岩土混合质超高边坡监测实例分析

宋再荣

（中铁一局集团有限公司）

0 引言

目前，超高边坡的安全预报方法已经越来越完善，从单一的方式发展为系统的理论研究总结阶段，超高边坡的灾情预报已经向系统化迈进，已初步开发了一些预报软件系统，为超高边坡的安全防护和稳定性，提供了有效的参考数据，使得边坡的安全施工和质量得到了保证。结合边坡工程中的各种环境、地质因素编制边坡安全监测方案，经过长时间项目监测得到边坡安全施工规律，为以后其他边坡工程施工提供宝贵的经验。

广州市轨道交通十四号线邓村车辆段与综合基地【施工Ⅰ标】工程，段址位于从化市神岗镇逸泉山庄、105国道的南侧地块，呈西北-东南向。边坡工程高程为52m～128m，边坡总长约为596m，边坡支护高约2.5m～80m，边坡安全等级为1 级，边坡地层岩性从上至下为：坡积土层、残积土层、岩石全风化带、岩石强风化带、岩石中等风化带和岩石微风化带，在中间夹层松散型全风化石英砂岩、强风化化石英砂岩、中风化石英砂岩、中风化石灰岩等砂层，岩和土相互融合裂隙发育及岩层间渗水间隙发育，地下水丰富，施工难度大。

1 场地工程地质及水文地质状况

本车辆段地貌上主要属于残丘地貌和山间冲积～洪积平地的交汇处，所揭露第四系地层为人工填土层，冲积～洪积砂层、冲积～洪积土层、河湖相沉积土层及残积土层，基岩为石英砂岩、石灰岩，受地形地貌等因素的影响控制，地下水位的埋深很大，水位埋深为13.0m～27.60m，平均埋深为20.94m，高程为45.54m～64.96m，平均高程为56.35m。

图1 超高边坡场地总平面图

图2 监测布点图

2 边坡监测方案

2.1 人工巡视

主要内容包括：

⑴边坡地表有无新裂缝、坍塌发生，原有裂缝有无扩大、延伸。

⑵地表有无隆起或下陷，滑坡体后缘有无裂缝，前缘有无剪口出现，局部楔形体有无滑动现象。

2.2 裂缝观测

⑴测点设置：裂缝一般产生在边坡平台和边坡体边缘，部分分布在边坡体上结构层，人工巡视中在发现裂缝的位置埋设裂缝监测点。

⑵埋设要点：首先，在裂缝的两边稳定土体内开挖一个A4 纸平面大小的洞约50㎝深，之后用混凝土浇注至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处互相搭接约50㎝长，在搭接处用红油漆涂色。

2.3 坡面观测

观测网采用方格形网络，边坡体上的观测点布置在各级边坡平台上，每级平台不少于5 个，观测点间距为15m～30m，对可能形成的滑动带、重点监测部位加深加密布点。当同一边坡上有深层位移观测点时，坡面上其中一条纵向观测线与深层位移观测点在同一直线上，以便观测数据的相互验证和对比分析。

2.4 坡顶沉降观测

采用钻孔埋设沉降测头或挖空埋设观测桩，埋设于监测对象上，并浇筑混凝土进行固定，涂红漆做好明显标记，以防破坏。

图3 边坡沉降监测点的布置示意图

图4 位移、沉降观察点

沉降观测方法：采用进口瑞士徕卡精密水准仪DNA03，配合高精度水准标尺采用几何水准测量方法，以水准基点为起始高程，对变形监测网中各监测点进行水准测量，最终回到起始基准点形成闭合环，用徕卡随机软件平差处理数据得出各观测点的相对于基准点的高程，通过对各点的周期性观测，便可得到各变形观测点的沉降变化。如图5 所示。

图5 坡面及沉降观测

2.5 坡体内水平位移观测（测斜）

按设计要求位置埋设测斜管（专用PVC 管），管内有互成90°角的四个导向槽。测斜管安装采用钻孔法进行埋设，钻孔深度需到达中风化岩面层。通过导向槽，将管内注清水的测斜管逐节放入钻孔内，接口用封箱带密封。测斜管安装完毕后，用盖子盖住管口，以免杂物填塞测斜管，并在管顶砌筑保护装置，保护及固定测斜管。如图6 所示。

图6 测斜管埋深示意图

观测方法：采用美国SINCO 数字式Digitili 测斜仪。

2.6 锚杆应力监测

根据设计要求位置布设锚索（杆）应力测试点。锚索应力监测采用锚索应力计进行，锚索应力计在预应力锚索张拉锁定前安装在轴压板与锚头之间，随锚杆的锁定而固定。如图7、图8 所示。

图7 锚索应力监测点结构示意图

图8 锚索应力监测点安装

观测方法：采用频率计对预应力锚索（杆）应力进行监测，并通过应力计的率定曲线计算监测时各监测点的轴力，与就锚索锁定时的初始轴力值相比较可以了解所监测锚索（杆）的应力变化情况。如图9 所示。

图9 锚杆监测点安装

2.7 地下水位观测

检测孔按设计要求位置布设在边坡上。水位观测井采用工程钻机成孔（直径为250mm），每个井深度约为8m。应在边坡分级放坡平台上埋设，并在下级放坡开挖前完成。水位管顶部需砌砖进行保护。图10 为地下水观测点结构示意图。图11 为水位监测点监理见证。

图10 地下水观测点结构示意图

图11 水位监测点监理见证

观测方法：水位监测采用斯比特水位计或沉降水位计，将带电缆的探头下降到钻孔中，当下放到预定深度后，测取仪器模数及频率。

2.8 利用坡面位移监测数据判断边坡稳定性

通过对边坡监测数据整理，结合现有的一些系统的分析方法，对边坡的稳定性进行施工安全预测，从而预测滑坡的滑动趋势，最后定义边坡安全性的综合预警指标。典型边坡BP15 坡段第五、四、三、二级做为研究对象，其监测布控如图所示，此边坡由四个平台构成，各级平台上面都安置了一个测斜仪，根据2015 年这一年的监测数据分析，安置的4 个监测点位移和浅层倾斜角都在设计要求范围内；如图12 所示其监测点的布置；如图13 所示各测点的水平位移；如图14 所示各测点的竖直位移；如图15 所示各测点的浅层倾斜角。由此得出边坡加固支护效果好，边坡整体处于稳定状态。

图12 边坡监测点的布置(单位：m)

图13 各测点的水平位移(沿倾向方向为正)

图14 各测点的竖直位移（向下为正）

图15 各测点的浅层倾斜角

3 监测数据分析

监测项目内容：坡顶水平位移、沉降；锚杆拉力；坡体土体测斜；挖方区施工至第二级平台。根据图15 边坡监测点的布设情况，监测点设立：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 根监测点。

3.1 监测项目警戒值

⑴坡顶水平位移：＜H/500；每级边坡坡顶及坡脚的相对位移＜20mm；连续3 天小于2mm/d。报警值（n×16，n 为从下往上的平台级数)，范围(16mm～144mm)；

⑵坡顶沉降：＜H/500；每级边坡坡顶及坡脚的相对位移＜20mm；连续3 天小于2mm/d。报警值（n×16，n 为从下往上的平台级数)；范围(16mm～144mm)。

⑶应力：设计值80%；锚索320kN；锚杆80kN。

⑷坡体土体测斜：倾斜度达到2/1000 或速度连续3 天O.OOO1H/d；沉降：25 或速率≥3mm/d。

3.2 高边坡监测结果及分析(见图16、图17）

图16 各监测点高边坡水平位移与时间关系曲线图

图17 各监测点高边坡沉降与时间关系曲线图

3.3 监测总结

从以上监测数据可以看出，各测点累计变化值及变化速率均在其设计报警值允许范围之内，边坡处于稳定状态，继续加强监测力度。

4 总结

经过对监测的数据分析，表明边坡在监测期间都处于稳定状态，虽有微小变形但都在设计要求范围之内，未出现较大水平、竖直位移。

通过此高边坡的变形监测，我们发现能指导边坡安全施工和设计的唯一方法就是将丰富的工程实践经验和原有的理论研究相结合。虽然我们现在的建筑施工水平在不断的提高，但是很多复杂地形环境状态下的大型工程项目都还得依靠监测的数据分析，才能保证工程的安全施工。

随着科技的不断发展，监测工具的不断智能化，大大的降低了人力物力财力的投入。也使得工程变形监测的数据更加准确，提高了工程效率。