公路高架桥边坡稳定性分析

公路高架桥边坡稳定性分析

王汝豪

四川康藏路桥有限责任公司，四川雅安，625000

摘要：以四川某公路高架桥右侧边坡工程为依托，研究开挖过程中碎石土高边坡的稳定性时空演变规律，对该边坡岩土体表面位移、深部位移、桩基承台变形及地下水位的变化进行长期监测。

关键词：公路高架桥；变形；稳定性分析

0引言

随着西部大开发战略的实施，西部交通道路工程兴建甚多，与之而来的路堑边坡失稳常有发生，其中碎石土高边坡所存在的安全隐患及复杂程度是困扰众多工程项目的重要因素，尤其是高架桥附近边坡失稳，会影响高架桥桩基稳定性，对高速公路高架桥的安全运营带来极大威胁，因此需对该类边坡加强现场监测，并综合分析其稳定性[1-2]。

1研究区工程地质条件

四川某高架桥38#－41#号墩右幅位于滑坡堆积体内，紧邻承台边缘，为较陡、较高危险边坡，存在落石、塌方和滑坡的安全隐患，边坡下桩基及下部构造的施工相当危险。边坡坡体含水量大且与河水连通，该边坡顺着坡向江河方向滑移，致使已施工完成的桥梁桩基出现不同程度的变形。经研究人员进行现场踏勘和讨论，综合考虑多方面因素后，决定对鱼滩高架桥右侧边坡采用抗滑桩支护方案进行加固治理。工程由东南－西北方向穿过自然斜坡，形成线路左侧的切向坡，边坡主要由颗粒碎石、块石、粉质黏土组成，边坡表层为碎石土，含少量砾石。滑移方向为寻江河方向，原始地面高程为209.834～239.710m，该段路基设计高程为228.114～229.946m。原地貌为8～30m高、坡度60°～70°的陡边坡。该边坡属于碎石土高边坡，基于边坡工程实际情况，在该边坡坡脚采用抗滑桩支护方案进行加固。坡脚处设计采用10个抗滑桩进行边坡加固，抗滑桩沿高速公路走向排列布设，桩身的截面为1.5×2.0m，抗滑桩桩中心间距为6m。

2监测结果分析

对于边坡工程，开展原位监测有利于对边坡进行综合评价分析，对边坡的安全性研究具有重要意义。通过对桩基承台变形监测、边坡表面位移、深度位移及地下水位进行监测，可达到以下监测目的：对边坡地表位移进行监测，初步判断地表沉降位移范围，预测地表累计水平位移的总体变形趋势；对桩基承台变形进行监测，判断抗滑桩支护结构对该高边坡的影响程度，评价支护方案的合理性；对岩土体深部位移进行监测，初步判断潜在滑面的可能位置；对地下水位进行监测，得到地下水位变化曲线，然后结合深部位移监测数据，掌握地下水位变化趋势，为边坡稳定性加固提供参考。

边坡变形监测项目组依据边坡监测原则，对边坡进行了现场调研和沿线踏勘，然后根据现场调研情况制定了边坡变形监测方案。对鱼滩高架桥右侧边坡进行测斜孔和水位孔钻探后，共布设了测斜孔5个(编号：1～5)，水位孔2个(编号：SW1、SW2)。在钻探工作开展的同时，监测人员在边坡现场布地表监测点，共布置坡面监测点5个，坡面监测点包括：测斜孔中间各布置1个以及在古滑坡半山腰布置2个，共计5个(编号为：D1～D5)；抗滑桩顶部布置了10个监测点(编号为：KZ1～KZ10)

2.1边坡地表累计沉降位移分析

通过监测边坡地表累计沉降位移，可以跟踪分析边坡的实时动态，获取边坡滑移信息并对边坡预警提供重要参考。有监测结果可知，边坡地表累计沉降位移的总体变形趋势为先增大后起伏，最终趋于平缓。不同位置的地表监测点的沉降监测变化范围不尽相同，地表位移监测点D1的沉降变形范围为－6～7mm，D2的沉降变形范围为－6～8mm，D5的沉降变形范围为－8～3mm，其余监测点沉降变形均在－5～6mm范围内。此外，不同位置监测点的初始沉降值也不相同，由数据显示，D1～D5监测点初始沉降大小分别为：－6mm，－6mm，－8mm，－8mm，－8mm；初期沉降速率变化范围为0.8～1.4mm/d，中期沉降速率变化范围为0.3～0.7mm/d，相比较前期沉降速率大小下降了将近50%，一直到监测后期沉降速率基本维持在0.2mm/d，变化幅度满足拟定的该段高速公路采用的沉降稳定控制标准：2mm/d。沉降监测点的累计高程变化趋势基本一致，随着时间的推移变化，沉降幅度越来越小并逐渐趋于稳定，说明边坡目前处于稳定状态。

2.2抗滑桩累计沉降位移分析

抗滑桩累计沉降位移也是边坡稳定性监测的重要组成部分，限于篇幅，取部分监测数据，从监测结果可知，抗滑桩初始沉降位移变化起伏较大，位移变化范围为1～20.88mm，沉降速率大小近似为1mm/d，说明抗滑桩埋设初期存在沉降不完全现象，其原因是受地下水渗透以及施工扰动，桩前岩土体松散，施工过后破坏了岩土体的原始结构，使坡体软弱面咬合松动产生较大沉降位移。随着边坡土体沉降恢复，抗滑桩沉降位移明显下降，中期水平位移大小达到1～7mm，相比较初期沉降位移下降了将近60%；沉降速率变为0.5mm/d，相比下降了将近50%。通过不同桩号数据对比分析，不难看出不同位置监测点测得的抗滑桩累计沉降位移也不完全相同：分析监测数据可知，坡脚中部位移量及沉降速率较大，坡脚边部位移及沉降速率相对较小；累计沉降位移最大的抗滑桩桩号是KZ3，在2016年8月9日至13日期间处于累计沉降位移的高峰期，最大达到22.14mm；最小的抗滑桩桩号是KZ5，在2016年8月13日位移最小为2.24mm，随后逐渐下降至2mm左右并趋于平稳，累计沉降位移时间曲线均较平直。抗滑桩监测点的累计水平位移的总体变形趋势为先增大后下降，最终逐渐趋于稳定，可判断抗滑桩已经处于稳定状态。

2.3地下水位监测分析

本边坡共布置两个水位孔(编号：SW1、SW2)，从地下水位线高程随时间的变化规律可知，监测周期内1号、2号水位孔高程随时间变化总体呈先递减后增加，最终趋于平缓的趋势。其中1号水位孔在2016年6月25日～7月12日内地下水位高程下降较快，7月12日～7月30日地下水位高程下降的速率趋于平缓；2号水位孔在6月25日～7月16日地下水位高程下降速率较快，7月16日～7月30日地下水位高程下降的速率逐渐平缓。由于8月1号～8月15号期间下雨较为频繁，两个水位孔水位均升高，导致边坡累计沉降位移变大，稳定性有所下降。在8月22号～8月28号期间降雨较少，水位有所下降，1号水位孔SW1出现水位高程双峰值。由于10月25号左右有大雨，因此水位有所升高，11月7号～14号广西下雨频繁，水位有所上升，但整体变化幅度不大。总体上来说，本观测阶段内2个水位孔内水位变化不大，说明目前地层地下水位情况已逐渐趋于稳定。

2.4深部位移监测分析

边坡采用固定式钻孔测斜仪对边坡内部Y方向位移进行监测，共布置5个测斜孔，监测过程中取沿着边坡倾向所指的方向为孔深－累计位移曲线的正方向；限于篇幅，取测量过程中典型的边坡2号和5号两处监测点数据进行分析，从测斜孔Y方向斜率随深度变形规律可知测斜孔Y方向的累计变形随测斜孔深度的减小而逐渐增大。2号测斜孔在49次监测所得的曲线中变形趋势基本一致且未出现相邻一对正负曲率最大点，故可初步判断2号测斜孔未发生较大的局部变形；5号测斜孔在49次监测所得的曲线变形趋势相近一致(除2016年7月6日由于受前几日降暴雨影响测得的深部位移变形较大外)，在孔深为24m、12m处出现相邻一对正负曲率极值点，故5号测斜孔除在测斜刚开始时在孔深为24m、12m处具有一定变形，其滑动面存在偏移的趋势，但由于抗滑桩抗压性能好，承载能力高，整个监测阶段内的测斜孔累计位移－深度曲线变化始终处于安全范围以内，说明边坡开挖施工后期深部位移已经趋于稳定。

3结论

(1)现场监测历时范围内，边坡地表累计水平位移的变化规律分为3个阶段：前期水平位移增加速率较快，变形明显；中期水平位移曲线呈折线状分布，累积增加速率较慢；后期水平位移增加速率明显减缓，位移值逐渐趋于稳定；沉降速率变化范围由0.8～1.4mm/d下降至0.3～0.7mm/d，表明采用抗滑桩加固使边坡水平位移速率下降了将近50%。

(2)现场监测历时范围内，降雨引起的地下水位抬升，导致边坡坡脚处体积含水率逐渐升高，孔隙水压力逐渐上升，基质吸力逐渐减小，稳定性逐渐下降，边坡水位孔高程随时间变化规律总体呈先递减后增加最终趋于平缓趋势。

参考文献

[1]陈跃起. 高陡土质边坡稳定性分析及综合治理措施研究[J]. 矿业研究与开发, 2016,36(7): 97-99.

[2]高玉峰, 王迪, 张飞. 三维土质边坡稳定性分析方法研究现状与展望[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2015, 43(5): 456-464．

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