广甘高速公路边坡安全监测实践与思考

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摘要： 本文结合四川广甘高速公路边坡安全监测实践，对边坡安全监测技术的发展过程与前景进行了认真的思考与分析。

Abstract： Combined with the practice of Guang-Gan expressway slope safety monitoring， this paper considers and analyses the development process and prospect of slope safety monitoring technology.

关键词： 边坡；安全监测；实践

Key words： slope；safety monitoring；practice

中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）29-0091-02

1 对边坡安全监测技术的思考

1.1 边坡工程的安全监测的性质 边坡工程安全监测广泛存在于山区土建与城建的深基坑工程，其共同的特性是因为人工开挖或人为改变环境（例如水库人工升降水位）造成边坡可能失稳，不同之处是深基坑开挖边坡安全监测是临时工程工作，而山区边坡安全监测主要是长期的工程工作。对于山区边坡安全监测工程的设计要按工程的重要性进行区分。一般来说，现时存在的边坡是稳定的，若因人工开挖或人为或自然改变环境（例如降雨），边坡可能存在不稳定性，而不稳定的可能性大小按目前的认识水平还估算不准确，则进行安全监测就成为首选的实施工作。当然在实施这项工程时也要按工程的重要性来确定实施工作的规模与要求，例如，对于位于大型水库的大型边坡，监测的要求是要确保其不能滑坡，因为滑坡造成的涌水可能造成溃坝事故，这是社会不允许发生的事情，因此设计的监测工程要求就高，花费就大。又例如边坡下有一定规模工业与民用建筑物，尤其是具有一定规模的人居生活区，对边坡安全监测的要求也应是很高的。对于铁路和公路工程，因为现时的经济水平限制了工程建设的造价，更是产生了大量具有不稳定因素存在的边坡工程，这些边坡工程只有留在运营期观察与处理，因此，虽然交通工程边坡的安全重要性不如前述的水利或其下有人居的边坡工程高，但它的量大，有些也是生命线工程，例如隧道和桥头的边坡安全重要性就很高。也是值得多花费以确保其安全的。

因此，在边坡安全监测设计方案上，要实事求是，要根据工程性质综合分析，不能单做技术安全分析，更不能互相比看谁采用的技术（纯）先进，谁采用的监测方案安全度高，这里面有一个合理花费的经济问题。

1.2 边坡工程安全监测技术发展的过程 边坡工程安全监测技术的发展受控于人们的认识水平与工业和科学技术的发展。早期的边坡监测主要是根据人工观测地表变化特征、地下水以及周围动植物的异常来推断确定其发生的可能性。随着时代的发展和科技进步，表面位移监测法的一些常规仪器，包括水准仪、经纬仪、全站仪、GPS监测以及新近发展的GPS手机监测和InSAR技术等，也逐渐得到应用。

随着勘察技术与对岩土体变形规律认识的深入，认识到表面位移和滑面位移可能的不一致性，感到边坡稳定预测预报准确度十分有限，发展了深部位移监测法，即用钻孔测斜法监测和确定滑面位置与水平滑移量的大小。早期的钻孔水平位移监测用滑动式测斜仪人工定时监测，现时除可继续用该方法外，还发展了固定式测斜传感的深孔水平位移监测方法。但是随着钻孔深部位移监测经验的积累，人们认识到有时整体边坡虽没完全失稳，但钻孔深部位移量已很大，且大到监测传感装置失效，后续的监测工作无法进行。同时也有估计确定的钻孔位置布设不合理，监测的数据不能代表边坡整体运动的实际状况。因此，用钻孔深部位移监测边坡安全也不是全好的方法。

在监测数据的采集，传送与处理技术上，受社会经济与技术发展水平影响很大。早期的工作是人工读数，人工分析与判断，现时则已发展到数据自动采集、自动记录、远程自动传送、人工与专家系统结合自动分析，且这些技术还在飞速发展之中，专业人员两三年内若不学习与更新知识就可能落后。相应的对边坡失稳机理认识的不足就反而突出地显露出来。

新任院士何满朝认为：由于位移、裂缝等现象只是滑坡的必要条件，并不是充分条件。滑坡前一定会产生位移和裂缝，但有位移、裂缝的产生并不一定就会发生滑坡，而滑动前的剪切滑动力变化可以作为预测滑坡的充分必要条件。因此他提出了“超前剪切滑动力”监测及分析方法，该方法的核心技术包括预警模式和恒阻力监测锚索。这种方法代表了目前边坡安全监测最新动态与水平。

1.3 当前边坡安全监测手段的示例 所谓示例就不是实例，类似于示意。图1为人工边坡安全监测的布设示例，图2为自然边坡安全监测布设示例。它包括：多点固定式测斜或人工滑移式测斜系统，它用来测土体内部沿测管不同深度的水平位移；多点竖向位移测试系统，它用来测土体内部不同标测点处的竖向变形（实质上类似应变）；坡体表面纵向与横向位移测试系统，它一般用点线连接或用点式柔性位移计监测；锚索或锚杆应力计，它可测加固锚索或锚杆的应力；抗滑桩或墙中钢筋应力计，它可监测挡土构筑物所承受的力与变形；挡土构筑物背面的土压力计，它可监测挡土构筑物所承受的土压力；土体内部预设的渗压计，它可监测土体内水的动态变化，也可采用图2所示的TDR土壤湿度计监测土体内各点的用体积比表示的体积含水率；自动雨量计或室外小型自动气象监测系统，用于自动监测雨水的过程；有线、无线、远程、自动监测数据采集、记录、传送系统，用于数据的自动监测、记录与传送；室内监测数据接收与分析系统（略）。

图3为何满朝院士的“超前剪切滑动力”方法边坡安全监测布设示例。图中的核心监测元件为其具有知识产权的恒阻力大位移锚索装置。

2 广甘高速公路边坡安全监测实施经验

2.1 工程概况 受广甘高速公司委托，四川公路规划勘察设计研究院实施的边坡安全监测点，分别位于广元宝轮镇松林村菖溪河左、右岸斜坡上。根据勘察资料及分析可知，因公路建设，开挖边坡均有不良地质现象或变形破坏现象，今后在降雨、地震等因素的影响下，有进一步变形、滑移，甚至有诱发其后部大型堆积体变形、失稳的可能和潜在威胁。从经济性、安全性及施工可操作性的角度考虑，三处边坡基本都采用只对开挖边坡、开挖影响范围内的斜坡、和对高速公路有直接影响的滑坡进行工程治理，而对后部斜坡堆积体则通过深部变形长期监测，实时了解和掌握后部堆积体的变形情况，再根据监测结果来确定是否有必要对其进行支挡和处治。

2.2 实施方案 整体技术方案为：以YH50130AH高智能固定式测斜仪、SRY-1容栅式雨量计为主要监测单元、YH6688数据采集传输模块为远程数据采集传输单元、太阳能电池为供电系统，建立边坡深部位移远程实时监测系统。同时在成都建立远程监控中心，基于GPRS无线传输技术，通过地质灾害监测信息管理与决策支持系统，实现数据实时接收存储、监测数据管理分析和网络共享等功能。具体实施方案如图4所示。

其中的K43+380～K43+540左侧潜在不稳定斜坡安全监测布置见图5所示。

设备安装时要注意：对固定式测斜探头安装，要注意钻孔孔底的处理；测斜管方向的校准；回填灌浆的工艺；探头的放置与固定。在现场设备安装调试完成后，通过在成都设置远程监控中心，建立边坡监测信息管理和决策支持软件系统，设置边坡监测信息数据库，实现监测数据实时接收存储、查询及可视化管理、通过信息网络与建设单位共享分析、预警、等功能。

3 结论与建议

虽然在实施的边坡安全监测技术上采用了国内先进技术，总体思路已走在行业前列，但还缺少对预警模式的深入认识，这也是一个业内普遍存在的问题，它的发展有待于监测资料的进一步分析和成果的积累。

参考文献：

[1]四川省地质工程集团公司.兰州至海口高速公路甘川界至广元段弃渣场及边坡工程安全稳定性评估报告[R].2012.

[2]广甘高速公司.广甘高速公路项目建设执行报告[R].2012.

[3]四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院.广甘高速勘察设计报道.2012.12.

[4]何满潮.滑坡地质灾害远程监测预报系统及其工程应用[J].岩石力学与工程学报，2009.

[5]四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院.广甘高速公路边坡深部位移远程实时监测系统实施方案.2012年4月.