深挖路堑施工与变形监测分析

康 晋 芳

(山西路桥第六工程有限公司，山西 晋中 030600)

0 引言

在工程地质条件差、隧道施工较困难的路段，可采用深挖路堑代替隧道，但往往开挖方量较大，边坡稳定性也较差。隰吉高速公路部分路段主要为湿陷性黄土，稳定性较差，设计采用深挖路堑。路堑施工过程中，逐级进行边坡开挖和支护。为了掌握边坡变形情况，布置测点进行变形监测，收集数据作为分析边坡稳定性的主要依据。

1 工程概况

隰县至吉县高速公路LJ12项目部，该合同段起点位于于家岭隧道内，起点桩号K101+840，顺接LJ11合同段终点。路线以直线向南，出隧道经高圪塔大桥后以直线进入瓦原隧道，隧道内设R=950 m平曲线，出隧道后设左转R=750 m平曲线跨越羊尖沟，直线进入窑科隧道，终点为R=1 270 m(左幅R=1 100 m)平曲线接吉河高速公路吉县枢纽，终点桩号K106+256.413，标段全长4.416 km。

2 深挖路基施工技术

2.1 土方开挖

开挖至接近路床时，应根据路基设计断面进行测量放样，必要时人工配合机械设备进行整形。路堑开挖每5 m为一层，从最上层纵向道路中线开始拉槽开挖，开挖至5 m后，采取横向开挖，一层开挖完成后再进行下层开挖。按照设计要求，确定边坡平台位置，刷坡确定边坡坡率。

深挖路堑开挖采用通道式纵挖法，选用挖掘机、装载机、自卸汽车配合作业。土方开挖自上而下分层开挖，每层开挖有独立的运输路线，并设置排水沟作为临时排水设施，确保排水畅通。开挖过程中加强测量，严格控制超挖、欠挖，并严禁掏洞取土。严格控制边坡坡度，按照抽检频率使用坡比尺进行检测，并及时进行纠正。每开挖2 m～4 m深进行一次刮坡，保证边坡坡率准确。开挖后的土方用自卸汽车运往弃土场，严禁随意堆放，并做好防护，防止水土流失。开挖过程中如发现边坡土层性质与设计存在较大差异，应及时修改施工方案，保证施工安全。

2.2 边坡防护工程

K104+440～K104+642.5段深挖路堑右侧第1节～第6节边坡率采用1∶0.75，第7节边坡坡率采用1∶1.0，各级边坡高度均为8 m，路肩以上各节边坡平台宽度分别为4 m，4 m，10 m，10 m，6 m，6 m，第1节、第2节边坡采用C20片石混凝土窗孔式护面墙防护，第5节、第6节边坡采用M7.5水泥砂浆砌筑MU30片石护脚墙+种紫穗槐防护，第3节、第4节、第7节边坡采用M7.5水泥砂浆砌筑C25混凝土预制块拱形骨架+种紫穗槐防护。各节边坡平台内侧均设置平台排水沟(宽度>6 m的平台设置2道排水沟)，坡顶设堑顶截水沟，K104+510处设置急流槽。

路堑边坡开挖一级防护一级，及时封闭保证边坡稳定，完工后再进行下一级边坡开挖。为了保证排水，每层开挖过程中做出纵坡和横坡，以便于排水，防止雨水浸泡。路堑开挖至碎落台位置时开始进行防护，首先进行清方，有突出岩石可使用风镐处理。植草防护边坡开挖后应尽快生物防护，防止边坡长期裸露造成破坏。

3 深挖路堑变形监测

3.1 地表位移监测

3.1.1 监测方案

选取K104+440～K104+642.5段挖方路堑作为研究对象，该段路基边坡不良地质主要为土质挖方边坡、含软弱夹层。土质边坡不断观测桩采用深埋混凝土桩，观测点选用Φ16钢筋，顶端磨成半球形，中间刻十字。用施工平面控制点和水准点作监控测量基准点，地表位移监测采用全站仪，将测量结果进行专项记录，作为判断边坡稳定性的主要依据。每段边坡开挖应及时进行坡面、坡顶观测，判断无需变更设计后施工防护工程，再作下一坡面开挖。

选取K104+440.819，K104+508.724，K104+552.079，K104+599.127和K104+633.877五个监测断面，布置测点进行地表位移监测，监测时间自2020年6月到2020年10月。前期每7 d监测一次，基本稳定后每14 d监测一次，变形稳定后每1个月监测一次。

3.1.2 水平位移监测结果分析

选取2020年6月1日～2020年10月7日监测结果作为研究对象，整理监测数据绘制累积水平位移随时间变化曲线如图1所示。

分析图1曲线变化情况，可以得出6月1日～6月29日水平位移变化速度较快，后期逐渐趋缓，8月24日～10月7日5个监测断面水平位移变形基本稳定。各监测断面水平位移变形量随时间不断减缓，最后趋于稳定，变形逐步收敛，可以得出K104+440～K104+642.5段挖方路堑水平位移趋于稳定。

3.1.3 垂直位移监测结果分析

同样选取2020年6月1日～2020年10月7日监测结果作为研究对象，整理监测数据绘制垂直位移随时间变化曲线如图2所示。

分析图2曲线变化趋势，6月1日～6月22日边坡垂直位移变化速度较快，6月22日～7月12日边坡垂直位移变化速度趋缓，7月12日～8月9日变形速率加快，8月9日～10月7日变形趋缓并逐步趋于稳定。7月12日～8月9日变形速率加快，分析原因是由于7月、8月为雨季，降雨量大造成的。通过对5个监测断面的垂直位移进行总体分析，K104+440～K104+642.5段挖方路堑边坡已呈现平稳、收敛的趋势，说明边坡稳定性良好。

3.2 深部位移监测

3.2.1 监测方案

为了进一步掌握边坡内部变形情况，在边坡内部布置钻孔测斜仪，进行边坡深部位移监测。在K104+440～K104+642.5段挖方路堑边坡上部钻孔布置钻孔测斜仪，钻孔深度为21 m，布置在K104+540.154断面中部平台，测孔布置如图3所示。

3.2.2 监测结果分析

监测时间为2020年6月～2020年10月，前后进行了6次监测，其中1次为初始监测，其他5次为常规监测，不同时间边坡深部位移监测结果如图4所示。

分析各深度边坡位移变化曲线，2020年6月～8月边坡深部位移变化较大，9月、10月位移变化较小，逐步趋于稳定，且监测过程中没有发现边坡存在失稳滑动的迹象。分析不同深度位移变化情况，随着深度增加位移变化量不断下降，说明孔底稳定性最好。9月和10月边坡深部位移变形量基本相同，说明边坡深部变形基本稳定，但仍需在雨季、边坡变形异常时加强监测，以保证边坡稳定。

4 结语

根据隰吉高速公路K104+440～K104+642.5段深挖路堑工程地质情况和施工特点，制定施工方案进行路堑开挖和边坡防护施工，并开展变形监测，分析边坡的稳定性。分析路堑边坡地表位移监测结果，施工前期变形量较大，后期逐步趋缓并趋于稳定。分析边坡深部位移监测结果，10月边坡深部位移变形基本没有发生变化，说明边坡深部变形基本稳定。综合分析K104+440～K104+642.5段深挖路堑边坡变形监测结果，完工后路堑边坡稳定性良好，变形已基本稳定，但仍需继续观察，并在雨季、边坡变形异常时加强监测。