公路施工中邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測的應用范文
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摘要：汶馬高速位于“5•12”汶川大地震的重災區(qū)，其中主線樁號K121＋435～K121＋610段路基右側邊坡受地震影響，地形切割劇烈，邊坡巖體破碎，裂隙較發(fā)育，路基開挖后易出現(xiàn)順基巖面的滑動以及覆蓋層本身的側向卸荷滑塌。文中介紹了利用抗滑樁及框架梁監(jiān)測邊坡穩(wěn)定性的方法，可為路基開挖施工提供依據(jù)。
關鍵詞：地震災區(qū)；高邊坡；穩(wěn)定性監(jiān)測
滑坡是高速公路工程建設，特別是山區(qū)高速公路施工中經(jīng)常遇到的一種自然災害。大型的滑坡災害可以使交通中斷，河流堵塞，造成極大的生命財產(chǎn)損失，因此滑坡的治理以及監(jiān)測具有重要的意義。汶馬高速主線K121＋435～K121＋610段右側邊坡為地震形成的滑坡堆積體，為避免路基開挖施工對邊坡的擾動，設計在挖方坡腳設置預應力錨索抗滑樁，邊坡采用錨索框架梁進行加固處理。本文通過介紹抗滑樁及框架梁錨索預應力的監(jiān)測方法及其監(jiān)測結果的分析，判斷邊坡的穩(wěn)定性，為路基開挖施工提供依據(jù)，為同類工程提供參考。
1工程概況
汶馬高速主線K121＋435～K121＋610段路基位于雜谷腦河左岸，見圖1。河谷呈V字型，谷深坡陡，地形陡峭。路基右側邊坡覆蓋層為崩坡積碎石土和塊石土，結構不均，局部塊石、碎石富集，見圖2；下伏基巖為變質砂巖，受構造影響強烈，巖體卸荷裂隙發(fā)育，多被切割成塊狀，基巖面傾斜角約40°，路基開挖后易出現(xiàn)順基巖面的滑動及覆蓋層本身的側向滑塌。因此，必須對該邊坡防護工程進行穩(wěn)定性監(jiān)測，以確保路基開挖施工的安全。
2．1邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測原理
通過監(jiān)測抗滑樁在邊坡推力作用下可能發(fā)生的位移及扭轉情況，及時預報施工后抗滑樁的位移情況，結合土壓力的壓力分析以及框架梁錨索拉力監(jiān)測，進而分析邊坡的變形發(fā)展狀況。
2．2監(jiān)測內容
為了掌握邊坡坡體的穩(wěn)定狀態(tài)，以及抗滑樁的受力和位移情況，檢測已施工完成的抗滑樁樁身內力、樁身位移、框架梁預應力錨索應力變化情況，進而為綜合分析邊坡的變形和發(fā)展狀況提供依據(jù)。從現(xiàn)場已經(jīng)施工的36根抗滑樁及框架梁中選擇了2根典型抗滑樁作為監(jiān)測體實施了監(jiān)測。
2．3現(xiàn)場監(jiān)測
2．3．1斷面測點布置主線樁號K121＋490處斷面，為抗滑樁－錨索（桿）框架加固邊坡，上部為錨索框架梁，下部為抗滑樁。抗滑樁樁身長度為32m，懸臂段長18m。現(xiàn)場對14號、16號抗滑樁分別進行監(jiān)測。傳感器布置類型及位置見圖3，試驗所需傳感器數(shù)量及預估費用見表1。圖4為K121＋490監(jiān)測斷面全景圖，可以看出此時錨索框架梁和抗滑樁的整體分布情況。
2．3．2監(jiān)測程序對邊坡的監(jiān)測程序說明如下：（1）將抗滑樁開挖到可以埋設監(jiān)測儀器的位置時，進行監(jiān)測儀器的埋設；（2）在進行路基開挖的同時，對抗滑樁及框架梁進行監(jiān)測，滿足穩(wěn)定標準時繼續(xù)進行施工，不滿足標準則停止施工；（3）邊坡支護完畢后對邊坡繼續(xù)進行穩(wěn)定監(jiān)測，可以以此評價加固措施和加固效果，滿足標準后則停止觀測。
2．3．3現(xiàn)場測點安裝及注意事項監(jiān)測采用振弦式鋼筋應力計對抗滑樁樁內不同位置截面處的縱向受力鋼筋的應力進行監(jiān)測，根據(jù)混凝土與鋼筋的變形協(xié)調假定，推算得到抗滑樁樁截面的彎矩，分析樁截面彎矩隨著路基開挖施工的變化規(guī)律。采用土壓力盒測量抗滑樁樁體周圍土壓力。土壓力是抗滑樁周圍土體介質傳遞給抗滑樁的水平力，土壓力的大小直接決定著抗滑樁的穩(wěn)定性，因此，對抗滑樁進行土壓力監(jiān)測可以為抗滑樁及邊坡的安全性、穩(wěn)定性的確定提供依據(jù)，以便及時采取相應的措施保證施工安全。鋼筋計及土壓力盒現(xiàn)場埋設照片見圖5。錨索測力計埋設在鋼墊板和錨板之間，鋼墊板直接擱置在混凝土梁上，錨索和地梁施工完成之后才能安裝，包括測力計就位、數(shù)據(jù)采集電纜的保護、錨索張拉鎖定和封錨等工序。錨索測力計埋設示意圖及現(xiàn)場安裝見圖6。
3監(jiān)測結果及分析
3．1鋼筋應力監(jiān)測
14號抗滑樁的主筋共安裝了30只測力計，臨空側為15只，從上往下間隔3m依次編號為14號－W1～14號－W15；靠山側為15只，從上往下間隔3m依次編號為14號－N1至14號－N15。16號抗滑樁鋼筋計布置同14號抗滑樁。具體的監(jiān)測成果數(shù)據(jù)見圖7～圖10。可以看出，路基開挖、框架錨索梁施工、下雨下雪等因素都對樁身的應力變化有明顯的影響。影響最大的是抗滑樁澆筑完成3個月后不斷的雨雪天氣的作用。這是由于此邊坡為碎屑堆積體，雨雪產(chǎn)生的水對散粒體邊坡的影響尤為明顯。此時施工風險較大，應停止路基開挖施工，確保安全。
3．2土壓力監(jiān)測
在14號和16號抗滑樁靠山側和臨空側各布置6個土壓力盒。為取得可靠的土壓力數(shù)據(jù)，直接將土壓力盒安裝在抗滑樁外表面，直接測量墻體與填土的接觸應力。具體監(jiān)測數(shù)據(jù)見圖11～圖14。從監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，與鋼筋應力一樣，框架錨索梁施工、下雨下雪等因素都對樁身的土壓力變化有明顯的影響。在雨雪天氣開挖路基，施工風險較大，應停止施工，以確保安全。
3．3框架梁錨索應力監(jiān)測
框架梁錨索預應力隨著抗滑樁一側路基的開挖、樁的變形而產(chǎn)生變化。對錨索拉力進行監(jiān)測，可以確定開挖過程對框架梁的影響，從而判斷邊坡的穩(wěn)定性。為合理確定錨索拉力設計值并進行校核，采用三弦式錨索測力計對錨索預應力進行測試，見圖15和圖16。圖17給出的是錨索測力計監(jiān)測值的變化情況。錨索預應力快速下降，主要是因為該邊坡為碎屑巖土體，在強大的預應力作用下，巖土體內部不斷被壓密，使得這一階段錨索預應力損失較大。但是在其后一段時間內，錨索預應力變化較為緩慢且拉力值趨于收斂。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，這一段時間內邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以進行路基開挖施工。
4監(jiān)測結果總結
通過目前對抗滑樁及錨索框架梁的檢測，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)雨雪天氣和路基開挖之前，抗滑樁和框架梁工作正常。但是在路基開挖施工開始之后，鋼筋內力以及抗滑樁周圍土體壓力都發(fā)生了不同程度的變化，表明路基開挖對于邊坡具有較大的擾動。天氣晴好時邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在雨雪天氣時樁身內力及周圍土壓力變化都較為明顯。建議此時應停止路基開挖施工，確保安全。
5結語
本文通過對典型斷面邊坡穩(wěn)定性情況進行的持續(xù)監(jiān)測，基本掌握了汶馬高速公路K121＋435～K121＋610段路基邊坡變形與發(fā)展規(guī)律，并根據(jù)監(jiān)測情況對坡體穩(wěn)定性進行了評價，依據(jù)監(jiān)測結果采取了相應的施工措施。采用抗滑樁鋼筋應力監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、錨索框架梁預應力監(jiān)測等技術手段，對區(qū)域內邊坡穩(wěn)定性做出了判斷，為施工生產(chǎn)提供了有效的依據(jù)，確保了邊坡施工的穩(wěn)定性及路基開挖的安全性，希望能為同類型工程提供參考。
作者：程俊 孫良 單位：中交一公局第六工程有限公司
