索張拉完成后，路基邊坡的變形速度變緩，但又出現了變形加劇的趨勢，這是由于第一批錨索張拉后所產生的抗滑力仍不能抵抗邊坡穩定，產生了較大的變形。（2）第二階段路基邊坡變形逐漸變緩，前期變形速率較大，在第二批錨索張拉后變形速率明顯變緩，該階段路基邊坡變形量為7.538 mm，變形速率0.068 mm/d。這是由于前期路基仍處于開挖階段，張拉后路基開挖也停止了，路基邊坡變形量和變形速率都變小了。（3）第三階段路基邊坡變形量大幅增大，變形速率也有了一定幅度的提高。該階段路基邊坡變形量為20.985 mm，變形速率0.129 mm/d。這是由于該階段路基二級邊坡重新進行開挖，對路基邊坡產生了較大的擾動，導致變形量和變形速率增加。（4）第四階段路基邊坡變形穩定，變形量和變形速率均較小，該階段路基邊坡變形量為2.096 mm，變形速率0.003 mm/d。這是由于該階段路基開挖結束，二級邊坡錨索張拉完成，二級平臺抗滑樁施工完成，沒有對路基邊坡產生擾動，邊坡變形逐步趨于平穩，截至監測結束已基本不產生變形，邊坡已處于穩定狀態。

圖2 各階段多點位移計監測位移-時間曲線

3.2 施工對監測結果影響分析

結合分析結果，說明路基邊坡開挖和支護對多點位移計的監測結果影響較大，為確定最大影響因素，對各施工階段路基邊坡的變形情況進行全面分析。對比分析圖2 各階段路基邊坡變形情況，各階段邊坡變形量和變形速率均存在較大差異。（1）第一階段變形量和變形速率最大，該階段進行了路基邊坡開挖施工和第一批錨索張拉，而張拉后邊坡變形量和變形速率有一定幅度的下降，說明該階段路基開挖是造成邊坡變形量增加的主要影響因素。（2）第三階段變形量和變形速率增加也是由于該階段路基邊坡開挖造成的。（3）而第二、第四階段路基邊坡沒有進行開挖施工，這兩個階段變形量和變形速率均較小，說明路基邊坡開挖施工是影響邊坡變形的主要因素。

3.3 確定邊坡滑動面位置

為了研究路基邊坡不同深度的變形情況，進而確定路基邊坡滑動面的位置，分別對M69-1 號4 點式位移計四個量測深度6 m、15 m、28 m、36 m 和邊坡表面的變形情況進行統計，繪制不同時間位移-孔深曲線見圖3。

圖3 不同時間位移-孔深關系曲線

分析圖3 曲線變化趨勢，可以得出路基邊坡表面0 m、6 m、15 m 深度路基邊坡的變形量基本相同。深度為28 m 路基邊坡變形量相比15 m 處有較大幅度下降，深度15 m 處最大變形量接近60 mm，而28 m 處最大變形量分別為10 mm，28 m 和36 m 處變形相差不大。15～28 m 深度范圍內的變形位移差最大，接近50 mm，28～36 m 范圍變形位移差為4 mm 左右，邊坡表層到6 m 范圍分析變形位移差為5 mm 左右，15～28 m 范圍變形量基本相同。邊坡內部15～28 m深度范圍內的變形位移差最大，可確定邊坡滑動面位于15～28 m 之間。

4 結語

（1）對各施工階段多點位移計監測結果，得出完工后路基邊坡變形基本趨于穩定，穩定性良好。（2）通過對各階段施工和支護影響因素進行分析，確定路基邊坡開挖對邊坡變形影響最大。（3）分析不同深度路基邊坡變形情況，確定15～28 m 變形位移差最大，可確定滑動面位移這個深度范圍內。