大规模连片式边坡治理原则及其监测技术研究 ①

谭玉强

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

0 引 言

我国西部山区地形地貌复杂，使得在山区进行高速公路等工程建设时，不可避免的出现边坡滑塌、崩塌、泥石流等地质灾害。目前国内外地灾行业工作者对于边坡边坡滑塌、崩塌、泥石流等地质灾害治理及监测方面已经有着较深的研究[1-8]，但通过文献调研及自身工作经验来看，边坡的治理大多局限在单个边坡的范围内，对于大规模连片式的边坡治理设计较少，而大规模连片式边坡在西部山区分布较多且治理成本较高、工期较长，成为困扰工程建设单位的主要难题之一，眼鉴于此，依托都匀北站南延线边坡治理工程，开展大规模连片式边坡治理原则及其监测技术研究。

1 工程概况

依托工程位于都匀市沙包堡办事处茶园村木表河至剑江村班庄一带，为低山沟谷地貌，地形起伏较大，测区海拔高程810.60～1204.50m，该段线路通过地面高程851.85～890.14m。测区内植被发育，附近分布旱地、水田，果园经济林、荒草地及居名点等。DK36+552.34～DK37+430段主要以挖方路堑形式通过，局部为填方，轴线最大挖深约为36.29m，右侧最大边坡高约65.6m；填方段轴线最大填方高度约为15.0m，形成的填方路堤最大坡高约为19.7m。其中从DK35+552.34～DK37+430段为都匀北站站场范围，长1.88km.。测区内不良地质体主要为堆积体、泥石流、顺层、岩溶及不稳定斜坡。根据地质调绘、钻探及物探成果，结合路基设计断面，测段内土质边坡6段，岩质边坡1段，岩土混合边坡2段，轴线最大填高约15.0m，左侧形成最大填方边坡高19.7m。最大挖深约36.3m，右侧形成最大挖方边坡高约65.6m。沿线地质灾害分布如图1所示。

图1 沿线地质灾害点分布

2 破坏模式分析

场区为山麓斜坡，覆盖层厚，目前坡体基本稳定，无开裂变形迹象。若边坡开挖后，坡体结构发生改变，其应力出现重分布，同时，遇降雨、尤其是持续强降雨或暴雨作用，地表水沿坡面和后侧岩土界面下渗，不仅增加了坡体重量，而且促使土岩接触面进一步软化、泥化，c、φ值降低，一旦超过临界值，坡体向临空面发生剪切滑动破坏。场区内边坡破坏模式分析如图2所示。

图2 场区内边坡破坏模式分析

3 场区内风险预测

根据场区内重点构筑物及人群分布，在确保人民生命财产安全的前提下，依据相关规范将场区内可能存在的风险做以下预测。

1) 都匀北站附近：火车站附近边坡，滑动边界不具体，若处治措施不当，坡体失稳，将威胁、影响施工和营运。

2) 居民区：由于场区内边坡有滑移可能，威胁木表寨村民生命财产安全。

3) 中原建材城及外环西路。场区内边坡均为路堑边坡施工，边坡的不稳定性将影响中原建材城及外环西路的建设。

4 边坡治理

4.1 工程分区

考虑到场区内的风险预测情况，现场边坡的稳定性情况、保障场区内居民生命财产安全及附近工程建设不受影响的现状，设计单位将沿线边坡进行分类，按稳定性、影响范围等因素划分为粉红色区域(重点防护区)、橙色区域(次重点防护区)、绿色区域(一般防护区)三类，采用分段防治，分区防治的策略进行场区内边坡防治。场区内边坡划分如图3所示。

图3 场区内边坡工程防治分区图

4.2 防治措施

粉红色区域(重点防护区)。该区域边坡高度较高稳定性差，滑移可能性大且影响范围广，因此在进行防护设计时进行着重考虑。场区内粉红色区域边坡采用抗滑桩(锚索桩或桩板墙)加截排水沟进行防护。

橙色区域(次重点防护区)。该区域边坡高度较高稳定性较差，滑移可能性较大且影响范围较广，进行防护设计时均采用框架锚杆(锚索)加截排水沟进行防护。

绿色区域(一般反防护区)。该区域边坡高度较低，稳定性较好且影响范围不大，在进行设计时一般采用坡脚设挡墙进行支挡的方式进行加固。

图4 卫星定位监测基站

图5 自动化深部位移加测孔

图6 地表自动化监测机器人

5 边坡监测

由于场区内边坡较多且呈集中连片式，为保障人民生命财产安全及不影响其他工程建设项目进度，项目根据工程防治分区，针对性的选取了边坡监测措施。

对于粉红色区域(重点防护区)，由于该区域边坡影响范围较大，风险较高，对于该类边坡，采用卫星定位监测(图4)、自动化深部位移监测(图5)、TM30机器人地表监测(图6)、拉线位移计进行全方位监测(图7)、抗滑桩分布式光纤监测(图8)、数据采集中心(图9)。

图7 拉线位移计

图8 分布式光纤监测布置图

图9 数据采集中心

对于橙色区域(次重点防护区)，项目针对该边坡采用自动化深部位移监测、TM50机器人地表监测及拉线位移计进行监测。

对于绿色区域(一般反防护区)，考虑到该类边坡稳定性较好，影响范围较小，项目决定对该类边坡应加强巡视，注意坡脚支挡结构的变形及坡面裂缝的发育情况。

监测数据可直接上传至边坡自动化监测系统中(图10)，实现实时监测预警，实现了项目监测工作的自动化、实时化。

图10 边坡自动化监测系统

6 结 语

依托都匀北站南延线边坡治理工程，开展大规模连片式边坡治理原则及其监测技术研究，得到以下结论:

1) 对于大规模连片式边坡治理工程，不能按照传统单个边坡的治理方式进行防护治理，应将其中边坡进行统筹考虑。

2)引入边坡风险预测的理念将依托工程边坡划分为重点防护区、次重点防护区和一般防护区，使得在边坡治理过程中有主有次，即可保障工程项目顺利进行。

3) 依据边坡等级划分，项目采取了针对性的边坡治理措施和监测措施，取得了较好的效果。