高速公路高边坡及高填路基变形监测要点解析

高速公路高边坡及高填路基变形监测要点解析

程刚

广州新远路桥技术有限公司

摘要：高速公路对路基变形的要求相对严格，要求施工单位在施工期间加强对高速公路高边坡及高填路基变形状况进行监测。基于此，本文从高速公路高边坡及高填路基变形监测的作用入手，根据工程案例，阐述高速公路高边坡及高填路基变形监测的内容、周期、流程等要点，以其为施工单位开展监测工作提供帮助。

关键词：高速公路；高边坡；高填路基

一、高速公路高边坡及高填路基变形监测的作用

在对高速公路高边坡及高填路基分析之前，需要明确相关的概念与定义。在高速公路施工中，深挖方路基主要是指边坡高度在20m以上的土质挖方路基或者30m以上的石质挖方路基，深挖方路基的边坡处治稳定系数不能小于1.2。按照《公路路基设计规范》的内容可知，当填方边坡的高度超过20m时，就被称作高填方路基。但是在不同地区，这一数值有所变化，比如：广东地区属于降雨相对较多的地区，其土石填料的性质相对较低，导致路基的稳定性普遍偏低，所以其填方边坡高度超过12m时，就被称作高填方路基。

在高速公路施工中高边坡工程具备较强的复杂性，涉及到边坡成因、空间组合以及内外地质应力等多方面的内容。施工单位在开展高边坡防护工程的施工时，需要定期监测边坡的变形状况，进一步完善高边坡的防护设计，有助于高速公路工程安全性的提升。在实际的高边坡及高填路基变形监测工作中，施工单位可以准确掌握边坡在施工期间与运行之后的工作状态，从而有针对性地制定边坡防护措施，避免不必要的损失，保障高速公路的稳定运行。

二、高速公路高边坡及高填路基变形监测要点

2.1工程概况

本文将云湛高速公路阳化段作为研究对象，开展高速公路高边坡及高填路基变形监测的分析。该路段的起止里程为K89+100～K91+500，总长度为2.4km，线路为南北走向，在K90+089.13和阳茂高速公路相交。该路段的主要施工是路基工程以及黄羌互通工程，在实际的高速公路施工工程中，边坡施工工程与边坡监测工程需要反复交叉进行。

在监测过程中，高边坡的监测内容包括边坡变形产生的地表位移、抗滑桩位移、深层水平位移以及锚索/锚杆的应力；高填路基的变形监测主要通过沉降板来完成，两者监测工序基本一致。

2.2高边坡变形监测要点

（1）测点埋设。首先在深挖方路基的范围内（土质边坡超过20m，石质边坡超过30m），从高边坡的最高位置进行主断面的监测，在距主监测断面横向间距30m～50m断面设置位移桩。位移监测桩由C15混凝土预制而成，其规格为0.2m×0.2m×0.8m，在监测桩的中间部位预埋深钢钉测头。

（2）监测周期。在边坡施工期间，需要每隔十五天进行一次位移桩的监测；雨季则每隔七天进行一次；如果遇到突发性暴雨天气或者强降雨天气，则需要一天监测一次。在边坡竣工到高速公路投入运行一年半的时间内，每隔一个月监测一次。

2.3高填路基变形监测要点

第一，高填路基的监测周期，在填土期，每天监测一到两次；在填土间歇期，每天监测一次；在预压期的第一个月，每两天监测一次；在预压期的第二、三个月，每周监测一次；在预压期的第四个月到卸载期间，每半个月监测一次；在卸载期间，每天监测一次；在上路面期间，每天监测一次；在上路面结束到竣工期间，每季度监测一次。

第二，沉降板施工，施工单位使用的沉降板材料为钢板，测杆材料为钢管，将其与沉降板通过焊接的方式连接在一起，套管材料为具有一定强度和刚度的塑料。在填土高度增加的同时，测杆和套管的长度随之增加，每节测杆和套管的长度需要控制在半米以内，并保障接高之后的测杆顶面略高于套管上口。在预设沉降板时，施工人员需要保障板底的平整性，并在沉降板下方铺设60cm×60cm×20cm的砂垫层。

第三，沉降标施工，施工单位需要通过钻孔埋设的方式进行分层沉降标的施工，根据沉降管的直径设置钻孔的直径，通常选为φ90，钻孔的垂直偏差率需要控制在1.5%的范围内。钻孔埋设施工完成之后，波纹管露出地面的长度在15～20cm，并使用水泥混凝土将其固定；导管露出地面的长度需要在30～50cm，在填土高度增加的同时，需要在导管外部添加保护管。

第四，测斜管施工，测斜管材料为塑料管，要求其弯曲性能与被测土体的位移状况相符合。施工人员需要将其埋设在路堤边坡坡趾处，在埋设之前，施工人员需要进行导孔的钻孔，确保测斜管的底部可以穿透软土层，直接进入到下卧硬土层的1m处。与此同时，测斜管中的十字导槽需要与路基的纵横方向相对。

2.4数据分析

第一，采用比较法、作图法和数学、物理模型，分析各监测物理量值大小、变化规律、发展趋势，以便对工程的安全状态和应采取的措施进行评估决策。

第二，绘制测点时间位移曲线散点图和距离位移曲线散点图，如果位移的变化随时间而渐趋稳定，说明该处地层处于稳定状态，支护系统是有效、可靠的。如果曲线中，出现了反弯点，这说明位移出现反常的急骤增长现象，表明支护体系已呈不稳定状态，应立即采取相应的施工措施进行处理。

第三，在取得足够的数据后，还应根据散点图的数据分布状况，选择合适的函数，对监测结果进行回归分析，以预测该测点可能出现的最大位移值，预测边坡的安全状况。第四，监测基准网平差的起算点，必须是经过稳定性检验合格的点或点组。监测基准网点位稳定性的检验，可采用下列方法进行：采用最小二乘测量平差的检验方法。复测的平差值与首次观测的平差值较差△，在满足对观测值、坐标和高程、位移量进行精度评定合格时，可认为点位稳定。

△＜2μ√2Q

式中：△代表平差值较差的限差；μ代表单位权中误差；Q代表权系数。

三、路基高边坡变形的监测与锚固处理

高边坡是高速公路修建过程中经常出现的，容易出现变形并且危害较为严重的一种状况。在高速公路的修建过程中，高边坡的出现会加大工程的投资、会造成工期的延长以及破坏原有的工程设计和进度。因此在进行高速公路修建的过程中，对于高边坡的变形监测就显得尤为重要了。

3.1高速公路高边坡变形的影响因素

高边坡的变形本质是指在高速公路施工建设的过程中因为一些自然的因素或者人为的因素造成的高边坡的坍塌、滑坡和错落等一系列的问题。导致高边坡变形的人为因素主要有：①修建高速公路时对植被造成了破坏；②修建时的施工工艺不当；③修建高速公路时的加固与防护措施不到位；④修建高速公路时爆破产生的震动和滑坡；⑤开挖时造成的一些坍塌等。同时会造成高速公路高边坡变形的自然因素也有很多。类似于降雨降水、河流冲刷、水土流失、地震以及岩溶坍塌等各种自然的灾害。高速公路高边坡变形是高速公路修建和运营过程之中的一项十分危险和多发的安全隐患问题。因此，对于高速公路修建中高边坡的锚固和相应的处理工作也是十分重要的。

3.2高速公路高边坡变形的防治工作

高速公路的修建和运营通车的过程中，路基变形一直都是一项威胁车辆通行以及高速公路质量的安全问题。对于高边坡防治，一直都是高速公路修建中最为重要的一项工作之一。

（1）重视前期选址和勘探设计。

高速公路修建中对于高边坡的处理讲究的是尽量规避，也就是说在最初设计高速公路的路线和施工方向时，就要尽量规避掉有高边坡的地形状况。对于那些不良的路段，和那些可能出现较多的高边坡的线路，要尽可能的避免选择这样的路线。这就要求要做好高速公路施工前期的地质勘探工作了。勘探工作要细致，要分析出高速公路修建上的一些地质问题，避免地震多发的地域以及土质疏松的地区。同时，还要对施工地段的土质情况气候情况进行相应的分析处理，尽量避免进入过多的山区和土质疏松的地段，从而减少高速公路修建过程中对于高边坡的处理工作。

（2）高边坡锚固技术和处理方式。

对于在高速公路的修建过程之中，往往会出现很多高边坡变形而需要去进行处理，在这种情况之下，掌握路基高边坡的变形监测和锚固处理技术就显得十分重要。同时，对于高边坡的施工处理还需要做到一次到位，尽量做到永绝后患。对于那些高度低于三十米的高边坡大部分是要考虑设计稳定的坡率和坡型，种植植被，尽量做到绿色处理，节约资源，做好防护的处理而少用加固设施。锚固处理主要适用于大于三十米的高边坡。锚固有很多的施工步骤，首先就是要进行设计，锚（杆）索必须穿过潜在滑动面，然后钻孔进行锚杆（索）格梁施工，最后还需进行验收和封锚工作。锚固工作的重点就是在于注浆的环节，注浆环节需要注意将孔底部的空气以及土石和地下水的排出，这样注浆才能饱满，锚固才能起到较好的作用。对于锚固的工作，在实际中还要考虑不同的地质采用不同的工艺技术，进行合理的混凝土配比和准确的计量。

结束语

综上所述，高速公路的边坡与路基很容易受到外界因素的影响，从而对高速公路的正常运行造成不利影响。通过本文的分析可知，施工单位需要严格按照标准要求选择监测仪器与设备，按照标准流程开展监测工作，按照规范算法进行监测数据的处理，保障高速公路高边坡及高填路基变形监测工作的有效性，保障高速公路的稳定运行，有助于高速公路使用寿命的延长。

参考文献：

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[2]李俊鹏.高速公路高边坡变形监测方法和数据处理研究[J].科技创新导报.2017（24）

[3]李庆臻.顶管下穿高速公路路基段变形监测实例分析[J].广东交通职业技术学院学报.2017（02）