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摘要：根据对某工程现场对高边坡多级填方挡土墙的变形及受力情况进行了现场监测，通过对挡土墙的水平位移、高程位移数据、土压力和深部倾斜四种参数的初步分析,结合实际施工情况和时间、环境等其它因素的影响, 揭示了高边坡多级填方挡土墙的外部变形和内部监测数据两者之间的关联性，建设性提出了高边坡多级填方挡土墙变形及其稳定性的变化规律。
关键词: 高边坡、多级填方挡土墙、变形监测、稳定性
中图分类号：U213.1+4 文献标识码：A
本项目的高边坡多级填方挡土墙全长1800米，分别位于项目区南侧和东侧。其中南侧最高处约42.1m，东侧最高处约35.75m。挡土墙采用网箱擋土墙支护体系。在本项目中主要监测挡土墙的水平位移、高程位移、土压力和深部倾斜四种参数。监测点共41个，水平坐标和高程值是使用电台式遥控TCA2003分别采用极坐标法和三角高程法测得。采用埋设于不同断面、不同深度的土压力盒的方法来获得土压力，共选择3个断面，11个位置。深部倾斜情况主要是通过安置在不同位置的深部测斜管来获取数据来分析。共安置7处。
1、监测内容
对于高边坡多级填方挡土墙监测，主要是从应变和应力出发进行监测。对于应变而言，主要是通过表面监测平面位移、垂直位移以及深部位移的方法来实现的。对于应变而言，主要是通过监测埋设于挡土墙内土压力盒和深部测斜管方法来实现。
2、精度要求
控制点及观测站水平位移观测精度≤±3.0mm，垂直位移观测精度≤±0.50mm。深部测斜观测精度0.25%F.S。
表1 变形监测精度要求
3、监测技术方法
平面位置：变形点的坐标采用双测站极坐标法
高程位置：挡土墙变形点的高程采用光电测距三角高程测量法。
土压力：选择三个断面、不同深度，共11个土压力盒，所埋位置如图1所示。
深部测斜：在边坡的分级平台处按测量深度钻孔，将在地面上连接好的测斜管下放至孔底，孔内间隙采用水泥沙浆填充。测斜管连接时对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。安置位置如图1所示。
图1 土压力盒与测斜管分布示意图
4、监测结果
（1）南侧挡土墙平面、高程累计变化序列
图2为南侧挡土墙各监测点的水平和垂直累计变形量的变化序列，从图中可以看出，整体而言，变形监测点的X坐标和Y坐标的变化趋势除了57和58周期由于雨季的原因变化值相对较大，其他周期的数据变化平稳，并且整体有向西南方向位移的趋势，各点的平面坐标基本都在趋于稳定状态。从53周期到本工程监测截止，BX40的X和H变化量最大， Y坐标变化量最大的为BX6（-28.5mm）。这两点变化量较大的主要原因是由于都处在南侧挡土墙与东侧挡土墙衔接段最顶层，一直都未稳定，并且这两个点处在挡墙最顶层，处于不稳定区域。
图2 南侧挡土墙各监测点平面、高程累计变化序列
（2） 东侧挡土墙平面、高程累计变化量
图3为东侧填方挡土墙各变形监测点水平和垂直累计变形量变化序列。从图中可以看出，平面坐标变化量的整体情况与南侧填方挡土墙相似，第56周期期到第58周期期有较大的起伏，其中，BX23、BX24波动起伏较大，并在竣工期之后趋于平稳状态。其他点位变化正常。
由于东侧填方挡土墙基本上为南北走向，主要受力方向来自东西方向，因此各监测点的X坐标变化量较南侧填方挡土墙各监测点较小，且Y坐标的变化量多为正值；X坐标变化量最大的为BX24（-20.2mm），Y坐标变化量较大的为BX23（32.7mm）、BX30(29.9mm)、BX32(36.2mm)、BX36(26.8mm)。主要是在2011年雨季各监测点变化较大，过了雨季后，各监测点位变化基本稳定。
图3 东侧挡土墙各监测点平面、高程累计变化序列
（3） 填方挡土墙各变形监测点的平面位移趋势分析
如图4所示，横坐标为Y坐标，纵坐标为X坐标，小空心圆表示变形监测点的初始位置，实心圆表示变形监测点第64期的位置（为了明显的表示变化趋势，特将第64期与第1期的插值扩大到了原值的1000倍），箭头表示变形监测点大致的位移方向。
从图4可以很明显的看出，南侧填方挡土墙各变形监测点的平面位移方向大部分是西南方向。东侧填方挡土墙各变形监测点的平面位移方向基本上是正东方向。出现上述现象是与受力情况相符的。
图4监测点的平面位移趋势
（4） 多参数对比
图5为南边挡土墙与东边挡土墙衔接处向南水平应力、最近监测点BX41位移、深部测斜三种参数5个变量的变化序列。
图5 多参数对比序列
从图中可以看出在监测的过程中，由于前期施工，随着覆土厚度的增加，土压力急剧上升。施工期结束以后，在压力的作用下，内部土石调整位置，导致表面出现沉降，边坡向南变形（X变形量为负值）。随后应力出现急剧减小，位移出现回弹；接着随着向南压力的增大，水平和垂直位移出现急剧增大。至后期挡土墙土石压实，应力出现急剧增大，水平、垂直位移无响应变化。
在整个监测过程中深部测斜的累计变化量随着深度的增加，变形量减小。可以得出墙体水平方向有移动，这与监测点所得水平位移数据一致。
5、监测结论
通过四种参数的观测数据分析发现：
（1）大部分监测点位移过程线变化平顺，未见异常突变，截止到本工程结束，各个监测点位除了在储备区南边挡土墙于东边挡土墙衔接段几个点位变化幅度稍大外，其他监测点位变化速率正常，基本达到了稳定状态。
（2）各压力盒呈现规律具有类似的规律。各压力盒在本层挡土墙施工稳定后，数据基本稳定，随着时间的推移，土压力变化不大。
（3）通过测斜数据变化趋势可以看出，在施工结束时测斜数据是稳定的。
（4）通过对南侧挡土墙与东侧挡土墙衔接处的位移、土压力和深部测斜对比分析发现，表面位移与土压力在施工期及竣工前期有很好的对应关系。
6、结束语
填方挡土墙的变形是一个复杂的物理过程，内在的因素主要有：整个填方挡土墙是一个回填建筑，回填场地主要以粘土、沙石为主，整个场地处于不稳定状态。回填场地地势高，短期内很难稳定。外在因素主要有：降水，温度变化，以及场地施工等。本文给出了高边坡多级填方挡土墙的地基承载力和深部位移变性能规律，为高边坡填方挡土墙支护使用提供了技术参考。
参考文献:
[1]辜利江,赵其华,李勇；仰斜式挡墙的讨论及应用实践[J]；水土保持研究；2005年01期
[2]刘文治，康小宏，王瑞，唐世乔；高填土边坡多级挡土墙土压力观测试验研究 ；云南农业大学学报 ；2010, 25(3)
[3]范瑛、雷洋、章光；多级重力式挡土墙土压力分布试验研究 ；岩土力学；2010, 31(10)
[4]金生吉，熊建民，余天庆，肖横林；多级挡土墙墙背土压力分布规律试验研究 ；筑路机械与施工机械化 ；2010, 27(8)
关键词: 高边坡、多级填方挡土墙、变形监测、稳定性
中图分类号：U213.1+4 文献标识码：A
本项目的高边坡多级填方挡土墙全长1800米，分别位于项目区南侧和东侧。其中南侧最高处约42.1m，东侧最高处约35.75m。挡土墙采用网箱擋土墙支护体系。在本项目中主要监测挡土墙的水平位移、高程位移、土压力和深部倾斜四种参数。监测点共41个，水平坐标和高程值是使用电台式遥控TCA2003分别采用极坐标法和三角高程法测得。采用埋设于不同断面、不同深度的土压力盒的方法来获得土压力，共选择3个断面，11个位置。深部倾斜情况主要是通过安置在不同位置的深部测斜管来获取数据来分析。共安置7处。
1、监测内容
对于高边坡多级填方挡土墙监测，主要是从应变和应力出发进行监测。对于应变而言，主要是通过表面监测平面位移、垂直位移以及深部位移的方法来实现的。对于应变而言，主要是通过监测埋设于挡土墙内土压力盒和深部测斜管方法来实现。
2、精度要求
控制点及观测站水平位移观测精度≤±3.0mm，垂直位移观测精度≤±0.50mm。深部测斜观测精度0.25%F.S。
表1 变形监测精度要求
3、监测技术方法
平面位置：变形点的坐标采用双测站极坐标法
高程位置：挡土墙变形点的高程采用光电测距三角高程测量法。
土压力：选择三个断面、不同深度，共11个土压力盒，所埋位置如图1所示。
深部测斜：在边坡的分级平台处按测量深度钻孔，将在地面上连接好的测斜管下放至孔底，孔内间隙采用水泥沙浆填充。测斜管连接时对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。安置位置如图1所示。
图1 土压力盒与测斜管分布示意图
4、监测结果
（1）南侧挡土墙平面、高程累计变化序列
图2为南侧挡土墙各监测点的水平和垂直累计变形量的变化序列，从图中可以看出，整体而言，变形监测点的X坐标和Y坐标的变化趋势除了57和58周期由于雨季的原因变化值相对较大，其他周期的数据变化平稳，并且整体有向西南方向位移的趋势，各点的平面坐标基本都在趋于稳定状态。从53周期到本工程监测截止，BX40的X和H变化量最大， Y坐标变化量最大的为BX6（-28.5mm）。这两点变化量较大的主要原因是由于都处在南侧挡土墙与东侧挡土墙衔接段最顶层，一直都未稳定，并且这两个点处在挡墙最顶层，处于不稳定区域。
图2 南侧挡土墙各监测点平面、高程累计变化序列
（2） 东侧挡土墙平面、高程累计变化量
图3为东侧填方挡土墙各变形监测点水平和垂直累计变形量变化序列。从图中可以看出，平面坐标变化量的整体情况与南侧填方挡土墙相似，第56周期期到第58周期期有较大的起伏，其中，BX23、BX24波动起伏较大，并在竣工期之后趋于平稳状态。其他点位变化正常。
由于东侧填方挡土墙基本上为南北走向，主要受力方向来自东西方向，因此各监测点的X坐标变化量较南侧填方挡土墙各监测点较小，且Y坐标的变化量多为正值；X坐标变化量最大的为BX24（-20.2mm），Y坐标变化量较大的为BX23（32.7mm）、BX30(29.9mm)、BX32(36.2mm)、BX36(26.8mm)。主要是在2011年雨季各监测点变化较大，过了雨季后，各监测点位变化基本稳定。
图3 东侧挡土墙各监测点平面、高程累计变化序列
（3） 填方挡土墙各变形监测点的平面位移趋势分析
如图4所示，横坐标为Y坐标，纵坐标为X坐标，小空心圆表示变形监测点的初始位置，实心圆表示变形监测点第64期的位置（为了明显的表示变化趋势，特将第64期与第1期的插值扩大到了原值的1000倍），箭头表示变形监测点大致的位移方向。
从图4可以很明显的看出，南侧填方挡土墙各变形监测点的平面位移方向大部分是西南方向。东侧填方挡土墙各变形监测点的平面位移方向基本上是正东方向。出现上述现象是与受力情况相符的。
图4监测点的平面位移趋势
（4） 多参数对比
图5为南边挡土墙与东边挡土墙衔接处向南水平应力、最近监测点BX41位移、深部测斜三种参数5个变量的变化序列。
图5 多参数对比序列
从图中可以看出在监测的过程中，由于前期施工，随着覆土厚度的增加，土压力急剧上升。施工期结束以后，在压力的作用下，内部土石调整位置，导致表面出现沉降，边坡向南变形（X变形量为负值）。随后应力出现急剧减小，位移出现回弹；接着随着向南压力的增大，水平和垂直位移出现急剧增大。至后期挡土墙土石压实，应力出现急剧增大，水平、垂直位移无响应变化。
在整个监测过程中深部测斜的累计变化量随着深度的增加，变形量减小。可以得出墙体水平方向有移动，这与监测点所得水平位移数据一致。
5、监测结论
通过四种参数的观测数据分析发现：
（1）大部分监测点位移过程线变化平顺，未见异常突变，截止到本工程结束，各个监测点位除了在储备区南边挡土墙于东边挡土墙衔接段几个点位变化幅度稍大外，其他监测点位变化速率正常，基本达到了稳定状态。
（2）各压力盒呈现规律具有类似的规律。各压力盒在本层挡土墙施工稳定后，数据基本稳定，随着时间的推移，土压力变化不大。
（3）通过测斜数据变化趋势可以看出，在施工结束时测斜数据是稳定的。
（4）通过对南侧挡土墙与东侧挡土墙衔接处的位移、土压力和深部测斜对比分析发现，表面位移与土压力在施工期及竣工前期有很好的对应关系。
6、结束语
填方挡土墙的变形是一个复杂的物理过程，内在的因素主要有：整个填方挡土墙是一个回填建筑，回填场地主要以粘土、沙石为主，整个场地处于不稳定状态。回填场地地势高，短期内很难稳定。外在因素主要有：降水，温度变化，以及场地施工等。本文给出了高边坡多级填方挡土墙的地基承载力和深部位移变性能规律，为高边坡填方挡土墙支护使用提供了技术参考。
参考文献:
[1]辜利江,赵其华,李勇；仰斜式挡墙的讨论及应用实践[J]；水土保持研究；2005年01期
[2]刘文治，康小宏，王瑞，唐世乔；高填土边坡多级挡土墙土压力观测试验研究 ；云南农业大学学报 ；2010, 25(3)
[3]范瑛、雷洋、章光；多级重力式挡土墙土压力分布试验研究 ；岩土力学；2010, 31(10)
[4]金生吉，熊建民，余天庆，肖横林；多级挡土墙墙背土压力分布规律试验研究 ；筑路机械与施工机械化 ；2010, 27(8)