重庆奉节-云阳高速公路某滑坡深部位移监测分析

2016-11-15施艳秋周张博

甘肃科技 2016年19期

关键词：抗滑桩坡体滑动

施艳秋，周张博

（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州730030）

重庆奉节-云阳高速公路某滑坡深部位移监测分析

施艳秋，周张博

（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州730030）

本文利用深孔位移监测技术，对重庆奉节～云阳高速公路某滑坡在受外界因素扰动过程中的位移变化进行监测，对监测数据进行分析。分析结果表明：该滑坡变形可分为两个阶段：变形蠕动阶段，工后稳定阶段。并结合工程地质勘察成果分析坡体在短期内变形加剧的原因；同时结合工后位移监测数据分析得出结论：整治工程达到了预期的效果，并总结得出实际监测工作中的要点。

路基工程；滑坡整治；深部位移监测；变形分析

随着我国基础建设的飞速发展，相关高速公路建设中存在的边（滑）坡问题日益突出［1］。边坡滑动给公路建设带来的影响不尽相同，相应的滑坡防治与监测技术也在不断发展，深部位移监测技术在滑坡治理中应用广泛，为滑坡的正确分析、评估及预警提供了可靠服务。文献［2-8］分别结合滑坡的深部位移监测工程实例，介绍了位移监测技术的实际应用，跟踪监测了坡体的变形规律，监测成果为分析滑坡的发生机理提供参考依据及为治理工程提供真实数据。本文就奉云高速公路某滑坡深部位移监测数据进行分析，为滑坡一期工程的施工、工后评价及二期治理工程是否实施提供了安全可靠数据，并在监测工作实际操作过程中总结得出一些有益参考。

1　概况

重庆奉云高速公路K1360+500～+660段为分离式路堑路基，小里程方向接凤凰隧道，大里程方向接孙家沟特大桥。2007年，奉云高速公路建设过程中路堑开挖时，该段坡体曾经发生过滑动变形。线路左幅路面标高307.80～309.64m，左侧边坡高约5～9m，分两级，一级为浆砌片石矮挡墙防护，二级为植草绿化防护；右幅路基面标高为314.95～314.10m，右侧边坡高约16～24m，分三级，一级为浆砌片石矮挡墙防护，二级为框架+抗滑桩防护，三级为植草绿化防护。

2015年3月中旬期间，受奉节开发新区凤凰名都楼盘项目场地边坡开挖影响（边坡开挖高度约20m），导致奉云高速公路K1360+500～+660段左幅路堑路基面发生变形开裂，形成滑坡如图1所示。目前后缘裂缝已发育直达孙家沟大桥桥台基础地基范围内，一旦裂缝出现持续扩大变形，将造成桥台不稳，直接威胁孙家沟大桥桥梁结构安全和高速公路的安全通行。此外，滑坡体上有一220KV的电力铁塔，为国家干线网络，其外侧虽采用了抗滑桩防护措施，但其深度未达到滑坡滑面深度，滑坡失稳滑动时铁塔的安全也将受到严重威胁。因此，对正在变形的滑坡及时进行了工程地质勘察，提出了加固措施，并布置了深部位移监测孔进行监测，为滑坡治理提供数据支持和安全保障。

图1　滑坡全景

2　工程地质条件

勘察区属构造、剥蚀低山丘陵地貌，场地地势总体北高南低，原坡面呈陡缓相接的折线型。边坡左右各发育有一条冲沟，分别为孙家沟和匡家沟，其中孙家沟冲沟下切强烈，沟谷呈“U”型，深30～40m。滑坡区左侧界地势较为平缓，其左下部有一水塘，水塘左上方处设有高压铁塔。右侧界处发育有一条浅沟，延伸至拆除民房处，地势较为低洼。受坡体前部场地开挖改造影响，现自坡脚至半坡形成三级开挖平台。

2．1地层岩性

勘察区出露的地层自上而下依次为第四系全新统人工填土（Q4ml）、第四系全新统残坡积层（Q4dl+el）、三叠系中统巴东组粉砂质泥岩、泥灰岩夹泥质粉砂岩。

2．2水文地质

区内南侧为朱衣河，属长江水系，呈东西向发育，注入长江。左右两侧存在近南北向孙家沟和匡家沟两条冲沟，其后部山体具有较大的汇水面积，大气降雨少量以地表径流的形式从坡面排入冲沟内，形成季节性水流，流量的大小取决于补给量的大小，径流过程中，一部分沿基岩裂隙下渗，转变为地下径流，一部分汇入朱衣河。

区内地下水主要有松散层孔隙水及基岩裂隙水两种类型。由于该层厚度较小，且岩层松散破碎，为该层水的排泄提供了良好的通道条件，所以松散层孔隙水不丰富。基岩裂隙水主要赋存于破碎基岩裂隙中。受区内构造的影响，岩体裂隙发育强烈，大气降水易于补充地下水；钻孔揭露情况表明，组成滑体岩层虽为相对隔水的泥岩，但其风化强烈，岩体破碎松散，为地表水和其上部地下水的下渗、储存提供了良好的存储条件。所设钻孔大多数可见地下水出露，稳定水位在9.8～22.1m之间，地层含水量高，水量丰富。

2.3滑坡治理工程措施

根据滑坡的地形地貌、坡体结构、变形特征综合分析，该滑坡为破碎岩石滑坡，主滑方向根据滑坡左右侧界、滑坡后缘、变形迹象、临空方向和地貌形态等综合确定为SE9°。前级滑坡宽约160m，长122m，滑体厚度11.4～23.0m，滑坡体积约为（33.6× 104）m3，属中型滑坡；后级滑坡整体南北横向宽达193m，上窄下宽，东西长165m，呈“簸箕”状，滑体厚度12.5～27.7m，滑坡体积约为（64.0×104）m3，属中型滑坡。滑坡左侧以桥台至水塘处为界，右侧以边坡低洼处至未拆迁民房处为界，后级滑坡后缘位于山坡陡坡地段，前级滑坡后缘位于高速公路裂缝处，剪出口位于边坡开挖坡脚附近，如图2，3所示。

图2　抗滑桩布设示意图

图3　滑坡位移监测布置图

目前滑坡变形仅限于前级滑坡，后级滑坡未出变形迹象，同时由于高速公路建设期出现过滑坡，经过治理加固防护，目前尚未发现明显变形迹象，后级滑坡整体处于稳定状态。前级滑坡治理采用的措施见图2所示：北侧边坡外侧设一排C30预应力锚索抗滑桩，抗滑桩的长轴方向为SE9°，共计27根。分为A、B、C、D四种型式：A型桩共10根，编号为A01～A10，桩截面为2.2m×3.4m，桩长34m，桩间距中～中为6m，桩顶设4孔8Φs15.2预应力锚索；其中A06～A10号抗滑桩为二期工程，暂缓实施，根据施工后滑坡变形监测情况再决定是否实施二期抗滑桩工程。B型桩共6根，编号为B01～B06，桩截面为2.0m×3.0m，桩长31m，桩间距中～中为6m，桩顶设3孔8Φs15.2预应力锚索；C型桩共6根，编号为C01～C06，桩截面为1.8m×2.4m，桩长27m，桩间距中～中为6m，桩顶设2孔8Φs15.2预应力锚索；D型桩共5根，编号为D01～D05，桩截面为1.8m×2.4m，桩长26m，桩间距中～中为6m，桩顶设2孔7Φs15.2预应力锚索。

3　深部位移监测

3．1监测原理与方法

测斜系统主要由活动式测斜探头；数字式接收仪；高强度传输电缆；专用测斜管四部分组成；基本工作原理是依据探头轴线位置与铅锤线夹角的变化值，通过一定的数理换算关系求得岩土体某深度处的侧向位移，产生位移较明显的地方即确定为滑动变形的位置（滑动带或面）。通常测斜管被预先埋设于滑坡体（变形体）中，埋设深度依据需要而定，管底一般要求嵌入相对稳定地层中3～5m，以便确定参照点。为保证测量数据的真实可靠，外壁周围用回填物（中粗砂或依据特殊要求用水泥砂浆）充填密实，通常沿滑坡变形的主轴方向布设足够反映其变形规律的观测孔数个，孔深通常要求必须穿过基岩面或伸入相对稳定地层中，测试孔垂直度要求不大2°，终孔孔径应满足测斜管投放的要求。对每个测孔进行长期的定期观测，可较全面地掌握滑坡的变形特征。

3．2监测点布置

前级滑坡深部位移监测孔布置见图3所示，其中ZK1-3、ZK1-4、ZK2-3为地质钻孔，也作为后期深部位移监测孔。ZK1-3、ZK1-4位于1-1断面上三级平台；ZK2-3位于2-2断面上二级平台。

4　监测结果分析

深孔位移监测于2015年4月21日取得初值，截止2015年12月5日共完成32次监测。地表位移监测于2015年3月20日取得初值，截止2015年12月5日共完成38次监测。2015年4月至2015年12月7个多月的时间里，应用钻孔测斜仪对坡体变形及时监测得到了不同阶段的位移累积曲线，从这些曲线并结合地表监测结果得出滑坡位移变形特征有二个阶段：

1）破脚下施工过程变形加剧阶段（2015年4月至2015年8月），测斜孔位移深度曲线如图4所示。

图4　变形期测斜孔位移-深度曲线

3月中旬奉节开发新区场地边坡开挖坡脚形成临空面，4月下旬取得监测初值到8月底抗滑桩施工结束，是坡体受外界扰动变形期，三个断面深部位移在短期内发生了较大变化，在此取主滑断面1-1进行分析。根据断面布置的监测孔SK1-3、SK1-4监测结果显示：2015年4月20日取得初值，截止2015年6月23日共完成8次监测，同时对孔内稳定水位进行了监测，SZK1-3在孔深7.5m和18.0m附近曲线有较明显变化现象，SK1-4在孔深10.5m附近曲线有明显位移突变现象，据此推断深层滑坡滑面位于SK1-3、SK1-4的18.0和10.5m附近。一级平台SK1-4孔10.5m位置处在近二个月时间里位移增至最大25.0mm（4月24～6月23），平均变形速率0.42mm/d。结合工程地质测绘可以看出，10.5m相应位置可见紫红色夹灰绿色或灰黄色软弱带，含水量相对较高。监测显示滑动面与地质钻孔勘察确定滑动面基本吻合。监测孔内地下水位基本稳定在孔深22m附近，这与勘察期间稳定水位基本吻合。监测曲线有波形变化，初步估计为监测孔附近的土体不密实，其他因素引起测斜管外凸造成，并非都是由于变形引起。

位移深度曲线显示6月初至8月底开始边坡明发生明显变形。分析原因有三方面：（1）不良的地质条件是滑坡发育的基础：勘察区位于朱衣背斜北翼，场地构造较为复杂，岩体切割强烈，岩石破碎。区内出露地层为三叠系中统巴东组粉砂质泥岩夹少量泥灰岩，属较软岩，泥质结构，层状构造，节理、裂隙较发育，岩石破碎，钻探揭露岩芯一般风化成为碎块石土状，局部呈粘土状，产状变化较大，岩性软弱，极为破碎的软弱地层是滑坡产生的地质基础。（2）自然因素（气候、水）：勘察区高速公路以路堑的形式通过，两侧分别为孙家沟和匡家沟，汇水面积大，同时该段雨季降雨量高，加之地层反倾、节理裂隙发育，利于雨水的下渗，大量雨水下渗进入破碎岩土体，加剧深层岩体的风化程度，使得岩体的强度进一步降低。（3）人类工程活动的影响：从现场开挖情况来看，整个边坡开挖高度约为20m，开挖边坡形成新的临空面，切断原山体岩层间的应力传递，在重力及风化作用下，使得坡体稳定性逐步降低，最终发生滑动变形，这也是滑坡产生滑动变形的主要诱发因素。图5为监测孔位移在断面上的示意图，连接各孔位移开始变化的位置，可得到如图所示的滑动面，与设计滑动面接近。

图5　1-1断面监测孔位移在断面上的示意图

2）后稳定阶段（2015年9月至12月）。该时间段内抗滑桩施工结束，张拉预应力开始发挥作用，滑坡治理工作基本结束。以9月13日监测位移为基准值，深孔监测显示位移基本没有变化，孔口位移最大为3.89mm，变化速率为0.046mm/d。说明工程治理措施充分发挥作用，工后边坡处于稳定状态，不需要实施二期工程。