深层土体水平位移监测在地质灾害治理中的应用

[摘要]以某地灾治理施工项目监测为例，论述了该工程的深层土体水平位移动态变化，介绍了监测程序、监测频率和监测预警值的确定。在边坡治理过程中的通过对监测点的数据分析，判断边坡稳定现状和滑坡的可能性，及时反馈给业主及监理单位重视，施工单位及时处理、应用方法得当，保证了边坡治理的安全。

[关键字]深层土体水平位移 监测频率 监测报警值

[中图分类号] P694 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-4-224-2

1 工程概况

永安市某中学滑坡治理工程是市里地灾治理重点工程，滑坡所在斜坡体为土质类型，破坏后果很严重，边坡高度大，根据《建筑边坡工程技术规范》要求，施工过程和工程竣工后须进行监测测量精度为三级。通过对滑坡治理工程进行监测，获得变形量，及时掌握滑坡治理工程变形情况，确保滑坡治理工程及周边建筑的安全。

2 监测方案

根据本工程的具体情况，依据有关规范规定和边坡设计方案对施工监测工作的要求，监测内容如下：

边坡外侧的土体侧向位移（土体测斜），7个测点（CX1～CX7），整个监测过程将自土体开挖施工开始，到挡墙和抗滑桩施工结束，监测过程持续至边坡加固工程完成后六个月内或当年雨季结束后三个月监测数据基本稳定即可结束。为止。测点具体布置位置详见下图1。

监测频率的确定：测点埋设稳定后即开始监测，一般来说：土方开挖期间、暴雨期和雨后数天内1次/天，正常观测1次/7天，竣工后观测1次/30天，六个月后观测1次/60天根据边坡的进展，在较危险的断面适当增加观测次数。

开挖期间如果变化速率较大时应按2次/天监测。如出现险情，则跟踪监测。边坡开挖稳定后，可适当减少监测频度。

实际测量频率根据前两次测量情况而定。当观测值相对稳定时，可适当降低观测频率；当达到报警指标或观测值变化速率加快时，应加密观测。

监测标准：边坡监测稳定性评价主要根据以下几点进行综合判断：

（1）边坡开挖支护过程中，连续每天（累计3天）变形速度大于3mm/d；或累计达到30mm；

（2）边坡开挖停止后位移、沉降速率呈收敛趋势；

（3）坡面、坡顶有无开裂，裂缝的变化趋势如何；

在实际监测的过程中如果出现上述一点或几点现象时，都应引起注意，监测人员应立即向建设方、设计、监理和施工单位汇报，并通过其他项目的监测资料相互进行对照、比较分析，与建设方、设计、监理、施工方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。

3 监测程序

边坡的监测程序按下图所示进行边坡监控系统操作。

说明：

（1）施工单位将边坡开挖到可以埋设监测仪器的位置时，监测单位进行监测仪器的埋设；

（2）在施工单位进行边坡开挖的同时，监测单位对边坡进行监测，满足稳定标准，继续进行开挖，不满足标准则停止开挖；

（3）边坡开挖完毕后对边坡继续进行稳定监测，可以以此评价加固措施和加固效果，满足标准则停止观测，不满足稳定标准的则要重新加固。

4 监测原理

深层土体水平位移是通过预埋在边坡顶测斜管来监测的，测斜仪是一种测量仪器轴线和铅垂线之间夹角的变化量，进而计算出土层各点的水平位移大小的仪器，它被广泛地应用于交通、冶金、煤炭、水利水电及城建部门的岩土工程原位监测中，尤其是在边坡、地基、土石坝及地下洞室的深部水平位移监测中具有不可替代的优越性和实用性。

依据规范和工程实际经验，影响深层土体水平位移监测的因素主要是以下几方面：钻孔倾斜度、测斜管埋深、填料、测斜管周围土层稳定时间及初始值、测斜仪探头稳定，因此在测斜管埋设时应遵守下列原则和注意事项：

（1）在靠近基坑侧壁的土体中埋设测斜管，测点位置选择在变形大或危险的典型位置。

（2）测斜管的长度为基坑开挖面以下3～8米，遇硬质基底（岩层）取小值，偏软基底取大值。当通过平面测量的方法，将管顶作为位移计算的基准位置时，管底应超过围护结构底部不少于1米。

（3）用钻机成孔（一般测斜管是外径Φ76，钻孔内径Φ110的孔比较合适），成孔后将测斜管逐节组装并放入钻孔内，下入钻孔内预定深度后，向测斜管与孔壁之间的空隙进行回填，以固定测斜管。

（4）测斜管与钻孔之间的空隙用细砂或水泥与膨润土拌合的灰浆缓慢进行回填，注意采取措施避免塞孔使回填料无法下降形成空洞。回填后通过灌水和间隔一定时间后的检查，在发现回填料有下沉时，进行补充回填。回填工作要确保测斜管与土体同步变形。埋设就位的测斜管

（5）测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处用自攻螺丝牢固固定、用封箱胶密封。

（6）测斜管安放就位后调正方向，必须保证有一对凹槽与基坑边缘垂直（即平行于位移方向）。

（7）调整方向后盖上顶盖，保持测斜管内部的干净、通畅和平直。管顶宜高出地面约10～50cm。

（8）做好清晰的标示和可靠的保护措施。进行钻孔和测斜管之间的回填。

（9）埋设时间应在基坑开挖或降水之前，并至少提前两周完成。

5 监测分析

自2011年8月23日始，监测人员进场，由专业勘探队埋设深层土体水平位移监测孔（测斜孔CX1-CX7）7只，埋设完毕后8月30日进行现场观测，各点第一次测试进行两次以上，确定初值。依照监测方案以及边坡设计方案规定的频率进行监测，共进行47次监测。由于数据较多，本文取具有代表性数据，各测斜管水平位移变化曲线见图3至图8所示：

从CX6测斜孔位移变化曲线看监测时间更长，8月30日至9月1日，变化3.731 mm，但之后变化小；CX6最大位移为9.611 5 mm发生在0.5 m处，也远没有达到报警值。

从CX7测斜孔位移变化曲线不难发现施工过程中曾发生过险情。例如：

9月2日、3日两天下雨，CX7读数变化明显。CX7孔水平位移发展较快，超过3 mm/d，达7.17 mm，日位移量3.93mm，超出规范限差3mm/d；数据当时提供给监理和施工方，9月5日CX7处发生滑坡。主要原因是边坡顶部堆放施工材料过多，搅拌机等施工机械未及时移动，外加连续降雨，导致土质湿滑，粘住力下.降，土层剪切应力增大从而失去稳定，导致塌方。后来进行放坡、加固措施，出现异常情况，致使此孔此后不能正常测试。

6 结论与建议

（1）为保证深层土体水平位移的监测准确性，尽量减少人为误差，确保工程结果接近事实，必须从以下五方面考虑：钻孔倾斜度；测斜管埋深；填料；测斜管周围土层稳定时间及初始值；测斜仪探头稳定时间等。

（2）在监测对象内力和变形变化大的代表性部位及周边重点监护部位，监测点应适当加密。并且加强对监测点的保护，必要时应设置监侧点的保护装置或保护设施。

（3）在边坡施工过程中，当监测值超过有关标准、有危险事故征兆、自然灾害或场地条件变化较大等异常情况出现时，应加密观测，监测频率视实际情况及工程需要再行制定。

（4）在地质灾害治理项目过程中，采用多种方式进行监测，采用水平位移、垂直位移等多种方法结合使用，更全面的分析和预报边坡的位移变形的发展趋势。

（5）当监测项目已超过其警戒值时，必须迅速停止开挖，查明原因，及时通知设计方、委托方、监理及施工方，配合采取应急措施，如快速原位回填土，保证警戒值不再增大；放坡、卸土；修改方案，进行加固等等，有效控制施工险情的发生。

参考文献

[1]马全珍，张宝华.钻孔测斜仪在边坡监测中的应用[J].常州工学院学报：2005，18（S）：85-89.

[2]顾培英，吴亚忠，邓昌.基坑深层土体水平位移监测影响因素浅析[J].监测与分析，2006，10 （6）：76-78.

[3]姜忻良，宗金辉，孙良涛.天津某深基坑工程施工监测及数值模拟分析[J].土木工程学报，2007，40（2）：79-82.

[4]中国建筑科学研究院.建筑基坑支护技术规程JGJ 1202-99. 中国标准书号[S].北京：辽海出版社，1999.

[5]卫永立，郝福华，焦文斌.漳泽水库大坝测斜仪的施工埋设与监测分析[J].山西水利科技，2001，11：第4期.

[6]赵维炳，高俊合，施建勇.软土深基坑施工中深层土体水平位移测试[J].大坝观测与土工测试，1997，21（4）：13-15.