路堑高边坡监控量测方案

二广高速公路怀集至三水段

第十一合同段

（YK42+750～YK44+820）

路基高边坡监控量测方案

编 制： 复 核：

中铁四局集团第四工程有限公司

二广高速公路怀集至三水段十一合同段项目经理部

日期：2007年6月10日

目 录

第一章 编制依据 ......................................................... - 2 - 第二章 工程概况 ......................................................... - 2 - 第三章 监控量测的目的 ................................................... - 2 - 第一节 监控量测的目的 ................................................. - 2 - 第二节 适用范围 ....................................................... - 3 - 第四章 量测项目、量测仪器及内容 ......................................... - 3 - 第五章 监控量测组织机构与管理 ........................................... - 3 - 第六章 监控量测方法 ..................................................... - 4 - 第一节 地面位移监测 ................................................... - 4 - 第二节 人工巡视和裂缝观测 ............................................. - 7 - 第三节 量测数据的分析和整理 ........................................... - 8 - 第七章 监控量测的注意事项 .............................................. - 15 - 第八章 安全保证措施 .................................................... - 16 -

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第一章 编制依据

1、二广高速公路怀集至三水段第十一标段工程地质勘察报告； 2、交通部《公路路基施工技术规范》（JTJ F10—2006）； 3、二广高速公路怀集至广宁段高边坡第三方监测方案； 4、二广高速公路怀集至三水段第十一标段两阶段施工图设计； 5、二广高速公路怀集至三水段第十一合同段实施性施工组织设计。

第二章 工程概况

二广高速公路怀集至三水段第十一合同段线路穿越区主要为剥蚀山丘地貌。路段内地形起伏大，山坡两侧及底部冲沟发育。标段内填挖交替较为频繁，且山体自然坡率陡峻，高边坡出露基岩大多为砂岩，风化严重、结构松散，局部已成半岩土状，遇水极易软化导致强度降低，易发生滑坡、滑塌和崩塌等地质病害。

标段内高度大于30m的高边坡有2处，另一处由于紧邻马头塘隧道出口，自然坡率较陡，因此采取相应的高边坡设计。最大边坡高度为40.5m，长度共计325m（单侧）。详见表1：路堑高边坡一览表

表1 高边坡一览表

序号 1 2 3 里程桩号 ZK42+829~ ZK42+905 YK43+867~ YK43+924 ZK44+441~ ZK44+633 位置 左侧 右侧（隧道口） 左侧 坡长 （m） 76 57 192 最大边坡高度 (m) 40．5 18 34 第三章 监控量测的目的

第一节 监控量测的目的

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构造物的影响情况，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，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、快速地进行。

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3、检验边坡加固效果，评价安全稳定性。

4、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。

第二节 适用范围

本监控量测方案，适用于二广高速公路怀集至三水段第十一合同段高边坡监控量测作业。

第四章 量测项目、量测仪器及内容

高边坡的监控量测主要项目包括：地面位移监测、人工巡视和裂缝观测等，具体见表2：量测项目、量测仪器及工作内容表。

表2 量测项目、量测仪器及工作内容表

序号 1 2 量测项目 地面位移监测 人工巡视及裂缝观测 量测仪器 索佳ST230RK全站仪 游标卡尺 主要工作内容 分析坡面几何外观的变化情况 坡体的变形情况和破坏趋势 第五章 监控量测组织机构与管理

一、组织机构

组建以项目总工张奎为组长，工程技术部刘光才、伍晓泉、洪学钢，质检部钮小祥为组员的量测组。量测组在项目总工的领导下进行测点埋设、日常量测和数据的处理工作，并及时进行信息反馈报告监理工程师和第一监测项目部。

二、监控量测管理

1、测量队承担项目的量测任务。

2、现场量测人员负责埋点、量测、数据处理和仪器保养维修工作，并及时将量测信息反馈工程技术部。

3、量测工作按量测计划实施，并与现场施工紧密配合，不得中断工作。 4、测点须牢固，易于识别，并妥善保护。 5、监控量测资料及时整理归档。

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第六章 监控量测方法

第一节 地面位移监测

一、量测目的

在平台上设置坡面变形观测点，利用索佳ST230RK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。

二、测点布置

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。监测基点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。具体见图1：边坡坡面变形观测点平面布置示意图、图2：边坡坡面变形观测点立面布置示意图与表3：边坡坡面变形观测点一览表。

图1：边坡坡面变形观测点平面布置示意图

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图2：边坡坡面变形观测点立面布置示意图

表3：边坡坡面变形观测点一览表 序号 1 2 ZK42+829~ZK42+905 3 4 5 6 7 8 9 10

平台 高边坡 桩号 ZK42+840 ZK42+860 ZK42+880 ZK42+900 YK43+875 YK43+867~YK43+924 YK43+5 YK43+915 ZK44+450 ZK44+441~ZK44+633 ZK44+470 ZK44+490 碎落台 第一级 1 1 1 1 1 1 - 5 -

坡顶 第二级 1 1 1 第三级 1 第四级 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 12 13 14 15 16 合计 ZK44+510 ZK44+530 ZK44+550 ZK44+570 ZK44+590 ZK44+610 1 1 1 1 1 1 1 30 1 1 1 1 三、测桩埋设

对土质边坡，选择好监测基点位置后，挖除表土并开挖一个0.5×0.5m的孔，孔深80cm，用钢筋混凝土浇筑底盘至地面高度，在底盘中心埋设一根Φ12钢筋，钢筋头伸出底盘面约0.5cm，钢筋顶端设标记作为监测基点。坡体上的监测点同样按照上述方法埋设。观测点埋设完毕后，稳定2～3d之后即进行初测。对石质边坡可以利用稳固石块作为观测标记代替观测桩。

四、监测仪器的选取与测设方法

监测仪器选取2007年1月鉴定合格的全站仪索佳ST230RK，精度达到1mm，能满足监测精度的要求。

采用角度交汇法进行观测。

五、监测频率

测点埋设后即开始监测，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。在监测期间内的监测频率按表4控制。

表4 边坡监测频率表

时间 开挖期间、开挖一个月内及旱季和少雨季节 开挖一个月后 雨季 暴雨期和雨后数天内 坡面变形观测点 1次/15d 1次/30d 1次/周 1次/d 备注 - 6 -

第二节 人工巡视和裂缝观测

一、量测目的

人工巡视是一项经常性的工作，每天安排专人进行巡视。当坡体发现裂缝时及时报给第三方监测单位，在第三方监测单位的指导下，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。

二、裂缝监测点设置

在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，则此类坡面无需布置测点。

三、裂缝监测

由于一般的裂缝变形是微小而且蠕变的，则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，深约50cm，用混凝土浇筑至地面高度，混凝土中各埋设一块长方形铁片，并使这两块铁片在裂缝处搭接约5cm长（如图3所示），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缝隙，用游标卡尺测出这条缝隙的宽度数据，该数据就是所测边坡裂缝增加的宽度。 图二高边坡裂缝监测装置剖面示意图1#钢板约5cm2#钢板原地面线50cm稳定土体30*30cm（长*宽）根据实际确定间距30*30cm（长*宽）稳定土体混凝土浇筑1#钢板分界10cm混凝土浇筑2#钢板裂缝发展宽度线移滑 图3：裂缝监测装置示意图

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第三节 量测数据的分析和整理

一、量测数据的分析与整理

量测数据采集完成，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有效性。

1、地面变形数据的分析与整理

地面变形主要分为平面位移，监测相关数据收集整理完后，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。见图4 ：u-t散点图、图5：u-h散点图、图6：v-t散点图。

图4 u-t散点图

u（mm）242220181614121082001 t(d) 234567101112131415161718192021222324252627282930313233u（mm）12 11109 876 3 210图5 u-h散点图

012345671011121314151617181920212223242526272829303132

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h（m）图6 v-t散点图

v（mm/d） 13 1211 10 9 8 7 6 321 00t（d）246810121416 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，图示同本章节第1项。

3、减载数据的分析与整理

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和边坡滑移速率v与荷载w关系的关系曲线，裂缝发展宽度u和速率v与荷载w的关系曲线。见图7：u-w散点图、图8：v-w散点图。

图7 u-w散点图

u（mm） 24 2220 1816 1412 108 20 01

w(m)23456710111213141516- 9 -

图8 v-w散点图

v（mm/t） 111098763210 0 w（m）123456710111213141516174、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。回归分析图见图9：对数回归分析图、图10：指数回归分析图、图11：双曲线回归分析图。

图9 对数回归分析图

u（mm）191817161514131211109876321t（d）0 0246810121416182022242628303234363840424448

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图10 指数回归分析图

u（mm）2826 2422 2018 1614 1210 86 42 0036912151821242730t（d）33 图11 双曲线回归分析图

u（mm）3432 302826 242220 181614 12108 2 0012345678t（d）9101112131415161718192021222324 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。

5、u-t曲线出现反弯点时，表明坡体和支护已呈不稳定状态，此时必须密切监视坡体动态，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。如下图所示在量测工作至第3天时，边坡位移速率突然增大，出现了反弯现象。

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v-t散点图8.07.06.05.0mm/天4.03.02.01.00.0012345671011121314151617181920天

二、高边坡稳定性判定

1、最大位移速率小于2mm/d。

2、边坡开挖停止后位移速率呈收敛趋势。 3、坡面、坡顶有无开裂，裂缝的变化趋势如何。 4、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出现增涨时（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；

当v-t曲线出现反弯时，表明坡体和支护已不稳定，须密切监视坡体动态，暂停开挖并加强支护。同时报告监理工程师和第一监测项目部。

三、监控量测工作及信息反馈流程

1、边坡变形观测流程： 见图12：高边坡变形观测流程图

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开挖前开口线5m外 边坡开挖至平台 埋设监测点 监测基点布设 监测数据采集 监测数据分析 提交监测成果 图12 高边坡变形观测流程图

2、裂缝观测流程

见图13：高边坡裂缝观测流程图

边坡开挖 未产生裂缝 地表观察 产生 裂缝 观测装置埋设 不进行裂缝监测 裂缝监测数据采集 裂缝监测数据分析 提交裂缝观测报告

图13 高边坡裂缝观测流程图

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3、边坡监测与施工动态控制图 见图14：高边坡监测与施工动态控制图

边坡开挖至埋设测点位置 测点埋设 初测 不正常 继续开挖边坡 停挖或其他措施 动态跟踪监测 满足稳定标准 不满足 开挖完毕 不满足 继续监测 加固措施 满足稳定标准 不满足 竣 工

图14 高边坡监测与施工动态控制图

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4、边坡监测信息反馈流程图 见图15：高边坡监测信息反馈流程图

边坡开挖现场 参数及方法交底 需埋设 监测点 变形量异埋点及数据采集 边坡趋 于稳定 数据分析 报请监理签认 第三方第一监测项目部 监测数据 项目部 监测 成果 资料已签认、监测月报 变更边坡处理参数、施工方法 总监办

图15 高边坡监测信息反馈流程图

第七章 监控量测的注意事项

高边坡监测工作注意事项如下：

1、监测人员做到四个固定，即固定的观测操作人员，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，所得数据进行比对分析，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，消除由于人为或其他因素对观测基点造成的破坏

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而造成的误差。

5、保持监测原始数据完整性，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，并确保不得在监测期间遭到破坏。

第八章 安全保证措施

由于标段内两处高边坡高度均超过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生产意识，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，施工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，必须有效佩戴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栏等安全隔离设施，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与现场施工人员和第三方监测人员交叉作业的安全，既要保护好自己又要防止在监测施作中对其他人员造成伤害。

7、在监测区域内设立醒目的安全警示标志牌，提醒路人及监测人员时刻注意安全。

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