公路施工中边坡稳定性监测的应用范文

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摘要：汶马高速位于“5•12”汶川大地震的重灾区，其中主线桩号K121＋435～K121＋610段路基右侧边坡受地震影响，地形切割剧烈，边坡岩体破碎，裂隙较发育，路基开挖后易出现顺基岩面的滑动以及覆盖层本身的侧向卸荷滑塌。文中介绍了利用抗滑桩及框架梁监测边坡稳定性的方法，可为路基开挖施工提供依据。

关键词：地震灾区；高边坡；稳定性监测

滑坡是高速公路工程建设，特别是山区高速公路施工中经常遇到的一种自然灾害。大型的滑坡灾害可以使交通中断，河流堵塞，造成极大的生命财产损失，因此滑坡的治理以及监测具有重要的意义。汶马高速主线K121＋435～K121＋610段右侧边坡为地震形成的滑坡堆积体，为避免路基开挖施工对边坡的扰动，设计在挖方坡脚设置预应力锚索抗滑桩，边坡采用锚索框架梁进行加固处理。本文通过介绍抗滑桩及框架梁锚索预应力的监测方法及其监测结果的分析，判断边坡的稳定性，为路基开挖施工提供依据，为同类工程提供参考。

1工程概况

汶马高速主线K121＋435～K121＋610段路基位于杂谷脑河左岸，见图1。河谷呈V字型，谷深坡陡，地形陡峭。路基右侧边坡覆盖层为崩坡积碎石土和块石土，结构不均，局部块石、碎石富集，见图2；下伏基岩为变质砂岩，受构造影响强烈，岩体卸荷裂隙发育，多被切割成块状，基岩面倾斜角约40°，路基开挖后易出现顺基岩面的滑动及覆盖层本身的侧向滑塌。因此，必须对该边坡防护工程进行稳定性监测，以确保路基开挖施工的安全。

2边坡稳定性监测

2．1边坡稳定性监测原理

通过监测抗滑桩在边坡推力作用下可能发生的位移及扭转情况，及时预报施工后抗滑桩的位移情况，结合土压力的压力分析以及框架梁锚索拉力监测，进而分析边坡的变形发展状况。

2．2监测内容

为了掌握边坡坡体的稳定状态，以及抗滑桩的受力和位移情况，检测已施工完成的抗滑桩桩身内力、桩身位移、框架梁预应力锚索应力变化情况，进而为综合分析边坡的变形和发展状况提供依据。从现场已经施工的36根抗滑桩及框架梁中选择了2根典型抗滑桩作为监测体实施了监测。

2．3现场监测

2．3．1断面测点布置主线桩号K121＋490处断面，为抗滑桩－锚索（杆）框架加固边坡，上部为锚索框架梁，下部为抗滑桩。抗滑桩桩身长度为32m，悬臂段长18m。现场对14号、16号抗滑桩分别进行监测。传感器布置类型及位置见图3，试验所需传感器数量及预估费用见表1。图4为K121＋490监测断面全景图，可以看出此时锚索框架梁和抗滑桩的整体分布情况。

2．3．2监测程序对边坡的监测程序说明如下：（1）将抗滑桩开挖到可以埋设监测仪器的位置时，进行监测仪器的埋设；（2）在进行路基开挖的同时，对抗滑桩及框架梁进行监测，满足稳定标准时继续进行施工，不满足标准则停止施工；（3）边坡支护完毕后对边坡继续进行稳定监测，可以以此评价加固措施和加固效果，满足标准后则停止观测。

2．3．3现场测点安装及注意事项监测采用振弦式钢筋应力计对抗滑桩桩内不同位置截面处的纵向受力钢筋的应力进行监测，根据混凝土与钢筋的变形协调假定，推算得到抗滑桩桩截面的弯矩，分析桩截面弯矩随着路基开挖施工的变化规律。采用土压力盒测量抗滑桩桩体周围土压力。土压力是抗滑桩周围土体介质传递给抗滑桩的水平力，土压力的大小直接决定着抗滑桩的稳定性，因此，对抗滑桩进行土压力监测可以为抗滑桩及边坡的安全性、稳定性的确定提供依据，以便及时采取相应的措施保证施工安全。钢筋计及土压力盒现场埋设照片见图5。锚索测力计埋设在钢垫板和锚板之间，钢垫板直接搁置在混凝土梁上，锚索和地梁施工完成之后才能安装，包括测力计就位、数据采集电缆的保护、锚索张拉锁定和封锚等工序。锚索测力计埋设示意图及现场安装见图6。

3监测结果及分析

3．1钢筋应力监测

14号抗滑桩的主筋共安装了30只测力计，临空侧为15只，从上往下间隔3m依次编号为14号－W1～14号－W15；靠山侧为15只，从上往下间隔3m依次编号为14号－N1至14号－N15。16号抗滑桩钢筋计布置同14号抗滑桩。具体的监测成果数据见图7～图10。可以看出，路基开挖、框架锚索梁施工、下雨下雪等因素都对桩身的应力变化有明显的影响。影响最大的是抗滑桩浇筑完成3个月后不断的雨雪天气的作用。这是由于此边坡为碎屑堆积体，雨雪产生的水对散粒体边坡的影响尤为明显。此时施工风险较大，应停止路基开挖施工，确保安全。

3．2土压力监测

在14号和16号抗滑桩靠山侧和临空侧各布置6个土压力盒。为取得可靠的土压力数据，直接将土压力盒安装在抗滑桩外表面，直接测量墙体与填土的接触应力。具体监测数据见图11～图14。从监测数据可以看出，与钢筋应力一样，框架锚索梁施工、下雨下雪等因素都对桩身的土压力变化有明显的影响。在雨雪天气开挖路基，施工风险较大，应停止施工，以确保安全。

3．3框架梁锚索应力监测

框架梁锚索预应力随着抗滑桩一侧路基的开挖、桩的变形而产生变化。对锚索拉力进行监测，可以确定开挖过程对框架梁的影响，从而判断边坡的稳定性。为合理确定锚索拉力设计值并进行校核，采用三弦式锚索测力计对锚索预应力进行测试，见图15和图16。图17给出的是锚索测力计监测值的变化情况。锚索预应力快速下降，主要是因为该边坡为碎屑岩土体，在强大的预应力作用下，岩土体内部不断被压密，使得这一阶段锚索预应力损失较大。但是在其后一段时间内，锚索预应力变化较为缓慢且拉力值趋于收敛。监测数据表明，这一段时间内边坡处于稳定状态，可以进行路基开挖施工。

4监测结果总结

通过目前对抗滑桩及锚索框架梁的检测，发现在出现雨雪天气和路基开挖之前，抗滑桩和框架梁工作正常。但是在路基开挖施工开始之后，钢筋内力以及抗滑桩周围土体压力都发生了不同程度的变化，表明路基开挖对于边坡具有较大的扰动。天气晴好时边坡处于稳定状态，但在雨雪天气时桩身内力及周围土压力变化都较为明显。建议此时应停止路基开挖施工，确保安全。

5结语

本文通过对典型断面边坡稳定性情况进行的持续监测，基本掌握了汶马高速公路K121＋435～K121＋610段路基边坡变形与发展规律，并根据监测情况对坡体稳定性进行了评价，依据监测结果采取了相应的施工措施。采用抗滑桩钢筋应力监测、土压力监测、锚索框架梁预应力监测等技术手段，对区域内边坡稳定性做出了判断，为施工生产提供了有效的依据，确保了边坡施工的稳定性及路基开挖的安全性，希望能为同类型工程提供参考。

作者：程俊 孙良 单位：中交一公局第六工程有限公司