邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測初探

摘 要：在工程建設(shè)中，凡是涉及到邊坡防護(hù)，處于對(duì)工程質(zhì)量的考量，需要對(duì)其進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測工作，確保邊坡的穩(wěn)定狀況，減小滑坡等邊坡災(zāi)害。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，就坡頂水平位移和垂直位移觀測、土體內(nèi)部位移監(jiān)測、土體內(nèi)部垂直監(jiān)測以及裂縫監(jiān)測進(jìn)行了重點(diǎn)分析。

關(guān)鍵詞：邊坡穩(wěn)定性；坡頂監(jiān)測；位移監(jiān)測；垂直監(jiān)測；裂縫監(jiān)測

引 言

對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的施工和使用而言，邊坡工程的穩(wěn)定都極其重要。一旦發(fā)生滑坡事故，一方面會(huì)造成工程經(jīng)濟(jì)損失，另一反面會(huì)對(duì)人的生命造成嚴(yán)重的危害。工程部門通常在邊坡施工期或使用期埋設(shè)監(jiān)測儀器，收集整理監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行在線或離線的分析，判別邊坡的安全性態(tài)。

1 工程概況

某一高速公路在建工程穿行于重丘地區(qū)的群山峻嶺之中，這一路段次生斷裂構(gòu)造較發(fā)育，公路建設(shè)兩岸的山坡較為險(xiǎn)峻，同時(shí)高填深挖較多，深挖路塹和高填路堤邊坡普遍存在，其中本路段（K60+600～K61+233.444）深挖高路塹邊坡共1處（大于30m），高填路堤邊坡2處。線路處于多種類型的地質(zhì)構(gòu)造，其中主要為斷裂構(gòu)造和褶皺構(gòu)造，路段巖層產(chǎn)狀較紊亂，部分線路小角度相交，巖體破碎松軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，斷裂構(gòu)造對(duì)本標(biāo)段路塹邊坡穩(wěn)定性有一定的影響；地下水較發(fā)育，對(duì)邊坡的整體穩(wěn)定性有一定的影響。

2 坡頂水平位移和垂直位移觀測

2.1 監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)

本邊坡工程坡頂水平位移和垂直位移觀測網(wǎng)分三級(jí)布設(shè)，基準(zhǔn)網(wǎng)、工作測點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)，GPS數(shù)據(jù)采集見圖1所示?；鶞?zhǔn)網(wǎng)在遠(yuǎn)離邊坡的穩(wěn)定位置布設(shè)，從該工程的建筑基準(zhǔn)網(wǎng)導(dǎo)出，坐標(biāo)系統(tǒng)與高程系統(tǒng)與建筑基準(zhǔn)網(wǎng)一致，用于檢核工作測點(diǎn)的穩(wěn)定性。工作測點(diǎn)在邊坡體附近布設(shè)，用于觀測邊坡體各級(jí)坡面上的監(jiān)測點(diǎn)。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)與監(jiān)測要求

按設(shè)計(jì)要求，在邊坡頂共布置40個(gè)沉降。初始坐標(biāo)值的確定需要在監(jiān)測工作開始之前完成，可以使用全站儀對(duì)各測點(diǎn)反復(fù)測量多次，待數(shù)值穩(wěn)定后取平均值即可，以后每次測量時(shí)用全站儀強(qiáng)制對(duì)中測出各個(gè)觀測點(diǎn)的即時(shí)坐標(biāo)，記錄在專用觀測表內(nèi)，與初始坐標(biāo)相比，計(jì)算出累計(jì)位移量。前后兩次累計(jì)位移量之差，即得前后兩次的位移量。觀測結(jié)果當(dāng)天處理，按規(guī)定格式報(bào)監(jiān)理、業(yè)主和施工方，根據(jù)實(shí)測結(jié)果及時(shí)提供邊坡頂時(shí)間—水平位移曲線。在開始監(jiān)測前，用高精度水準(zhǔn)儀配合銦瓦尺，對(duì)各測點(diǎn)反復(fù)測量多次，待數(shù)值穩(wěn)定后取平均值作為初始高程值，以后每次測量時(shí)用高精度水準(zhǔn)儀配合銦瓦尺用觀測高程的方法測出各個(gè)觀測點(diǎn)的高程，記錄在專用觀測表內(nèi)，與初始高程相比，計(jì)算出累計(jì)沉降量。前后兩次累計(jì)沉降量之差，即得前后兩次的沉降量。觀測結(jié)果當(dāng)天處理，按規(guī)定格式報(bào)監(jiān)理、業(yè)主和施工方，根據(jù)實(shí)測結(jié)果及時(shí)提供邊坡頂時(shí)間—沉降曲線。

2.3 監(jiān)測頻率

根據(jù)高速公路現(xiàn)場施工情況、施工季節(jié)環(huán)境以及位移速率等因素確定觀測時(shí)間，原則上每月觀測4次，雨季每10天觀測2次，暴雨前后應(yīng)增加觀測次數(shù)，在邊坡頂沉降位移加速期間和發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況時(shí)逐日連續(xù)觀測。

2.4 觀測數(shù)據(jù)整理

每次外業(yè)觀測結(jié)束后按規(guī)范進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理，按時(shí)提交監(jiān)測成果資料。

2.5 觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用

邊坡變形按一級(jí)邊坡控制，水平位移和垂直位移累計(jì)值不大于50mm，日均位移速率不大于2.5mm/d；當(dāng)坡頂沉降、水平位移觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)預(yù)警值后，監(jiān)測人員應(yīng)立即向建設(shè)方、設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位匯報(bào)，以利各方及時(shí)進(jìn)行原因分析，商討和提出解決措施，確保邊坡的安全。

3 土體內(nèi)部位移監(jiān)測

3.1 儀器埋設(shè)

在預(yù)埋位置可以直接鉆孔然后用砂漿填平即可。用測桿連接螺絲連接監(jiān)測傳感器定位座與測桿，并用外護(hù)管接頭逐節(jié)（沾膠）把外護(hù)管接到小于測桿20～25cm的長度，然后把密封接頭（內(nèi)放O型圈，出廠前最端的錨固頭、測桿及外護(hù)管都已連接好）從測桿底端套上并和外護(hù)管底端連接（沾膠）；再把錨固頭（出廠前最前端的錨固頭、測桿及外護(hù)管都已連接好）擰緊在測桿底端（沾膠）；最后在外護(hù)管的上端套上活絡(luò)螺母和護(hù)管接頭（沾膠）。把測桿頂端（帶小螺母接頭）從定位座底面的接頭孔中穿入定位座內(nèi)，并從定位座上端安放傳感器的孔中擰上定位螺釘（M10），定位螺釘應(yīng)和測桿上的小連接螺母擰緊；然后再把外護(hù)管上的活絡(luò)螺母與定位座上的接頭擰緊。按以上步驟把設(shè)計(jì)數(shù)量的測桿和保護(hù)管一一連接好，所有連接步位都應(yīng)可靠不至于脫落，并把所有的管子可靠定位并扎緊成一束，并對(duì)每一根測桿對(duì)應(yīng)的位置做好編號(hào)。擰下注漿孔與排氣孔上的封頭螺絲，穿入注漿管與排氣管，如果從外部注漿則不必?cái)Q下封頭螺絲。將注漿管和排氣管隨同扎好的測桿、保護(hù)管放入孔中，安放時(shí)應(yīng)小心以防把外護(hù)管擦壞。

3.2 灌 漿

測桿安裝結(jié)束后，在測桿上套上外護(hù)管。定位法蘭用膨脹螺栓把固定好后就可以開始注漿作業(yè)，按相應(yīng)的程序注漿到一定的高度即可。

3.3 傳感器的安裝與調(diào)試

灌漿結(jié)束后，等待孔內(nèi)漿凝固后，脫下測桿傷得保護(hù)罩，一邊讀取傳感器的讀數(shù)一邊用扳手調(diào)節(jié)并帽，一直擰到頻率讀數(shù)儀的讀數(shù)產(chǎn)生變化。并對(duì)傳感器的安裝初值作出預(yù)調(diào)以此類推直至余下的儀器安裝完畢，并記錄好每一只傳感器所編號(hào)對(duì)應(yīng)的測桿編號(hào)。記錄好輸出電纜芯線的顏色與傳感器編號(hào)，以便今后測量時(shí)區(qū)分傳感器所測點(diǎn)的深度。在護(hù)罩的端口擰上蓋板，并擰緊電纜接頭，做好防塵、防滲工作。

3.4 保 護(hù)

固定好外部輸出電纜并作出保護(hù)，最好在變位計(jì)上建一可靠的保護(hù)裝置（變位計(jì)在今后測量過程中不被損壞即可），該臺(tái)變位計(jì)即可投入使用。

4 土體內(nèi)部垂直監(jiān)測

4.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，根據(jù)高速公路邊坡監(jiān)測設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行體內(nèi)部垂直監(jiān)測點(diǎn)的布置，在各級(jí)邊坡頂在相應(yīng)位置布置分層沉降管。

4.2 儀器埋設(shè)

儀器埋設(shè)的定位工作可以通過全站儀完成，使用鉆機(jī)鉆孔至硬土層以下3.0m，沉降管和鉆孔之間的孔隙用中粗砂回填，在成孔過程中成孔傾斜度不能大于1.5%。再將封好底蓋的沉降管逐節(jié)下放，每個(gè)孔按間隔2m埋設(shè)相應(yīng)的觀測磁環(huán)個(gè)數(shù)。沉降環(huán)埋好后，待沉降管穩(wěn)定后用沉降儀測量一到兩次，對(duì)磁環(huán)的位置、數(shù)量進(jìn)行校對(duì)，同時(shí)用水準(zhǔn)儀對(duì)管口標(biāo)高進(jìn)行測量。對(duì)磁環(huán)進(jìn)行編號(hào)，將初始各個(gè)磁環(huán)至管口距離、管口標(biāo)高作為初始讀數(shù)記錄在表格里。

4.3 觀測方法

管口高程用水準(zhǔn)儀計(jì)算得出后，計(jì)算出各沉降環(huán)初始標(biāo)高（管口以下各沉降環(huán)的深度再用沉降儀測出）。以后每次觀測時(shí)，水準(zhǔn)儀測出管口高程，用沉降儀測出管口以下各沉降環(huán)的深度，數(shù)據(jù)記錄在分層沉降觀測表內(nèi)，根據(jù)測得的深度與管口標(biāo)高算出各沉降環(huán)的即時(shí)標(biāo)高，通過標(biāo)高對(duì)比，計(jì)算出地表下不同土層的沉降值及壓縮量；觀測頻率與坡頂位移同步，并按經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的表格樣式及時(shí)提供數(shù)據(jù)報(bào)表給業(yè)主、監(jiān)理及施工單位。

5 裂縫監(jiān)測

本工程中，采用人工巡視進(jìn)行邊坡裂縫監(jiān)測。首先對(duì)每條裂縫的兩端、拐彎、中部和最寬處的兩側(cè)，進(jìn)行分條編號(hào)，設(shè)立成對(duì)觀測標(biāo)志，并編號(hào)；用鋼尺測定成對(duì)標(biāo)志間的距離，變換尺位兩次讀數(shù)，讀至0.5mm，其差值不應(yīng)大于1mm，裂縫的觀測周期，視裂縫的發(fā)展情況而定，一般每月觀測1次，當(dāng)裂縫發(fā)展較快時(shí)，應(yīng)增加觀測次數(shù)。把觀察到的裂縫的走向同位移監(jiān)測成果相對(duì)比，對(duì)出現(xiàn)裂縫的斷面要格外引起重視。裂縫標(biāo)志點(diǎn)的埋設(shè)應(yīng)符合相應(yīng)規(guī)范要求，裂縫的形狀、寬度應(yīng)測繪到監(jiān)測點(diǎn)平面布置圖上，從裂縫出現(xiàn)到觀測結(jié)束，應(yīng)施測3次裂縫平面圖。

6 結(jié)束語

在邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測中需要注意不管是在邊坡工程設(shè)計(jì)、地質(zhì)勘察，還是邊坡的穩(wěn)定性分析、施以及檢測等方面，都應(yīng)特別考慮到實(shí)際工作中的邊坡的特殊巖體結(jié)構(gòu)和受力特性而對(duì)待。

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作者簡介：田碩（1968-），本科，高級(jí)工程師，從事巖土工程領(lǐng)域的勘察、設(shè)計(jì)和管理工作。