1、浅谈复杂地质地段高边坡的动态设计与信息化施工摘要：通过对复杂地质地段高边坡的动态设计与信息化施工的必要性以及如何在实践中实施动态设计和信息化施工的简述，结合典型案例说明确保复杂地质地段高边坡的有效治理，高边坡动态设计与信息化施工是科学有效的，面对因地震及暴雨灾害造成的滑坡泥石流，灾后重建必然面对高边坡治理难题有现实意义。 关键词：复杂地质 高边坡 动态设计 信息化施工 中图分类号： S611 文献标识码： A 前言 随着山区高速公路的修建，复杂地质地段高边坡的设计和施工已成为路基设计和施工的重点和难点，而且造价巨大，由于设计不周和施工不当造成的边坡失稳坍塌事故屡见不鲜，究其原因除了不良地质和水
2、文气候因素外，一个重要因素就是复杂地质地段高边坡的设计与施工的密切关系没有得到足够重视，设计单位没能即使根据施工中发现的新情况修正设计，施工单位没有完全按设计要求施工或没有及时反馈在施工中发现的新情况。加强复杂地质地段高边坡的设计与施工的协调关系意义重大，需要从设计和施工两方面共同考虑密切配合。采用动态设计和信息化施工是确保复杂地质地段高边坡科学防护治理的有效途径。京珠高速公路粤境北段第 F 合同段是一段典型山区高速公路，全线有十多处高边坡，采用的治理措施有挡土墙、护面墙、锚杆挂网喷浆、预应力锚索、抗滑桩、桩板墙和各种形式的护坡及植物防护，在施工中既有失败的教训，也有成功的典型，而原因正在于是
3、否执行好了动态设计与信息化施工的要求。最近四川地震灾区暴雨引发的滑坡泥石流灾害频发，造成重大人员伤亡及财产损失，在今后的灾后重建过程中必然面对高边坡治理难题，应该汲取教训，灾害的发生既有自然环境的因素，也有设计不周处置不当等人为因素，重视复杂地质段高边坡的动态设计与信息化施工也有现实意义。 动态设计与信息化施工 在勘察设计阶段，尽管对复杂地质地段高边坡有较详细的调查和勘测，比如详细测量和地质钻孔等，但这些毕竟是局部的，加之坡体地形的复杂性和前期测设工作的困难因素，难免存在一定的差异和变形，难以真正全面反映复杂地质地段高边坡的实际情况，尤其是地表以下地质和地层分布情况。甚至在施工过程中，由于施工
4、作业的影响以及自然因素如暴雨等的共同作用，导致原坡体发生物理力学方面的变化。基于上述原因在施工图设计文件中对于复杂地质地段高边坡采用动态设计和信息化施工，就是要结合现场实际开挖揭示的地层信息及坡体结构条件进行必要的调整与完善。动态设计主要从四个方面获取信息来完善设计。 从施工组织设计获取施工信息 对于高边坡尤其是复杂地质地段高边坡施工，都要编制详实、合理、可行并满足工程进度要求的施工组织设计方案。在施工前应对施工中的施工方法、施工工艺、施工程序、劳动力组织和安全质量管理给出详细的设计，并制定相应的施工设计书。在施工过程中是否严格按此实施直接关系到工程质量与安全，卸载与加固的时间和顺序代表了设计
5、中的不同工况，如何确保开挖一级防护加固一级以及针对特殊气候变化采用临时加固措施至关重要。 从施工记录资料获取现场信息 施工测量放线资料：如发现坡级差异或坡率急剧变化，坡面与设计差异或特殊地形地貌情况等，包括开挖线以外的情况记录。 施工开挖地质地层水文情况记录：如开挖揭示的地质地层水文情况与设计存在差异或变化，以及施工过程中间自然因素影响比如降雨情况的记录。 锚索（杆）施工钻孔注浆张拉记录：钻孔记录，如发现锚固端地层地质与设计存在差异或变化，钻孔的深度与设计的偏差，超量注浆等。 从施工试验结果获取地质土质以及设计参数信息 土工试验、防护材料试验、配合比试验、机具配套试验以及锚索（杆）基本试验和验
6、收试验。土体含水量的变化是一个非常重要的指标。尤其是锚索（杆）基本试验即抗拔拉破坏试验，目的在于验证设计采用的锚索（杆）的性质和性能、施工工艺、设计质量、设计合理性以及所提供的安全储备，同时考虑有关搬运、储存、安装和施工过程中抗物理破坏的能力。验收试验也称现场试验或质量控制试验，其目的是检验施工质量是否达到设计要求，并针对所有工程锚索（杆）进行的。通过验收试验可获知锚索（杆）受力大于设计荷载时的短期锚固性能，以及满足设计条件时锚索（杆）的安全系数，将验收试验结果与基本试验结果对比，可作为锚索（杆）长期性能评价的参考。 从施工变形监测与预报获取动态变化信息 在高边坡工程施工期间，坡体变形监测与预
7、报工作十分重要，一般采用地表简易观测法和重要工程专业仪器监测法，必要时开展动态预报工作，施工变形监测与预报可以指导动态设计，确保施工安全，并且检验工程效果。对于重点复杂的高边坡路段应由业主监理设计施工各方参加，根据具体情况制定相关边坡坡体变形监测和锚固工程应力监测方案，并组织安排专业单位实施。 地表变形监测包括利用全站仪和水准仪监测，根据实际情况布设的观测点的位移和沉降情况，以及采用简易观测桩进行地表裂缝变形监测。深部位移监测：在坡体内部采用钻孔测斜技术进行深部位移监测，不仅可以准确地探测到滑动面的埋深位置和层数，了解滑体的厚度和深层土体的动态发展状况，而且对土体微小量的侧向位移也可以及时获得
8、，从而从量的角度掌握滑坡体的发展程度。该方法是通过精密的仪器设备，对由于土体产生侧向位移而造成测斜管变形的监测达到了解滑坡体变形的目的。 信息化施工要求在施工过程中除了按设计要求和规范要求以及既定施工方案实施外，及时准确地掌握施工中出现的新情况新信息，却拨信息畅通，迅速准确地反馈给监理设计单位，由于任何设计上的修正调整都有一个过程，根据新情况设计施工双方需要制定相应临时措施，避免出现不利情况或趋势。为此设计和施工均要针对一些可能出现的不利因素提前制定应对预案，从而争取时间。 典型案例 京珠高速公路粤境北段第 F 合同段，有一处称为古滑坡的高边坡路段，是全线的控制性工程，路线从滑坡体下部穿越，有
9、七级边坡，路段长 200 米，一级防护采用抗滑桩挂板和重力式抗滑挡土墙，二级以上采用预应力锚索地梁配护面墙。分别采用了地表变形监测和深度位移监测，地表变形监测包括在破顶对地表裂缝的观测、在抗滑桩顶及预应力锚索地梁和每级平台上设置观测点，由全站仪定点观测，由施工单位和驻地监理定期观测。深部位移监测是在滑坡体布设六个监测孔，由专业单位定期监测，施工单位和驻地监理派专人负责监测工作，设计代表参加，设计部门根据施工单位的施工记录和各方观测结果多次修正调整设计，对于坡顶出现的地表裂缝采用灌浆封闭处理，曾加锚索长度，锚索根数，增设锚索第梁，调整抗滑桩配筋，增加抗滑桩数量，针对雨季造成的局部坍塌及时采取应急
10、措施控制险情。由于采用动态设计和信息化施工，成功治理了这一不良复杂地质地段高边坡。与此相反，在另一处高边坡抗滑桩工程，由于施工在现场场地受限制的情况下，施工单位没有严格对开挖揭示的地质地层水文情况反馈给监理设计部门，导致由于地下水丰富渗流严重而出现严重塌孔，最后设计部门根据实际情况调整了设计，并对应修改了施工方案。从竣工通车后的情况看，F 合同段的高边坡治理是成功的。 结语 动态设计和信息化施工必须建立在科学设计和规范施工的基础上。设计单位主动应对，施工单位积极配合，由于是在实施过程中完善设计，时间非常宝贵，因此信息的采集和反馈必须准确及时全面。实践证明动态设计和信息化施工是确保复杂地质地段高边坡治理成功的科学有效办法。 王李平，1967，男 三峡大学水利与环境学院讲师
