滑坡带抗滑桩施工自动监测系统的布置

滑坡带抗滑桩施工自动监测系统的布置

方圆   唐晓成   曾超

（重庆巨能建设集团路桥工程有限公司   重庆  401329）

摘要：晏家湾1#滑坡位于高速公路里程段K38+870-K38+935右侧，线路在滑坡前缘以挖方形式通过，右侧形成约23m高边坡,高速公路建设可能引起滑坡或产生滑动，影响高速公路建设安全。在K39+813-K39+030右侧设计有锚索抗滑桩对该处滑坡带进行处治，该处地貌属低山斜坡区，地表覆盖残坡积粉质黏土，厚3.1～6.3m，下伏三叠系上统嘉陵江组灰岩、角砾岩，风化层厚约6m。红黏土覆盖层较厚，构造发育，岩体破碎、风化较为强烈，在桩基人工开挖过程中，扰动该段地基可能造成塌孔等安全事故，故引入边坡自动监测系统，信息法施工，本文主要针对监测项目、设备要求、自动监测系统的布置、数据收集展开讨论。

关键词：自动监测系统、滑坡带、抗滑桩、监测系统布置

引  言：滑坡地带抗滑桩施工安全风险高，涉及施工本身和周边民房建筑安全，人工定期监控量测、数据整理分析耗时费力，随着科学技术的发展，利用现代化智能监测设备24小时在线监测，实时、高效、准确的完成监控量测任务，确保施工过程、周边建筑安全。

1工程背景

目前，社会生活中的诸多关键领域如大坝、滑坡、桥梁、高层建筑等，利用各种技术手段对重要建筑物及构筑物进行高精度的变形安全监测，已成为一种保障安全生产的重要方法，其中通过高精度解算卫星系统定位的GNSS监测技术是整个变形安全监测系统的核心技术之一。

本项目监测对象晏家湾1#滑坡体，在平面上呈“舌”形，总体北高南低，滑坡纵向平均长约60m，横向平均宽度约50m，平面面积约3000m，平均厚度约为4.00m，体积约为12000m3，属中型滑坡，滑坡性质为牵引式滑坡。K39+813-K39+030右侧锚索抗滑桩为滑坡处治工程，桩板挡墙长164m，共25根桩，抗滑桩截面尺寸为2m×3m，桩间距6m，桩长13-24m，8-17号桩与滑坡区域重叠，各桩嵌入完整中风化基岩不少于1/3，处治工程施工过程错开雨季，采用彩条布覆盖封闭开挖坡面，避免冲刷浸泡，抗滑桩采用跳桩开挖，先护壁在开挖的方式，项目区地形、地质条件复杂，坡面陡、稳定性差，有一处民房，因此要求抗滑桩开挖的土石方必须及时转移，不随意堆放，以防引起工程滑坡体滑移。

2监测项目

监测项目：滑坡体表面水平位移、表面竖向位移

观测控制标准：路堑顶位移每昼夜不大于5mm，且连续3天坚向位移不大于10mm，水平位移不大于5mm。

3设备要求

设备性能要求：采用北斗二代与GPS、格洛纳斯三系统全频点GNSS模块；高度灵活的分体式接收机、天线设计，适用于变形监测等系统集成应用；内置2000伏光电隔离，对接收机有效进行过流过压保护，预防雷击；内置4G无线网络通讯，高度集成，简化安装工艺，插电即可上传数据；系统采用低功耗设计，整体功耗低于2瓦（采样频率15s/次），减少光伏配比，增加系统正常工作能力。

通过GNSS接收机测量多颗卫星之间的距离，GNSS监测站就可以计算出自己在地球上的详细位置数据，如经纬度、海拔高度等参数，精度达到毫米级。

GNSS 位移监测站主要由 GNSS 天线、主控制机箱（内有主控传输模块）和安装支架组成， 设备分为基准站和测量站，采用了RTK差分定位技术，一个基准站可以对应多个测量站。GNSS位移监测站会自动将监测到的位移变化数据通过4G的方式上传至BDLX地质灾害边坡监测系统，用户可以随时随地在手机或电脑上登录平台查看实时、历史、报警数据，并导出、打印，还可以查看不同监测站所在地理位置及在线/离线信息，方便查看与维护。

4自动监测系统的布置

4.1GNSS测站选址基本要求

测量站布设在滑坡体变形量较大、稳定性状态差处，基准站布设在滑坡体外围稳定处，也就是远离容易发生位移变化处。因为基准站牢靠安稳，才能保证测量数据精准。

GNSS监测点按监测剖面组网进行整体控制，监测剖面达到监测滑坡的变形量、变形方向的目的，以掌握其时空动态特征，判别发展趋势。基准站与测量站之间的视距为5千米以内，根据现场实际情况采用2个测量站1个基准站，保证测量可靠性。

晏家湾1#滑坡位置相对空旷，GNSS位移监测站采用露天安装的方式，且监测位置搜星条件好、测点位置空旷、 在±15°高度截止角上空无成片障碍物。如有障碍物会造成信号的反射、散射、折射等，从而使信号传播路径变长、信号强度减弱、相位延迟等。

远离地势低洼、易于积水淹没之处，远离地下管线、电磁干扰之处。

4.2设备数量选择

本工点土质边坡高度23m，属于滑坡不良地质路段，边坡滑坡的发生大多会有一个缓慢变化的过程，将GNSS监测站置于可能会发生滑坡的山体之上，通过监测部分山体的位移变化趋势，来预判山体滑坡发生的可能性。

按照设计图《挖方路堑边坡变形监测一般设计图》，每隔40m左右设一个监测断面(不足40m的地段增加一个观测断面)，观测断面位置的选择根据自然边坡坡度、不利结构面等综合因素确定，布置在滑坡地段。每个观测断面在堑顶外设置自动位移监测站，对边坡进行施工过程及工后监测，坡顶监测站安设并记录坐标及高程。滑坡带横向宽度55m，故设置两个监测断面，使用2套GNSS表面位移监测站。

设备数量选择：GNSS表面位移监测基准站1套、GNSS表面位移监测站2套、4G物联网卡3张。

4.3测站位置

图1测站平面布置示意图               图2测站布置断面示意图

5数据收集

5.1数据采集

数据采集系统：采用北斗二代与GPS、格洛纳斯三系统实现边坡位移的实时监测，通过 4G无线传输数据到BDLX地质灾害边坡监测系统。

数据分析：通过分析位移值实现边坡稳定度的评估。

5.2数据分析

对边坡结构稳定及不稳定状态进行监测，对其在不同阶段下的监测数据进行实时采集和分析，根据边坡实际情况，在坡面内设置监测位移传感器进行动态实时、准确的测量。建立BDLX地质灾害边坡监测系统，对现场数据进行采集及处理。对边坡在不同施工阶段下的位移进行分析，为边坡稳定性评价提供可靠依据。

GNSS表面位移监测站采样频率15s/次，满足相关监测频率要求。自动监测系统触发报警由重至轻由红橙黄蓝4级报警。

图3平面位移数据分析结果

图4竖向位移数据分析结果

6结论

目前常用的高边坡位移监测，主要通过水准仪、全站仪和GPS等测量技术获取地表边坡的地形数据，进而分析边坡变形情况，生成位移监测曲线，以便及时评估边坡的稳定性。但是往往耗费很多测量员的时间，加重测量人员的负担，导致不能及时的收集监测数据。引进高边坡智能监测系统后，监测效率大大提高，在土木工程中，高边坡的建设是常见的任务，如高速公路、铁路线路、水库大坝等。这些工程的稳定性和安全性对交通运输和水资源管理至关重要，所以高边坡监测被广泛应用于这些工程中。通过实时监测和数据分析，可以实现对高边坡的及时预警，减少灾害风险，对于保障工程建设的安全性和稳定性起到至关重要的作用。通过位移监测，可以实时掌握高边坡的变形情况和稳定性信息。只有通过高边坡监测，才能及时预警和采取措施，减少灾害风险，保障工程的可持续发展。

参考文献

[1]《巫溪至开州高速公路A3合同段工程地质详细勘察报告》；

[2]《巫溪至开州高速公路两节段施工图设计》；

[3]GB 50026-2020, 工程测量标准[S].

[4]刘代文,钟元庆,曾俊铖,丘仁科.福建省高速公路边坡工程监测技术规程研究[A].中国标准化协会.第十七届中国标准化论坛论文集[C].《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司:中国标准化协会,2020:7

作者简介

方圆：1990.09.09，重庆巨能建设集团路桥工程有限公司