陳川 包毅輝

作者簡(jiǎn)介：陳?川（1982—），高級(jí)工程師，主要從事巖土工程勘察設(shè)計(jì)工作。

文章旨在通過(guò)全過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)從裂縫監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)等方面入手，對(duì)邊坡的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和分析，提出針對(duì)性的治理措施，為邊坡施工設(shè)計(jì)優(yōu)化提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。分析結(jié)果表明：第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)后，部分裂縫張開(kāi)得到抑制，但局部仍有較大裂縫和次生裂縫，邊坡穩(wěn)定性有進(jìn)一步惡化的風(fēng)險(xiǎn)，需要采取更有效的措施；邊坡變形主要以牽引滑動(dòng)變形為主，主要區(qū)域位于2-2和7-7監(jiān)測(cè)剖面所在坡體，局部發(fā)生淺層滑塌，需要加強(qiáng)該區(qū)域的監(jiān)測(cè)和防護(hù)。研究證明全過(guò)程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋有利于實(shí)際工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

路塹高邊坡；坍塌失穩(wěn)；全過(guò)程監(jiān)測(cè)；治理措施

U418.5+2A100345

0?引言[HJ1.8mm]

我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施的迅速發(fā)展，高速公路等重要交通干線的建設(shè)成為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵舉措。然而，由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及氣候變化等因素的影響，高速公路建設(shè)中常常會(huì)面臨邊坡穩(wěn)定性等地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。

當(dāng)前，對(duì)于高速公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究。在實(shí)際工程中，主要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，其監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和信息的多維度更有利于獲得全面的信息和及早識(shí)別問(wèn)題，并為科學(xué)研究提供數(shù)據(jù)支持和驗(yàn)證。目前，廣泛應(yīng)用的監(jiān)測(cè)手段包括三維激光掃描［1］、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)［2］、無(wú)人機(jī)遙感［3］、GPS測(cè)量［4-5］等技術(shù)。費(fèi)漢強(qiáng)等［6］基于全球定位測(cè)量技術(shù)，建立和完善了邊坡位移實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全球定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并建立了四級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制；張龍等［7］通過(guò)采用北斗衛(wèi)星、地下液位計(jì)、裂隙計(jì)等物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)建立一套全天候、全方位的公路工程邊坡智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；李時(shí)宜等［8］開(kāi)發(fā)了用于分布式布里淵光纖傳感的光纖傳感結(jié)構(gòu)，提高光纜對(duì)局部變形的耐受度和應(yīng)變監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度；趙謙等［9］提出了一種基于條紋投影和二維主成分分析的邊坡監(jiān)測(cè)方法，有效地監(jiān)測(cè)到邊坡的虛警；Di等［10］提出了一種基于北斗系統(tǒng)的邊坡監(jiān)測(cè)智能預(yù)警系統(tǒng)，進(jìn)一步降低了災(zāi)害的虛警率；Preston［11］通過(guò)攝影測(cè)量提供了用于非活動(dòng)礦山邊坡的非接觸式3D邊坡變形評(píng)估方法；Cho等［12］使用無(wú)人駕駛飛行器和空中三角測(cè)量解決了土地蠕變和微小位移等難以監(jiān)測(cè)的問(wèn)題；Zheng等［13］采用光纖布拉格光柵傳感技術(shù)，自行設(shè)計(jì)了一種測(cè)斜儀，用于測(cè)量斜坡的內(nèi)部位移。

賀巴高速公路作為廣西重要的交通樞紐，地勢(shì)陡峭，地質(zhì)情況復(fù)雜，其高邊坡區(qū)域發(fā)生坍塌失穩(wěn)的情況引起了極大關(guān)注。因此，有必要對(duì)賀巴高速某路塹高邊坡的坍塌失穩(wěn)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究和治理，以保障交通運(yùn)輸?shù)陌踩涂沙掷m(xù)發(fā)展。本文旨在通過(guò)全過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)從裂縫監(jiān)測(cè)、深部位移監(jiān)測(cè)等方面入手，對(duì)邊坡的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和分析，提出針對(duì)性的治理措施，為賀巴高速公路的邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和有力保障。

1?工程背景

1.1?工程地質(zhì)

廣西賀巴高速某邊坡屬構(gòu)造剝蝕中低山地貌，地形起伏較大，自然斜坡坡度約15°～30°，植被茂密，自然邊坡穩(wěn)定性較好，邊坡表面未見(jiàn)滑坡、崩塌現(xiàn)象。

根據(jù)鉆探及地質(zhì)調(diào)繪揭示，邊坡表層覆蓋第四系坡殘積粉質(zhì)黏土混碎石，局部為碎石層。粉質(zhì)黏土混碎石層呈硬塑狀，厚度約1～3 m；碎石層呈稍密狀，厚度6.0～7.5 m；下伏基巖巖性為泥質(zhì)砂巖，中厚層狀構(gòu)造為主，局部夾薄層狀，強(qiáng)～中風(fēng)化為主，巖質(zhì)較軟，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，層厚約1.0～4.9 m，以下為中風(fēng)化層，局部為中風(fēng)化泥質(zhì)灰?guī)r。根據(jù)地質(zhì)調(diào)繪成果，測(cè)得邊坡開(kāi)挖后揭露的基巖露頭巖層產(chǎn)狀為33°/NW∠19～26°，節(jié)理J1：318°/SW∠88°、J2：214°/SE∠62°，J3：127°/NE∠74°，節(jié)理裂隙多呈陡傾角狀，裂隙多呈微張型，隙寬1～5 mm，隙面較平直、較粗糙，無(wú)充填。邊坡區(qū)測(cè)得巖層產(chǎn)狀及結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)如表1所示。

1.2?原設(shè)計(jì)方案

邊坡原設(shè)計(jì)方案為一、二級(jí)邊坡按1∶1的坡比開(kāi)挖，三～五級(jí)邊坡按1∶1.25的坡比開(kāi)挖，坡間設(shè)置1.5 m寬的坡間平臺(tái)，坡面采用錨桿（索）+格梁進(jìn)行錨固，并采用基材噴播植草綠化。

邊坡于2020年6～12月期間進(jìn)行開(kāi)挖施工。當(dāng)完成三、四級(jí)邊坡的錨桿（索）+格梁的施工，并進(jìn)行二級(jí)邊坡的錨桿（索）+格梁的施工，坡面發(fā)育不同程度的裂縫，裂縫主要集中在K0+880～K1+000以及K1+300～K1+400區(qū)域。因此，在2020年12月開(kāi)始對(duì)邊坡進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)。

2?設(shè)計(jì)方案優(yōu)化

2.1?第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

邊坡出現(xiàn)裂縫后對(duì)邊坡兩側(cè)裂縫集中區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后K0+820～K1+030和K1+270～K1+450段一、二級(jí)邊坡按1∶1.25的坡比開(kāi)挖，其余以上邊坡均按1∶1.5的坡比開(kāi)挖，坡間設(shè)置2 m寬的坡間平臺(tái)，坡面采用基材噴播植草綠化。其余K1+030～K1+270段按原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。

邊坡于2021年1月下旬開(kāi)始按第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案對(duì)K0+820～K1+030和K1+270～K1+450段邊坡進(jìn)行開(kāi)挖施工，至4月份已基本完成開(kāi)挖。按第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案施工后，邊坡各里程段均出現(xiàn)不同程度的滑塌破壞，尤其是大樁號(hào)側(cè)邊坡破壞更嚴(yán)重，發(fā)展更迅速。

2.2?第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

針對(duì)原設(shè)計(jì)方案及優(yōu)化設(shè)計(jì)方案施工開(kāi)挖后出現(xiàn)的問(wèn)題，2021年9月對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行第二次優(yōu)化。K0+820～K0+950段維持目前開(kāi)挖狀態(tài)，坡面采用掛鐵絲網(wǎng)噴播植草綠化防護(hù)；K0+950～K0+990段坡率變更為1∶1.75，第一級(jí)平臺(tái)寬20 m卸載滑塌體，第一至四級(jí)坡設(shè)置錨桿格梁加固，坡面掛鐵絲網(wǎng)噴播植草綠化防護(hù)；K1+010～K1+160段坡率變更為1∶1.5，坡腳設(shè)混凝土擋墻，第一至五級(jí)坡設(shè)置錨桿格梁加固，坡面采用掛網(wǎng)噴混凝土封閉或掛鐵絲網(wǎng)噴播植草綠化防護(hù)；K1+160～K1+300段第一級(jí)坡設(shè)置抗滑樁支擋+錨索錨固，第二至三級(jí)坡設(shè)置錨索格梁加固，第四至五級(jí)坡按原設(shè)計(jì)施工錨桿格梁，坡面及格梁間采用掛鐵絲網(wǎng)噴播植草綠化；K1+310～K1+480段第一級(jí)坡設(shè)混凝土擋墻，坡率根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)將滑塌體清除干凈為準(zhǔn)。

邊坡于2021年9月下旬開(kāi)始按第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案開(kāi)挖施工，至2022年1月已經(jīng)基本完成施工。按第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案施工后，K0+812～K1+000段坡面平臺(tái)及格梁出現(xiàn)裂縫，12月份在一級(jí)寬平臺(tái)實(shí)施堆載反壓；K1+160～K1+310段在卸載樁前土后，抗滑樁樁身及一、二級(jí)坡平臺(tái)出現(xiàn)裂縫，隨后回填樁前土堆載反壓；K1+310～K1+480段發(fā)生兩次小規(guī)模局部淺層滑塌，目前正在處治中。

3?全過(guò)程監(jiān)測(cè)

3.1?監(jiān)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)《公路滑坡防治設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T 3334-2018）［14］，本項(xiàng)目邊坡防治工程安全等級(jí)為一級(jí)。針對(duì)該邊坡的基本情況，采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)結(jié)合的技術(shù)手段。由于該邊坡歷經(jīng)兩次優(yōu)化設(shè)計(jì)，可將監(jiān)測(cè)周期大致分成三個(gè)階段：（1）開(kāi)展監(jiān)測(cè)至第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)施工前（2020-12-01至2021-01-31）；（2）第一次優(yōu)化設(shè)計(jì)施工至第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)施工前（2021-02-01至2021-09-30）；（3）第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)施工至今（2021-10-01至2022-03-31）。每個(gè)階段的監(jiān)測(cè)內(nèi)容與監(jiān)測(cè)方法如表2所示。本文主要從裂縫監(jiān)測(cè)和深部位移監(jiān)測(cè)對(duì)邊坡坍塌失穩(wěn)進(jìn)行分析。

3.2?監(jiān)測(cè)網(wǎng)、測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)和邊坡現(xiàn)狀，布設(shè)7條監(jiān)測(cè)斷面，以監(jiān)測(cè)線為主形成邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并開(kāi)展地表巡查等手段補(bǔ)充邊坡監(jiān)測(cè)資料。監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)設(shè)計(jì)方案及施工情況動(dòng)態(tài)調(diào)整，三個(gè)階段的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置見(jiàn)下頁(yè)表3。

4?結(jié)果與分析

本文采用了多種監(jiān)測(cè)方法，但裂縫監(jiān)測(cè)和深部位移監(jiān)測(cè)對(duì)于滑坡安全預(yù)警、滑面位置標(biāo)定和穩(wěn)定狀態(tài)評(píng)估最為有效，因此主要從裂縫和深部位移兩個(gè)方面對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

4.1?裂縫監(jiān)測(cè)

在階段一和階段二分別布置有3個(gè)裂縫變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，階段三未布置有裂縫變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。各階段裂隙計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4和圖1。

由表4和圖1可知：

階段一裂縫LF2、LF4、LF5的變形以寬度增加為主，邊坡處于滑面裂縫進(jìn)一步貫通拉寬階段。裂縫在牽引變形作用下有持續(xù)加深、加寬的趨勢(shì)，并在坡體形成和積蓄足夠的臨空條件下繼續(xù)牽引坡體后緣出現(xiàn)新的拉張裂縫，如此循環(huán)往復(fù)，逐漸形成多層級(jí)，多梯次的拉張裂縫，進(jìn)而對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成決定性影響。

階段二LF19、LF21無(wú)明顯變化，LF22的寬度、長(zhǎng)度均有明顯增加，且新增數(shù)條次生裂縫，該裂縫崩解發(fā)育仍在加劇累積。這主要和邊坡巖性特征有關(guān)，該裂縫區(qū)域主要為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖反復(fù)受雨水浸泡干濕循環(huán)作用的影響，使其崩解速度進(jìn)一步加快，隨著LF22的變形發(fā)展，裂縫的切割深度逐漸增大、寬度逐漸增寬，形成足夠的臨空條件，將會(huì)進(jìn)一步牽引后緣坡體的變形，進(jìn)而對(duì)邊坡穩(wěn)定性造成直接影響。

4.2?深部位移監(jiān)測(cè)

由于不同監(jiān)測(cè)階段所布設(shè)的深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同，故將深部位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分為三個(gè)階段。

4.2.1?階段一

選取典型的2-2和7-7監(jiān)測(cè)剖面對(duì)滑坡的滑動(dòng)面進(jìn)行分析，其典型深部測(cè)斜數(shù)據(jù)如圖2～3所示。

K0+812～K1+000段2-2監(jiān)測(cè)剖面出現(xiàn)雙層滑動(dòng)變形如圖2（b），2-CX4的累積變形量大于2-CX3的累積變形量，故該段變形屬于牽引滑動(dòng)變形?；姊俜逯道鄯e變形10.78～14.95 mm，峰值平均變形速率0.36～0.41 mm/d；滑面②峰值累積變形3.21～13.67 mm，峰值平均變形速率0.07～0.33 mm/d。階段一邊坡深部位移處于極低速～低速變形階段。

K1+310～K1+480段7-7監(jiān)測(cè)剖面出現(xiàn)單層滑動(dòng)變形如圖2（d、e），7-CX2的累計(jì)變形量大于7-CX1的累計(jì)變形量，故該段變形也屬于牽引滑動(dòng)變形?；娣逯道鄯e變形101.00～107.49 mm，峰值平均變形速率4.04～5.97 mm/d。本段邊坡深部位移處于中高速～高速變形階段。

4.2.2?階段二

選取典型的4-4監(jiān)測(cè)剖面對(duì)滑坡的滑動(dòng)面進(jìn)行分析，其典型深部測(cè)斜數(shù)據(jù)如圖4所示。

K1+000～K1+160段4-4監(jiān)測(cè)剖面在本階段前期出現(xiàn)單層滑動(dòng)變形，滑面峰值累積變形12.23 mm，峰值平均變形速率0.35 mm/d。本段邊坡深部位移處于間歇性的極低速變形階段。

4.2.3?階段三

經(jīng)過(guò)兩次設(shè)計(jì)變更對(duì)滑坡進(jìn)行處治后，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，深層測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果表明滑面累計(jì)變形量明顯降低，最大為15.15 mm，變形速率為0.01～0.37 mm/d，邊坡中下部淺層處于極低速變形階段。其中最大累計(jì)變形量和變形速率出現(xiàn)在2-2監(jiān)測(cè)剖面中，其累積位移-深度-時(shí)間曲線和斷面見(jiàn)圖5。

5?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)全過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)賀巴高速公路某路塹高邊坡的坍塌失穩(wěn)現(xiàn)象進(jìn)行深入研究和治理。研究過(guò)程分為三個(gè)階段，主要以裂縫和深部位移監(jiān)測(cè)結(jié)果為依據(jù)，對(duì)邊坡的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤和分析。主要得出結(jié)論如下：

（1）通過(guò)裂縫監(jiān)測(cè)可知，裂縫以拉張裂縫為主。在第一階段過(guò)程中，邊坡裂縫持續(xù)拉寬加深，呈現(xiàn)多層級(jí)、多梯次的拉張裂縫發(fā)展趨勢(shì)，加劇了邊坡穩(wěn)定性的惡化。到了第二階段，邊坡經(jīng)過(guò)初步的優(yōu)化設(shè)計(jì)后，部分裂縫已無(wú)明顯變化，但淺層部位仍然存在寬度和長(zhǎng)度持續(xù)增長(zhǎng)的裂縫，并新增數(shù)條次生裂縫，進(jìn)一步降低了邊坡穩(wěn)定性。因此，進(jìn)行第二次優(yōu)化設(shè)計(jì)是有必要的。

（2）邊坡變形主要以牽引滑動(dòng)變形為主。在第一階段過(guò)程中，邊坡變形主要位于2-2和7-7監(jiān)測(cè)剖面，分別為雙層滑動(dòng)變形和單層滑動(dòng)變形，且7-7剖面處

于中高速變形階段；第二階段時(shí)，兩處剖面仍出現(xiàn)不同程度的滑塌破壞；第三階段時(shí)，2-2剖面變形速率加快，因此，2-2剖面的坡體需要及時(shí)治理，并加強(qiáng)防護(hù)。

（3）裂縫監(jiān)測(cè)、深度位移監(jiān)測(cè)和巡查等監(jiān)測(cè)方法相結(jié)合的高邊坡全過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)時(shí)地捕捉到施工過(guò)程中的任何異常變化，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析和反饋，對(duì)工程優(yōu)化提供決策支持。

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