路堑高边坡监控量测技术方案

一、编制依据

1、珠江三角洲环线高速公路黄岗至花山段两阶段施工图设计（第一册第二分册）。

2、公路路基施工技术规范(JTG F10-2006)

3、公路工程质量检验评定标准(JTG F80/1-2004)

4、公路工程施工安全技术规范(JGJ076-95)

二、工程概况

本合同段起点桩号为K5+300，终点桩号K9+074，路线长3.774km，位于肇庆高新技术产业开发区东北部，地处粤境南岭山系南麓与珠江三角洲北部平原结合处。

线路南侧为开阔平坦的珠江三角洲平原夹剥残蚀丘，平原高程一般为5~30m，地形相对平缓，多辟为旱地或鱼塘，残丘高程为30~60m，多呈肾状或椭圆状缓坡丘包，地表植被发育。路线北侧山丘为构造剥蚀低山丘陵区，高程50~100m，主要由岩浆岩和砂岩构成山体，由于坡面径流水的冲刷侵蚀作用，出露的岩石普遍岩质较坚硬，沟谷发育较陡，沟谷狭窄下切深，槽谷多呈“V”字型，平面上沟谷呈树枝状，地表植被发育。

本标段内，深路堑边坡共计1处，最大边坡高度为40.1m，合计160m。具体段落见下表；

1、深路堑段落一览表

2、高边坡段岩性与地质构造

（1）、地层岩性：

①、第四系更新统残坡积层（Q3dl＋el）：

根据其成因及其物理力学性质不同，分为2个亚层，现分别介绍如下：

a、粉质黏土: 黄褐色，硬塑，由粉、黏粒组成，含少量石英颗粒。层顶高程49.15m，层厚0.80m；

b、粉质黏土: 黄褐色，硬塑，由粉、黏粒组成，含少量石英颗粒，由花岗岩风化残积而成，泡水易软化崩解。层顶高程48.35m，层厚6.00m；本层取样2件（其物理力学性质指标见土工试验报告及统计表）；进行标准贯入试验2次，实测击数N=25～30击(剔除1个离散性大的标准贯入试验)，平均25击；

②、基岩（燕山期γ52(3) 花岗岩）：

据岩石的风化程度及其物理力学性质不同，按风化由深至浅分为全风化岩、强风化岩、中风化岩及微风化岩，本场区仅揭露至强风化岩，现介绍如下：

a、全风化岩：褐色、褐黄色，岩石风化剧烈，岩芯坚硬土状，遇水易软化崩解。层顶高程42.35～55.81m，层厚1.80～8.60m；本层取样1件（其物理力学性质指标见土工试验报告及统计表）；进行标准贯入试验3次，实测击数N=35～40击，平均37.5击；

b、强风化岩：黄褐色、浅黄色，岩石风化强烈，裂隙极发育，岩芯以半岩半土状、碎块状为主，碎块锤击易碎。层顶高程40.56-47.21m，层厚3.70-6.70m；进行标准贯入试验2次，实测击数N=52～53击，平均52.5击；

c、中风化花岗岩:麻灰白等斑点色，中粗粒结构，块状构造，岩质较硬，岩芯呈块-柱状，裂隙发育，裂隙面已风化，风化深度小于2mm。本层仅QZK31钻孔有揭露。地层埋深12.3-15.3m，层顶高程36.85-40.51m；层厚5.20-6.60m；

（2）、水文地质概况：

场区无地表水流，仅在降水后有短暂的地表漫流；地下水由上部土层孔隙潜水和深部基岩的裂隙水组成，其中上部土层的含水量极小，下部基岩为花岗岩，基岩裂隙富水性一般贫乏，补给来源主要靠大气降水。勘察期间测得钻孔地下水位埋深为13.6-14.70m。

（3）、边坡变形机理分析及稳定性评价：

该段路堑开挖后，边坡出露地层以坡残积粉质黏土层、全风化、强风化、中风化花岗岩为主，应按土质边坡、类土质边坡及岩质边坡进行设计。粉质粘性土结构较松散，强度不高，自稳能力较差；全、强风化砂岩呈散体状，岩质软，遇水易软化、崩解，这对边坡的稳定不利。

边坡选取控制性K7+260断面进行检算，力学参数取值参考有关试验值，并结合工程经验确定，下表为设计指标采用值：

　　 岩土层的设计力学参数建议值表

边坡坡率按1：1，1：1，,1:1.25，1:1.25进行稳定验算，安全系数为1.13，不满足规范要求；拟对二、三级边坡进行锚杆格子梁加固，经验算，加固后边坡安全系数为1.28，满足规范要求，并以此控制断面类比其余边坡断面进行工程加固处治设计。

3、边坡坡形、坡率与防护加固形式：

（1）、边坡坡形、坡率

边坡采用台阶式边坡：第一级边坡坡率均为1：1，第二级边坡坡率均为1：1，第三级边坡坡率均为1：1.25，第四级边坡坡率均为1：1.25，详见路基横断面设计图。

边坡平台设置宽度均为2.0m。

（2）、边坡防护工程设计

①、一级：全段采用客土喷播植被护坡。

②、二级： K7+180～K7+225段、K7+285.6～K7+340段采用喷播植草防护； K7+225～K7+285.6段采用锚杆格梁+客土喷播植草防护，锚杆采用Φ28mmHRB335钢筋制作，长度为8m，设计抗拉力为60KN，格梁方形布置，尺寸为0.3×0.3m。

③、三级：K7+210～K7+233.8段、K7+270.4～K7+295段采用喷播植草防护； K7+233.8～K7+270.4段采用锚杆格梁+客土喷播植草防护，锚杆采用Φ28mmHRB335钢筋制作，长度为8m，设计抗拉力为60KN，格梁方形布置，尺寸为0.3×0.3m。

④、四级：全段采用喷播植草防护。

（3）、排水设计

①、每级平台均设置截水沟；

②、边坡坡脚设置边沟；

③、堑顶外设置山坡截水沟。

三、监控量测组织机构与管理

1、组织机构

2、人员安排

（1）、监控量测组在项目总工直接领导下进行测点理设、日常量测和数据的处理工作，并及时将信息反馈报告监理工程师。

（2）、测量组承担项目的量测任务。

（3）、现场负责人员负责埋点、人工巡视及裂缝观测工作。

（4）、资料员负责收集资料，整理上报。

四、高边坡监测实施方案

1、监测目的

边坡稳定是一个复杂的、多参数岩土力学问题，尤其对于地质条件复杂、有较大潜在危害的路堑高边坡，单靠理论分析很难把握其稳定状态，必须建立动态监测体系。只有对路堑边坡表面、地下变形以及支挡结构物受力状态监测获取的信息进行综合分析，才能把握路堑边坡的安全稳定。高边坡监测的主要目的有以下几点：

（1）、通过对边坡变形的监测，判断边坡的滑动面深度、滑动范围及其变形发展趋势，评估开挖施工对边坡自身稳定性和周围建构筑物的影响情况，提供预警信息；

（2）、通过动态监测，依据实际情况进行工序和工艺的调整，以便采取更为合理、有效的支护措施，及时指导施工，优化施工方案。避免边坡工程事故的发生，确保施工安全、快捷地进行；

（3）、通过动态监测，掌握控制边坡的稳定性个中参数和因数随时间和空间上的不断变化的过程，为动态化设计，变更设计方案提供依据；

（4）、通过对张拉过程中以及施工期监测，为高边坡科研提供原始观测数据，从而分析预应力在张拉过程中以及后期的变化规律，了解预应力随时间和开挖卸荷过程的长期变化情况，解释其长期变化规律、影响因素；

（5）、检验边坡加固效果，评价安全稳定性；

（6）、积累量测数据，总结经验，为未开挖区段的施工提供工程类比的依据。为节省工程投资，提高高危路堑边坡的设计和施工水平提供科学依据和技术保证。

2、监测工作内容

监测主要内容包括地面位移监测、深层位移（测斜）监测及人工巡视监测。工程承包人根据设计要求进行地表位移监测，具体如下：

3、监控量测方法

（1）、坡面外观观测

①、量测目的

在平台上设置坡面变形观测点，利用全站仪进行观测。通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息。

②、测点布置

一般来说，通过对高边坡坡面的变形观测是一种最简单，最直接的宏观监测方法，但是在坡面的变形监测中最重要的一点就是对监测基点的选取，它直接关系到监测成果的准确性。监测基点宜设置在稳定的区域并远离监测坡体，避免在松动的表层上设点。边坡体上的监测点布置在各级边坡平台上，观测点间距50-100m。对有可能形成的滑动带、重点部位及可疑点应加深、加密布点。

当同一边坡设有深层位移观测点时,坡面上其中一条纵向观测线应与深层位移观测点在同一直线上,以便观测数据的相互验证和对比分析。

坡面观测点布置示意图如下：

坡面观测点布置示意图

③、测桩埋设

对土质边坡，选择好监测基点位置之后，挖除表土并开挖一个0.1×0.1m的坑约50cm深度，用钢筋混凝土浇注底盘至地面高度，在底盘中心埋设一根钢筋，钢筋头伸出底盘面约0.2cm，钢筋顶端设标记作为监测基点，观测点埋设完毕后，应稳定2-3天之后再进行初测。对石质边坡可以利用稳固石块作为观测标记代替观测桩。

④、监测仪器的选取与测试

监测仪器宜选取采用精度≤1＂的高精度全站仪，本项目监测仪器为全站仪1台，并已标定合格。量测采用角度交汇法进行观测。

⑤、监测频率

测点埋设后即开始监测，一般来说监测过程持续至边坡加固工程完成后六个月或当年雨季结束后三个月无明显位移即可结束。在此期间的监测频率按下表控制。

边坡监测频率表

（2）、人工巡视和裂缝观测

①、量测目的

人工巡视是一项经常性的工作，项目部派专人坚持每天进行巡视，当坡体表面发现裂缝时及时报给监理工程师，在监理工程师指导下，在裂缝处埋设裂缝观测装置，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势。

②、裂缝监测点设置

在人工巡视发现裂缝的位置埋设裂缝监测点，裂缝一般产生在边坡平台和边坡体边缘，部分分布在边坡体上结构层。如果边坡在开挖过程中坡面没有出现裂缝，则此类测点无需布置。

③、裂缝监测

由于一般的裂缝变形是微小而且蠕变的，本工程项目部选择游标卡尺对边坡的变形裂缝进行监测。首先，在裂缝的两边稳定土体内开挖一个A4纸平面大小的洞约50cm深，之后用混凝土浇注至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处相互搭接约5cm长，在搭接处用红油漆涂色，如果裂缝变形增大，则在搭接处两块铁板的红油漆涂色处就会产生一个裂隙，只要用游标卡尺测出这条裂隙的宽度数据，读数据就是所测边坡裂缝增加的宽度。

（3）、量测数据的分析和整理

量测数据采集完成，应及时整理分析，绘制各种曲线图。数据呈收敛趋势时，及时回归分析，推测地面的最终位移值及稳定时间，评价高边坡的安全性、施工方法和工程措施的有效性。

①、地面变形数据的分析与整理

地面变形主要为平面位移，监测相关数据整理完后，及时绘制边坡位移量u与时间t的关系曲线、边坡位移量u与开挖高度h、速率v与边坡开挖高度h的关系曲线。

②、裂缝观测数据的分析与整理

裂缝观测数据收集整理后，绘制的曲线有裂缝发展宽度u与时间t（即u-t）的关系曲线，裂缝发展宽度u和速率v与开挖高度h（即u-h和v-h）的关系曲线。

③、减载数据的分析与与整理

当边坡滑移过大,进行减载处理的情况下还需绘制边坡滑移量u与边坡滑移速度v与荷载w关系曲线,裂缝发展宽度u和速率v与荷载w的关系曲线。

④、边坡滑移监测及裂缝监测回归分析

u-t曲线趋于平缓时，及时进行数据处理或回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。高边坡前期采用对数u=1/log（1+ti）、指数u=a.e-(b/ti)和双曲线u=ti/(a+bti)三种回归函数分别进行回归分析,取其中相关系数r最趋近于1的那个函数，推测高边坡变形的最终位移量和最终稳定时间。

在对前期的数据进行分析后，采用其中最实用的一种函数作为高边坡监测的回归分析函数。

u-t曲线出现反弯点时，表明破体和支护已呈不稳定状态，此时必须密切监视高边坡体动态，并加强支护，必要时暂停开挖。同时报告监理工程师及第一监测项目部。

⑤、预警管理标准

边坡稳定性评价主要根据以下几点进行综合判断：

a 、最大位移速率小于2mm/d；

b 、边坡开挖停止后位移速率呈收敛趋势；

c 、坡面、坡顶有无开裂，裂缝的变化趋势如何；

d 、根据位移时态曲线的形态来判别：

当坡体位移速率v持续下降时（du2/d2t＜0），坡体趋于稳定状态；

当坡体位移速率v无收敛趋势时（du2/d2t=0），坡体不稳定，应加强支护；

当坡体位移速率v出现增长时（du2/d2t＞0），坡体进入危险状态，必须立即停止开挖，必要时减载处理，加强支护。

在实际监测的过程中如果出现有上述一点或几点现象时，都应引起注意，并通过其它项目的监测资料相互进行对照、比较分析，以进一步讨论边坡的稳定性，以便及早发现安全隐患情况，采取相应的补救措施。

（4）、监控量测及信息反馈流程

①、边坡变形观测流程

高边坡变形观测流程图

②裂缝观测流程

高边坡裂缝观测流程图

地表观察

产生 裂缝

③、边坡监测与施工动态控制图

高边坡监测与施工动态控制图

④、边坡监测信息反馈流程图

高边坡监测信息反馈流程图

（5）、监控量测报送程序及资料附表

①、资料报送程序

a、各断面应按照监测方案和施工图规定频率、精度对监测断面进行监测，监则资料须在当天进行整理分析、稳定判断。

b、监测资料包括人工巡视记录表、监测数据等，测点埋设考证表。

c、测点埋设记录、监测仪器、监测资料必须真实与连续，并经驻地监理签认。

d、每次监测后将电子版记录发监测单位，签认后纸质记录定期交付给监测单位，汇总后交付业主。

②、资料报送内容

a、人工巡视记录表

b、坡面变形观测点埋设考证表

c、裂缝观测点埋设考证表

d、坡面观测点观测记录表

e、裂缝观测记录表

f、报警联系函

五、监控量测注意事项

高边坡监测工作注意事项如下：

1、监测人员做到四个固定，即固定的观测人员，使用固定的测量仪器，固定的测站基点，固定的游标卡尺量测。并尽量做到在基本相同的环境和外界条件下进行观测，以减少误差，提高观测精度。

2、每次观测前对全站仪进行系统的检测，不符合精度的仪器不得使用，以便减少仪器造成的误差。

3、坡面位移基点埋设在通视良好的位置上，覆盖的浮土应采用人工夯实处理，连续观测2-3次，所得数据进行对比分析，直至判断可作为观测初始值为止，随即开始正式测量。

4、经常进行监测基点的闭合差复测，消除由于人为或其它因素对观测基点造成的破坏而造成的误差。

5、保持监测原始数据的完整性，当天测量数据当天及时整理。

6、在整个监测期间重视对高边坡监测基点、监测点以及裂缝观测点的维护工作，并确保在监测期间遭到破坏。

六、安全保证措施

由于标段内高边坡均超过30m且坡度较陡，监测过程中的安全问题非常重要。因此，在进行监测工作中必须注意安全，注意以下几点：

1、经过系统的安全教育，增强所有参与该项工作施作人员的安全意识，树立“安全生产，人人有责”的观念，提高职工遵守施工安全规章的自觉性，认真执行专项安全操作规程，做到“不违章操作，保护好自己，保护好别人”，提高监测人员整体安全防护意识和自我保护意识。

2、严格执行逐级安全交底责任制度，施作前由项目部总工程师负责组织有关人员进行详细的安全技术交底，并履行签字手续备案待查，设立专职安全员对监测施作班组人员进行专项安全技术交底。安全员对安全措施的执行情况进行监督，并做好安全日志的记录工作。

3、凡进入监测区域内的监测人员，必须有效配带安全帽等安全防护用品。

4、在对高边坡进行监测工作时必须有效佩戴安全防护用品，如安全绳，防滑鞋等，埋设监测点时应在工作区域内设置安全网或者安全栅等安全隔离设施，避免高空坠落伤害。

5、保持与气象部门的联系，严禁在五级以上大风或暴雨等恶劣天气情况从事监测作业。

6、在埋设监测点时应时刻注意现场施工人员交叉作业安全，既要保护好自己，又要防止在监测施作中对其它人员造成伤害。

7、在监测区域内设置醒目的安全警戒示标志牌，提醒路人及监测人员时刻注意安全。