高速公路路基高边坡变形监测与锚固处治措施

■宁炜（漳州市高速公路有限责任公司，漳州363005）



高速公路路基高边坡变形监测与锚固处治措施

■宁炜
（漳州市高速公路有限责任公司，漳州363005）

本文以漳永高速公路为工程背景，针对实际工程中高边坡出现的病害情况，结合边坡监测的基本原则，阐明了实际工程中边坡监测孔布置形式及孔位移监测，通过对孔位移监测数据信息资料分析，提出了对高边坡动态设计变更和锚固处治措施，为同类工程提供参考。

高边坡监测锚固方案锚索施工工艺

0前言

高速公路路基高边坡作为修建高速公路的一个不可忽视的环节，它不仅体现了高速公路建设的标志，也是高速公路安全防护的保障。在修建高速公路的过程中，出现了许多填高路边坡以及挖深路基等大量问题，并且这些问题都表现得比较突出。而漳永高速公路漳州华安段山体多呈长垄状，多呈近南北向走向，两岸岸坡陡峻，沿沟低洼处分布第四系冲、洪积、坡积粉质粘土、碎石土，如此复杂的地形和特殊的土质结构比较，以及极端天气的发生都会影响高速公路路基高边坡的建设，如果不及时正确的处理，就会发生重大的环境破坏与一定的经济损失。

而通过对公路路基高边坡的监测，且对主要存在的问题进行系统分析，才能对其采取的防护措施进行比较细致的探讨与分析。根据监测分析结果，可较合理地判断高速公路高边坡滑坡、地表沉陷等灾害。为预防和治理这些现象，在施工过程中应对路基高边坡进行动态设计和锚固处理措施的制订。最为常用的防护处理措施采用锚杆锚固，工程施工中将锚索埋入高边坡土质内进行锚固，增强高边坡土体的强度和自稳能力。

1工程概况

本文以漳永高速公路A8标K59+620~+680为工程实例，该处路基为半挖半填形成的路堤边坡，共6级，最大坡高54m。2015年8月底至9月初华安附近地区出现连续多次强降雨，该路段已经铺设好的路面出现开裂变形。该处原地貌为沟槽地带，路堤边坡的坡脚位置原为水塘，路堤填方段为汇水位置。填料透水性较好，原坡面形成了相对隔水的地层，汇集的地下水易于在填土和原状土的交界面附近富集、滞留，形成软弱滑动带。填土边坡上部沿着软弱带滑动，在路基面以下的各级平台位置出现剪出迹象。确保路堤边坡的坡体稳定和高速公路的安全，进行了深孔位移监测及地质勘探的钻孔和边坡动态设计变更，项目工程地理位置图如图1所示。

图1　项目工程地理位置图

2边坡变形监测

2.1基本原则

高边坡变形监测系统应遵循重点把握、时变分析、实用可靠、合理布点和周期妥当等原则，要能够较好地处理可靠性、精度、速度、经费四者的关系，保证工程的安全施工和正常安全运行、检验设计的合理程度和施工技术的适应程度、检验工程的长期优良性能和促进变形监测科学技术的发展。

2.2监测孔布置

本标段建成深部位移监测孔10个，布置示意图如图2所示。

2.3孔位移监测

在施工过程中，有专人记录边坡开挖时节理、裂隙的发展情况。所有这些信息，通过曲线和图表的形式，及时反馈设计方，为方案的优化设计提供合理依据。

2.4信息资料分析

工程开工后，监测方技术人员在2015年10月20日至2015年11月21日期间，对本边坡（右侧为例）进行了监测，深孔位移监测情况如表1所示。监测方对该边坡的深孔位移监测曲线进行分析，以孔ZK1-1#孔的变化情况为例，列出变化趋势，如图3～图6所示。首次监测距成孔时间较短，受监测孔孔壁四周填砂自密实影响，历次监测曲线呈现形波动形状。本次监测发现各监测孔均有不同程度的挤压蠕动变形反应，ZK1-1距孔口0～12m有蠕动变形反应，ZK2-3曲线波动、蠕动反应，ZK2-4距孔口4m、8m有疑似变形反应，其余监测孔监测曲线均未见明显滑动变形反应，有不同程度的蠕动、波动反应。监测孔内的地下水水位未见明显变化，监测反映坡体地下水埋深较浅，地下水发育一般。

图2　边坡监测孔布置示意图

表1边坡监测孔监测情况表

图3　ZK1-1#孔变化曲线A向变化量（mm）

图5　ZK1-1#孔变化曲线B向变化量（mm）

图6　ZK1-1#孔变化曲线B向位移（mm）

3锚固处治技术方案

根据边坡监测孔的结果，对本工程段的边坡采取动态设计，边坡锚固主要采用锚索锚固，其在公路边坡的施工的整治和改造中，可以有效控制边坡土质的刚度和稳定性，并具有一定的服务功能。锚杆加固技术已被广泛地运用路基边坡的加固工程中并有明显的效果。

3.1边坡防护动态优化设计

该边坡坡体主要由粉质粘土、凝灰熔岩风化层组成，边坡最大开挖高度约为54m，边坡表层为粉质粘土，厚度约为2.20~2.50m，其下为全风化凝灰质砂岩，厚度约为21.90～28.60m。路堑区路段内分布粉质粘土、全风化岩，遇水易软化、崩解，边坡稳定性较差，须采用安全坡率。

（1）坡率及防护工程布置

边坡设计最高为6级，各级边坡设计坡率及防护工程措施为：第一级1：1，采用浆砌片石护面墙防护；第二至四级1：1，采用锚索框架植草防护；第五、六级1：1.25，采用拱形骨架植草防护。两侧坡率据其坡高及地形地质条件适当调整。

（2）防护工程

坡面视坡率及地质条件采用浆砌片石护面墙、锚索框架植草、拱型骨架植草灌、植草灌等措施进行防护。

（3）坡体排水工程

边坡第一至四级坡脚向上30cm处布置仰斜式排水孔，深15m，间距5m，仰角8～15°。

3.2锚固工程施工工序

锚索施工工艺为：施工准备→造孔→锚索制作与安装→注浆→砼结构钢筋制安→砼浇灌→锚索张拉锁定→验收→封锚。其中锚孔成孔、锚孔注浆是主要环节，锚孔成孔的技术关键是如何防止孔壁坍塌、卡钻，注浆的关键是如何将孔底的空气、岩（土）沉渣和地下水体排出孔外，保证注浆饱满密实。

3.3锚索的长期观测

锚索施工完毕后，为了了解锚杆预应力损失情况和锚杆的位移变化规律，以便确认锚索的工作能力，需要对锚杆进行长期观测，一般连续观测时间超过24小时就可看作是长期观测。在观测结果过程，如果发现锚索的工作性能较差或不能完全承担锚固力，可以根据观测结果，采用二次张拉锚索或增设锚索数量等措施，以保证边坡锚固工程的可靠性。

锚索预应力变化的可采用测力计，测力计一般安装在传力板和锚具之间并始终保持中心受荷。由于锚索张拉锁定后头几个月预应力损失较大，一年后逐渐递减，两年后预应力损失基本终止，趋于稳定状态。故张拉锁定后的长期监控时间一般不得少于1年，但如遇自然环境恶劣并对边坡稳定性有较严重影响时，监控时间应适当延长。且每个工点不得少于3-5个观测点。同时在混凝土浇筑过程中应有专人对观测设施进行监护。

锚索张拉锁定后第一个月内每日观测1次；2-3个月内每周观测1次；4-6个月内每月观测3次；7个月-1年内每月观测2次；1年以后每月观测1次。在观测过程中，如出现异常，立即进行检查，处理完毕后，方能继续观测。观测成果及时整理，第一年内的观测成果将作为工程验收的资料。

4锚固工程专项施工通病治理

公路路基边坡锚固工程施工过程中出现的质量通病问题较多，这些问题的存在对锚固工程的施工质量造成一定的影响，为了提高锚固工程的安全性和耐久性，结合本合同段工程特点和监测的结果分析，应制定相应专项治理措施。

（1）管理问题

施工组织设计无针对性，施工方案不合理或不落实；质量责任不明确、落实不到位；试验检测及管理工作不规范；未作试验孔，或试验孔不规范；施工现场管理较乱等。

（2）工艺问题

钢筋、钢绞线加工与安装不规范；锚索在张拉时钢绞线的实际伸长值小于（或大于）理论计算值；张拉锚索通过压力表反映的张拉力与应力计反映的张拉力出入较大；张拉过程中或张拉后锚索框架、锚墩混凝土出现被压裂、下陷；张拉过程中或张拉后钢绞线被拉断；张拉结束锁定时应力损失过大；张拉过程中锚固段被拉松，或少数根钢绞线被拉松；封锚不及时，锚头及钢绞线生锈；注浆量、注浆压力控制不严，孔道注浆不实；锚索框架、锚墩钢筋锈蚀，混凝土配合比不当、计量不准确、模板制作和安装质量差、振捣和养护不规范等。

（3）实体问题

混凝土强度离散性大；保护层厚度偏差大；蜂窝麻面及露筋；锚索框架悬空，亏坡严重；封锚开裂，外观粗糙等。

（4）原材料问题

砂、碎石等原材料质量控制不严。

5结语

在高速公路高边坡治理中对边坡的监测是很有必要的。在治理过程中，对坡面的排险，加强监测人员的安全管理，综合运用监测技术，能够有效的提升治理效果，保证监测施工工程的安全运行，从而确保高速公路动态的监视性和道路安全性。根据监测的结果，相关部门必须第一时间制定相应边坡锚固决策方案，找出治理的重点和问题，防止滑塌体对高速公路上运行的车辆造成损害，并在施工过程中严抓质量，确保高速公路的安全。

［1］夏良武.锚固技术及其在边坡治理工程中的应用［J］.陕西建筑，2012（06）：56～57.

［2］徐斌.浅析岩土锚固技术在公路边坡治理中的应用［J］.价值工程，2012（34）：82～83.

［3］陈平，朱赞凌，陈念斯，李森.公路边坡监测与信息化施工［J］.华东公路，2003，（3）：60～63.