大規(guī)模連片式邊坡治理原則及其監(jiān)測技術(shù)研究 ①

譚玉強(qiáng)

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引 言

我國西部山區(qū)地形地貌復(fù)雜，使得在山區(qū)進(jìn)行高速公路等工程建設(shè)時(shí)，不可避免的出現(xiàn)邊坡滑塌、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。目前國內(nèi)外地災(zāi)行業(yè)工作者對于邊坡邊坡滑塌、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害治理及監(jiān)測方面已經(jīng)有著較深的研究[1-8]，但通過文獻(xiàn)調(diào)研及自身工作經(jīng)驗(yàn)來看，邊坡的治理大多局限在單個(gè)邊坡的范圍內(nèi)，對于大規(guī)模連片式的邊坡治理設(shè)計(jì)較少，而大規(guī)模連片式邊坡在西部山區(qū)分布較多且治理成本較高、工期較長，成為困擾工程建設(shè)單位的主要難題之一，眼鑒于此，依托都勻北站南延線邊坡治理工程，開展大規(guī)模連片式邊坡治理原則及其監(jiān)測技術(shù)研究。

1 工程概況

依托工程位于都勻市沙包堡辦事處茶園村木表河至劍江村班莊一帶，為低山溝谷地貌，地形起伏較大，測區(qū)海拔高程810.60～1204.50m，該段線路通過地面高程851.85～890.14m。測區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，附近分布旱地、水田，果園經(jīng)濟(jì)林、荒草地及居名點(diǎn)等。DK36+552.34～DK37+430段主要以挖方路塹形式通過，局部為填方，軸線最大挖深約為36.29m，右側(cè)最大邊坡高約65.6m；填方段軸線最大填方高度約為15.0m，形成的填方路堤最大坡高約為19.7m。其中從DK35+552.34～DK37+430段為都勻北站站場范圍，長1.88km.。測區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)體主要為堆積體、泥石流、順層、巖溶及不穩(wěn)定斜坡。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪、鉆探及物探成果，結(jié)合路基設(shè)計(jì)斷面，測段內(nèi)土質(zhì)邊坡6段，巖質(zhì)邊坡1段，巖土混合邊坡2段，軸線最大填高約15.0m，左側(cè)形成最大填方邊坡高19.7m。最大挖深約36.3m，右側(cè)形成最大挖方邊坡高約65.6m。沿線地質(zhì)災(zāi)害分布如圖1所示。

圖1 沿線地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布

2 破壞模式分析

場區(qū)為山麓斜坡，覆蓋層厚，目前坡體基本穩(wěn)定，無開裂變形跡象。若邊坡開挖后，坡體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，其應(yīng)力出現(xiàn)重分布，同時(shí)，遇降雨、尤其是持續(xù)強(qiáng)降雨或暴雨作用，地表水沿坡面和后側(cè)巖土界面下滲，不僅增加了坡體重量，而且促使土巖接觸面進(jìn)一步軟化、泥化，c、φ值降低，一旦超過臨界值，坡體向臨空面發(fā)生剪切滑動(dòng)破壞。場區(qū)內(nèi)邊坡破壞模式分析如圖2所示。

圖2 場區(qū)內(nèi)邊坡破壞模式分析

3 場區(qū)內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測

根據(jù)場區(qū)內(nèi)重點(diǎn)構(gòu)筑物及人群分布，在確保人民生命財(cái)產(chǎn)安全的前提下，依據(jù)相關(guān)規(guī)范將場區(qū)內(nèi)可能存在的風(fēng)險(xiǎn)做以下預(yù)測。

1) 都勻北站附近：火車站附近邊坡，滑動(dòng)邊界不具體，若處治措施不當(dāng)，坡體失穩(wěn)，將威脅、影響施工和營運(yùn)。

2) 居民區(qū)：由于場區(qū)內(nèi)邊坡有滑移可能，威脅木表寨村民生命財(cái)產(chǎn)安全。

3) 中原建材城及外環(huán)西路。場區(qū)內(nèi)邊坡均為路塹邊坡施工，邊坡的不穩(wěn)定性將影響中原建材城及外環(huán)西路的建設(shè)。

4 邊坡治理

4.1 工程分區(qū)

考慮到場區(qū)內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測情況，現(xiàn)場邊坡的穩(wěn)定性情況、保障場區(qū)內(nèi)居民生命財(cái)產(chǎn)安全及附近工程建設(shè)不受影響的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)單位將沿線邊坡進(jìn)行分類，按穩(wěn)定性、影響范圍等因素劃分為粉紅色區(qū)域(重點(diǎn)防護(hù)區(qū))、橙色區(qū)域(次重點(diǎn)防護(hù)區(qū))、綠色區(qū)域(一般防護(hù)區(qū))三類，采用分段防治，分區(qū)防治的策略進(jìn)行場區(qū)內(nèi)邊坡防治。場區(qū)內(nèi)邊坡劃分如圖3所示。

圖3 場區(qū)內(nèi)邊坡工程防治分區(qū)圖

4.2 防治措施

粉紅色區(qū)域(重點(diǎn)防護(hù)區(qū))。該區(qū)域邊坡高度較高穩(wěn)定性差，滑移可能性大且影響范圍廣，因此在進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行著重考慮。場區(qū)內(nèi)粉紅色區(qū)域邊坡采用抗滑樁(錨索樁或樁板墻)加截排水溝進(jìn)行防護(hù)。

橙色區(qū)域(次重點(diǎn)防護(hù)區(qū))。該區(qū)域邊坡高度較高穩(wěn)定性較差，滑移可能性較大且影響范圍較廣，進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)均采用框架錨桿(錨索)加截排水溝進(jìn)行防護(hù)。

綠色區(qū)域(一般反防護(hù)區(qū))。該區(qū)域邊坡高度較低，穩(wěn)定性較好且影響范圍不大，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一般采用坡腳設(shè)擋墻進(jìn)行支擋的方式進(jìn)行加固。

圖4 衛(wèi)星定位監(jiān)測基站

圖5 自動(dòng)化深部位移加測孔

圖6 地表自動(dòng)化監(jiān)測機(jī)器人

5 邊坡監(jiān)測

由于場區(qū)內(nèi)邊坡較多且呈集中連片式，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全及不影響其他工程建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)度，項(xiàng)目根據(jù)工程防治分區(qū)，針對性的選取了邊坡監(jiān)測措施。

對于粉紅色區(qū)域(重點(diǎn)防護(hù)區(qū))，由于該區(qū)域邊坡影響范圍較大，風(fēng)險(xiǎn)較高，對于該類邊坡，采用衛(wèi)星定位監(jiān)測(圖4)、自動(dòng)化深部位移監(jiān)測(圖5)、TM30機(jī)器人地表監(jiān)測(圖6)、拉線位移計(jì)進(jìn)行全方位監(jiān)測(圖7)、抗滑樁分布式光纖監(jiān)測(圖8)、數(shù)據(jù)采集中心(圖9)。

圖7 拉線位移計(jì)

圖8 分布式光纖監(jiān)測布置圖

圖9 數(shù)據(jù)采集中心

對于橙色區(qū)域(次重點(diǎn)防護(hù)區(qū))，項(xiàng)目針對該邊坡采用自動(dòng)化深部位移監(jiān)測、TM50機(jī)器人地表監(jiān)測及拉線位移計(jì)進(jìn)行監(jiān)測。

對于綠色區(qū)域(一般反防護(hù)區(qū))，考慮到該類邊坡穩(wěn)定性較好，影響范圍較小，項(xiàng)目決定對該類邊坡應(yīng)加強(qiáng)巡視，注意坡腳支擋結(jié)構(gòu)的變形及坡面裂縫的發(fā)育情況。

監(jiān)測數(shù)據(jù)可直接上傳至邊坡自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)中(圖10)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目監(jiān)測工作的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化。

圖10 邊坡自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)

6 結(jié) 語

依托都勻北站南延線邊坡治理工程，開展大規(guī)模連片式邊坡治理原則及其監(jiān)測技術(shù)研究，得到以下結(jié)論:

1) 對于大規(guī)模連片式邊坡治理工程，不能按照傳統(tǒng)單個(gè)邊坡的治理方式進(jìn)行防護(hù)治理，應(yīng)將其中邊坡進(jìn)行統(tǒng)籌考慮。

2)引入邊坡風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測的理念將依托工程邊坡劃分為重點(diǎn)防護(hù)區(qū)、次重點(diǎn)防護(hù)區(qū)和一般防護(hù)區(qū)，使得在邊坡治理過程中有主有次，即可保障工程項(xiàng)目順利進(jìn)行。

3) 依據(jù)邊坡等級劃分，項(xiàng)目采取了針對性的邊坡治理措施和監(jiān)測措施，取得了較好的效果。