毕威高速公路K103+780—K103+920高边坡施工期监测成果分析

梁 勇，张 庚，钟佳讯，高美奔，蒲建华

(1．贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550002;2．成都理工大学，四川 成都 610059)

毕威高速公路K103+780—K103+920高边坡施工期监测成果分析

梁 勇1，张 庚2，钟佳讯2，高美奔2，蒲建华2

(1．贵州省公路工程集团有限公司，贵州贵阳 550002;2．成都理工大学，四川 成都 610059)

通过对毕威高速公路K103+780—K103+920段高边坡施工期雨量、深部位移和坡面位移的监测，及时地掌握了边坡的变形情况及影响因素。持续降雨和边坡开挖引起的地质环境的改变是边坡失稳的主要因素。结合现场的监测数据，适时提出了相应的设计和安全施工要点，保证了公路的安全施工和运营。

高速公路 边坡失稳 变形 监测

随着经济建设的快速发展，我国高速公路建设步伐明显加快。在多山、降雨量丰富的地区进行高速公路建设，难免会遇到边坡的开挖，尤其是高陡边坡，而且多为强风化岩体或第四系土层，受地表水及地下水影响较大，稳定性较差［1］。如果处治不善，就会给人民生命财产和国民经济造成巨大的损失。所以通过监控量测及时掌握边坡在施工期的变化发展情况，对边坡的稳定性及其影响因素进行评价［2-3］，适时提出相应的设计和安全施工要点［4-8］，确保高速公路安全施工和正常运营意义重大。

1 工程概况

毕威高速公路K103+780—K103+920段右侧高边坡位于赫章县城以北，按最高为三级开挖设计，坡体地表植被较发育，以灌木丛林为主，属暖温带季风湿润气候区。受2011年6月中旬以来的暴雨与公路开挖影响，边坡局部坡面土体发生塌滑，上方坡体出现多处开裂、下错，最远距中桩约170 m左右，下错最大高度约7～10 m。多次踏勘表明，该路段边坡所在山体为老滑坡，滑坡纵长约150 m，横宽约320 m，滑体厚度约30～40 m，总体积约2万m3。目前滑坡变形边界明显，变形较强烈，公路以上部分具有整体滑动的趋势。复活体横长约228 m，纵长约150 m，主滑方向120°，滑体厚度30～40 m，总体积约1.4万m3。

根据目前开挖边坡揭露，该滑坡滑体主要由松散碎石土以及表层黏土组成，表层以黏土为主，红棕色，可塑～硬塑状，干～稍湿;碎石土呈灰黄色，碎石含量在60%～80%，碎石主要以全～强风化玄武岩组成，结构破碎，多呈散体状。

据物探结果，路基底部高程约8～10 m，可见一条明显软弱低阻带分布，初步认为坡体主要沿此软弱结构面产生滑移变形。坡体变形的主要原因是公路开挖使坡体临空，加上遇强降雨等因素导致坡体失稳。

2 高边坡变形监测方案

本监测主要是针对路堑高边坡的监测，以深部位移监测为主，结合地表变形监测，并及时进行雨量监测和现场巡视，以实时监测施工期间工程扰动、环境等因素对高边坡体稳定状态的影响、边坡整体稳定性及滑坡体变形发展趋势。同时，预警突变灾害、指导工程实施、施工进度、调整工程部署等;将监测结果及时反馈给相关部门，为该区段的动态、优化设计提供事实依据。为此，结合边坡部位、边坡的具体地质条件及其重要性，经过反复论证，本工程总共布置了1套雨量监测系统、3个深部位移监测孔及1套坡面位移监测系统，其平面布置见图1。

雨量、位移监测自2011年8月1日开始，施工期间平均监测8次/d;深部位移从2011年9月9日开始，施工期间监测频率为2～5次/d。

3 监测结果初步分析

3.1 雨量监测成果分析

图2是边坡后缘自2011年8月1日至10月25日的雨量监测图。从图2可见，进入8月份后，整体降雨量明显减少，最大降雨量为8月4日的25 mm。8月下旬至9月中下旬的局部时段才出现少量降雨，9月20日降雨量为28 mm。10月份整体降雨量有所增加，最大降雨量为10月13日的22.2 mm。

图1 主要的监测设备布置

图2 边坡后缘雨量—时间分布

由于6，7月份为雨季，降雨量充沛，降雨对于该处的地表水、地下水补给量较大，且边坡第四系覆盖层厚，坡体地表植被较发育，具备蓄水条件，因此边坡在8，9月期间土壤中含水依旧较丰富，如遇上较大降雨或工程施工扰动，引起边坡滑动的条件依然存在。

3.2 边坡深部位移监测成果分析

深部位移监测于2011年9月中上旬开始，至2011年10月中旬结束。图3、图4展示了ZK-1、ZK-3深部位移监测孔施工阶段的累计位移变化。

由图3可见，ZK-1号测斜孔位移主要发生在孔口至14 m处，累积位移值较大，超过70 mm。孔内13 m处可见明显滑移面，该处最大累积位移为10月23日的117 mm。且孔口至滑移面段水平位移存在两次突增现象，第一次出现在9月20日—9月24日，位移突增25 mm左右;第二次出现在10月4日—10月9日，位移突增10 mm左右。结合雨量监测情况，边坡区内在9月18日—8月22日、9月29日—10月2日持续降雨，最大降雨量为9月20日的28 mm。分析认为两时段的持续降雨是导致两次位移突增的原因。

图3 Z K-1累积位移曲线

图4 Z K-3累积位移曲线

观测发现，ZK-2号测斜孔位移主要发生在孔口至19 m处，累积位移值较大，超过70 mm。初步判断存在两个滑移面，分别位于11 m和19 m处。累积位移最大值为11 m处11月15日的113 mm。与ZK-1号测斜孔一样，在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日两个时段，该孔孔口至19 m处也存在两次位移突增现象，增值均约18 mm，也是由两时段的持续降雨造成的。

由图4可见，ZK-3号测斜孔位移主要发生在孔口至19 m处，累积位移值达47 mm。初步判断存在三个滑移面，分别位于8 m，15.5 m，19 m处，累积位移最大值为10月20日的61 mm。与其他两监测孔一样，在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日两个时段，该孔孔口至19 m处也存在两次位移突增现象，增值均约20 mm，也是由两时段的持续降雨造成的。

3.3 坡面位移监测成果分析

边坡后缘坡面位移与时间分布见图5。由图5可见，坡表位移主要产生于8月上旬，由8月1日的628 mm增加至8月11日的726 mm，相对位移值达98 mm。8月中旬后雨量减少，对滑坡的渗透助滑力降低，位移量逐步变小;从8月中旬到10月下旬，监测点最大相对位移为30 mm，监测点处位移量变化不大。

图5 边坡后缘坡面位移—时间分布

4 边坡失稳原因分析及处理方案

4.1 边坡失稳原因分析

根据现场观测及施工记录，边坡失稳时正处施工主要阶段，路基开挖而形成高陡边坡，导致坡体前缘临空和顺坡结构面的出露，使边坡的自重应力场和稳定条件发生了明显的改变，从而引发坡体的变形破坏。边坡结构面发育，是边坡变形破坏的基本条件。从边坡的物质组成来看，具有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层，其抗剪强度比较低，使边坡的稳定性差。特别在暴雨之后，由于雨水的入渗使岩土的质量增大，进而使滑动面的滑动力增大;其次在雨水的作用下岩土被软化而抗剪强度降低，对边坡的稳定性产生不利影响。深部位移监测结果都显示在9月20日—9月24日和10月4日—10月9日两个时段，孔口至滑移面处都存在两次位移突增现象，且雨量监测显示两时段都为持续降雨。分析认为坡体形态特征、岩土体松散的结构特征是边坡失稳的根本因素;边坡开挖和持续的降雨是诱发因素。

4.2 处理方案

4.2.1 滑移面的确定

从深部位移的监测结果，可确定潜在滑移面的位置：ZK-1滑移面位置在孔深约13 m处;ZK-2孔滑移面位置在孔深约19 m处;ZK-3孔最深的滑移面位置在孔深约19 m处，并初步推断出了边坡存在多级滑动滑面(图6)，其次级滑面可沿结构面向下滑动。根据监测结果，滑坡体中形成了二个次级滑动破坏面，即上部残坡积土及全风化基岩与强风化基岩间形成了一个次级破坏滑动面;另一个沿强风化基岩中的软弱结构面形成，变形较明显，该次级破坏滑动面可能从现已施工的抗滑桩顶剪出。深部位移数据与岩芯编录资料对比发现，位移主要发生在软弱层和岩层界面处，即边坡的失稳破坏主要受结构面控制，与地质资料相吻合。

图6 边坡滑移面示意

4.2.2 处理方案

结合监测数据分析及边坡稳定性影响因素，对该边坡采取了如下的处理措施：

1)开挖坡比调整为1∶1.25，在第一级边坡顶部布置抗滑桩，桩的断面2 m×3 m，桩长20 m。

2)在现有的削坡边坡上采用锚索框架对次级破坏滑动面进行加固，锚索应穿过强风化岩中的软弱结构破坏滑动面。

3)在坡体中、上部位置适当的削方减载，在滑坡后缘增加截、排水措施。

4)对已出现的张拉裂缝，以黏土夯实填埋。

5)加强坡体变形监测和桩的变形监测，并设立预警系统，做好应急预案，确保施工安全。

5 结语

挖方高边坡施工期间，变形监测是边坡安全监测的重点。通过对毕威高速公路K103+780—K103+920段高边坡施工期雨量、深部位移和坡面位移的监测，及时地掌握了边坡的变形情况，分析了其变形的影响因素，认为持续的降雨促进了边坡水平位移的产生。结合真实的数据，提出了实际有效的治理措施。截至目前，边坡稳定性良好，保证了毕威高速公路的安全施工和运营。

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U416．1+4

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．05．33

1003-1995(2013)05-0109-04

2012-10-10;

2013-01-15

梁勇(1972— )，男，贵州织金人，高级工程师。

(责任审编 孟庆伶)