段懿飛

[摘要]高速公路邊坡在施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象，在工期以及經(jīng)濟(jì)上影響極大，有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)人員傷亡。本文通過具體實(shí)例工程為依托，對(duì)廣東省某高速公路幾個(gè)典型高邊坡進(jìn)行了3-6次現(xiàn)場(chǎng)勘察、監(jiān)測(cè)，觀測(cè)獲取了相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的研究和分析能夠有效的防止邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)垮塌事故。在實(shí)際工程中使用效果良好，

[關(guān)鍵詞]高速公路；邊坡穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)

0前言

近年來全國(guó)迎來了高速公路建設(shè)的高峰期，同時(shí)也出現(xiàn)了不少高速公路施工過程中邊坡失穩(wěn)導(dǎo)致的嚴(yán)重安全生產(chǎn)事故，不僅在經(jīng)濟(jì)上造成了嚴(yán)重的損失，同時(shí)也造成了極大的社會(huì)影響。

高邊坡在施工期間會(huì)受到施工開挖影響，破壞原有的自然平衡狀態(tài)，另外受地表水和地下水等因素影響，使局部地質(zhì)條件逐漸惡化，造成高邊坡失穩(wěn)，雖然施工時(shí)采取一定的加固措施，但依然存在風(fēng)險(xiǎn)。因此如何有效防止高速公路邊坡施工過程中失穩(wěn)，成為了迫切需要解決的實(shí)際難題。通過對(duì)高速公路邊坡實(shí)時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，得到大量數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析識(shí)別，建立起一套預(yù)警的機(jī)制，當(dāng)識(shí)別到某些參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)，對(duì)施工單位進(jìn)行提醒，同時(shí)采用有效的加固措施，如果某些參數(shù)出現(xiàn)較大異常，分析得出不能進(jìn)行加固，則需要施工單位緊急撤離現(xiàn)場(chǎng)防止出現(xiàn)重大安全事故。

1研究對(duì)象與方法

本文通過對(duì)廣東省某高速公路K172+190-K182+650之間的幾個(gè)高邊坡進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，得到大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析，敏感性分析等數(shù)值分析手段。從而對(duì)高速公路邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)。

2工程概況

廣東省某高速全線共有兩個(gè)土建工程施工合同段，D標(biāo)段全長(zhǎng)42.212km。本合同段沿線地勢(shì)總體上東段低，西段高，東部以低山、丘陵為主，西部為中低山。依據(jù)設(shè)計(jì)文件，沿線存在多處高填方路堤邊坡和深挖方路塹邊坡，這些高邊坡在施工期間均有可能受施工開挖影響，破壞原有的自然平衡狀態(tài)，另外受地表水和地下水等因素影響，使局部地質(zhì)條件逐漸惡化，造成高邊坡失穩(wěn)，雖然施工時(shí)采取一定的加固措施，但依然存在風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)要求在施工期對(duì)高邊坡進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)以確保安全，因此D標(biāo)項(xiàng)目部專門成立監(jiān)測(cè)小組進(jìn)行高邊坡監(jiān)測(cè)工作。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目小組對(duì)廣佛D標(biāo)段的幾個(gè)典型高邊坡進(jìn)行了3～6次現(xiàn)場(chǎng)勘察、監(jiān)測(cè)，觀測(cè)獲取了相應(yīng)的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1號(hào)邊坡位于路線左側(cè)，處于路線樁號(hào)約K176+060-K176+165之間，為板巖碎石土質(zhì)（長(zhǎng)石巖）四級(jí)邊坡，最高處約為36米。巖性主要為粘土、粉質(zhì)粘、砂（礫）質(zhì)粘性土，砂及卵礫石，基巖主要是塊狀、較松散巖石，緊鄰葫蘆頂隧道，受隧道施工影響大。

2號(hào)邊坡位于路線左側(cè)，處于路線樁號(hào)約K172+890-K173+150之間，為高路堤填筑土質(zhì)五級(jí)邊坡，最高處約為41.5米?，F(xiàn)場(chǎng)勘察的過程中發(fā)現(xiàn)，邊坡坡腳已經(jīng)行妥善處理，第二、三、四級(jí)均已做好防護(hù)骨架，并局部進(jìn)行了植草綠化和防護(hù)。但坡面特別是坡腳有碎石散落現(xiàn)象，邊坡整體修整尚未完全到位，存在不同程度的工程隱患，應(yīng)繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行移動(dòng)變形、穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，以便隨時(shí)掌握邊坡的穩(wěn)定性情況。

通過對(duì)以上高邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)及變形趨勢(shì)的分析，以便在邊坡施工、公路運(yùn)營(yíng)過程中及時(shí)地提出預(yù)警。并據(jù)此采取相應(yīng)的加固、防護(hù)措施，避免邊坡進(jìn)一步發(fā)生失穩(wěn)、移動(dòng)、變形，甚至垮塌帶來更大的進(jìn)度、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)損失。

3監(jiān)測(cè)分析

3.1使用的設(shè)備

整個(gè)過程中采用的觀測(cè)儀器為高精度監(jiān)測(cè)全站儀TOPCON（拓普康）MSIAX，除使用以上全站儀外，為了更好、更有效地開展監(jiān)測(cè)工作，在監(jiān)測(cè)實(shí)施過程中還需配備以下一些主要的輔助設(shè)備和工具：反射棱鏡20個(gè)、棱鏡對(duì)中桿兩套、全站儀腳架一副、對(duì)講機(jī)一對(duì)。

3.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

3.2.1控制點(diǎn)的布設(shè)

高邊坡監(jiān)測(cè)過程中，監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)（測(cè)站點(diǎn)、控制點(diǎn)）可采用已知的高等級(jí)國(guó)家控制點(diǎn)，也可根據(jù)典型高邊坡的現(xiàn)場(chǎng)情況獨(dú)立設(shè)置固定的基準(zhǔn)點(diǎn)及后視定向點(diǎn)，獨(dú)立設(shè)站完成各邊坡所有變形點(diǎn)的觀測(cè)。本項(xiàng)目中采用原有設(shè)計(jì)和施工測(cè)量控制點(diǎn)作為監(jiān)測(cè)測(cè)站點(diǎn)。為盡量提高監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)精度，設(shè)置測(cè)站點(diǎn)時(shí)，需保證其點(diǎn)位（三維）中誤差應(yīng)在+2mm以內(nèi)。

3.2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

根據(jù)變形觀測(cè)方案，結(jié)合邊坡開挖、防護(hù)等施工進(jìn)度的情況，在實(shí)地布設(shè)了40多個(gè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。為了方便數(shù)據(jù)的管理和分析，工作組對(duì)布設(shè)的所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)一編號(hào)，編號(hào)的統(tǒng)一原則為：以每個(gè)邊坡的平臺(tái)級(jí)數(shù)為編號(hào)首位，以沿路線前進(jìn)方向每級(jí)平臺(tái)布設(shè)的測(cè)點(diǎn)序列編號(hào)為末位，中間用“一”相連，每個(gè)邊坡以其所在路線主線的段落號(hào)或所處段落中心樁號(hào)加以區(qū)分。

綜上所述對(duì)已實(shí)施監(jiān)測(cè)的典型高邊坡布點(diǎn)情況統(tǒng)計(jì)如表1。

3.3變形監(jiān)測(cè)分析

3.3.1點(diǎn)位測(cè)量誤差分析

在進(jìn)行邊坡變形分析之前，首先對(duì)觀測(cè)方案本身所能達(dá)到的點(diǎn)位測(cè)量精度做一個(gè)預(yù)估。監(jiān)測(cè)點(diǎn)位測(cè)量的誤差主要來自于以下三個(gè)方面：

1）儀器誤差：因變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)的距離大概在200米左右，根據(jù)MSlAX高精度全站儀的測(cè)距標(biāo)稱精度以及測(cè)角的精度可推導(dǎo)估算，使用該儀器觀測(cè)變形點(diǎn)位時(shí)，儀器本身所產(chǎn)生的點(diǎn)位中誤差約為±1.5毫米：

2）觀測(cè)誤差：在觀測(cè)的時(shí)候因眼睛分辨率的局限性導(dǎo)致瞄準(zhǔn)的誤差、全站儀對(duì)中整平的誤差以及后視定向時(shí)棱鏡對(duì)中桿的對(duì)中誤差等的影響，據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算可得，觀測(cè)者在進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量時(shí)的觀測(cè)誤差約為±1.5毫米：

3）外界環(huán)境的影響：由于觀測(cè)過程中外界風(fēng)力、天氣溫度變化、空氣能見度的影響等一些因素的影響，依據(jù)公式和經(jīng)驗(yàn)可以推導(dǎo)出，以上影響所導(dǎo)致的誤差約為±1.0毫米。

據(jù)此，再考慮到其它一些因素的影響，可以得出本次所采用的觀測(cè)方案所測(cè)得的點(diǎn)位（三位坐標(biāo)值），其測(cè)量的誤差約為±3-4毫米。另外變形點(diǎn)的高程除受以上誤差影響以外，還受到儀器高量取、豎直角測(cè)量等因素的綜合影響，因此高程測(cè)量的誤差要比點(diǎn)位（平面）的誤差要稍大一點(diǎn)，約為±4-5毫米。

3.3.2邊坡變形分析

通過對(duì)數(shù)據(jù)處理之后建立的三維變形圖如圖1、圖2、圖3。

3.3.3變形監(jiān)測(cè)結(jié)論

通過比對(duì)集成邊坡現(xiàn)狀幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)可以看出，施工與設(shè)計(jì)基本吻合，為邊坡的穩(wěn)定提供了可靠保障?？梢缘贸鼋Y(jié)論。文中的兩個(gè)典型高邊坡未有明顯失穩(wěn)現(xiàn)象存在，狀態(tài)保持穩(wěn)定。

4建議

總結(jié)本文相關(guān)的邊坡穩(wěn)定性研究，在完成基本工作的同時(shí)，依舊存在下述問題，建議在日后的同類型工程中得以改進(jìn)。

1）點(diǎn)位監(jiān)測(cè)源數(shù)據(jù)采集工作有待進(jìn)一步加強(qiáng)，從隧道處邊坡的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)明顯可以看出，數(shù)據(jù)存在明顯分群，未能有效消除系統(tǒng)誤差帶來的影響：

2）監(jiān)測(cè)控制點(diǎn)的埋設(shè)要定期復(fù)核，點(diǎn)位一定要埋設(shè)于施工影響范圍之外：

3）隨著監(jiān)測(cè)工作量的增大，建議按月制定合理適時(shí)的外業(yè)觀測(cè)計(jì)劃，以確保監(jiān)測(cè)工作全局順利開展。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]