探討市政高填方路基工后沉降監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

摘 要：路基作為道路重要的一層結(jié)構(gòu)，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)的運(yùn)營(yíng)通行能力，因此，良好的路基質(zhì)量是優(yōu)質(zhì)道路的基礎(chǔ)和前提。在山區(qū)道路中，由于線路里程內(nèi)的高差梯度較大，為了滿足道路平順性的技術(shù)要求，必然需要大規(guī)模的填挖方施工作業(yè)，而填方路堤施工作業(yè)對(duì)路堤工后沉降的要求較高，其控制標(biāo)準(zhǔn)均有別于一般路段。因此，為了探索一套切實(shí)可行且效果顯著的工程處治技術(shù)，對(duì)某市政道路工程項(xiàng)目開(kāi)展研究，擬通過(guò)布設(shè)沉降計(jì)的方式獲取對(duì)應(yīng)位置的沉降變化規(guī)律。

關(guān)鍵詞：市政道路工程;高填方路基;工后沉降;沉降臨測(cè)

1 道路路基沉降監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

道路路基沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由道路沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備和云端監(jiān)控中心組成。其中監(jiān)測(cè)設(shè)備根據(jù)布置位置主要分為基準(zhǔn)站和監(jiān)測(cè)站兩類?；鶞?zhǔn)站被布置在環(huán)境空曠、地質(zhì)穩(wěn)定的地方，監(jiān)測(cè)站主要被放置在已經(jīng)發(fā)生沉降或者可能發(fā)生沉降的區(qū)域內(nèi)。道路沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備主要接收北斗定位數(shù)據(jù)，同時(shí)也接受基準(zhǔn)站發(fā)送過(guò)來(lái)的定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后通過(guò)GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸裝置遠(yuǎn)程發(fā)送到云端監(jiān)測(cè)中心。此外，整個(gè)系統(tǒng)可以在道路沿線安裝多個(gè)道路沉降監(jiān)測(cè)裝置，該系統(tǒng)可以采用一對(duì)多的形式，多個(gè)道路沉降監(jiān)測(cè)設(shè)備可以同時(shí)將沉降位移信息發(fā)送到云端監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān)測(cè)預(yù)警的功能[1]。

2 工程概況

經(jīng)工程勘察發(fā)現(xiàn)，某市政道路建設(shè)項(xiàng)目的填方量較大，存在較大里程的高填方路堤段，為了提高高填方路堤段的工程施工質(zhì)量，切實(shí)控制高填方路堤段的工后沉降規(guī)模，擬通過(guò)在高差梯度較大路段內(nèi)布設(shè)沉降針，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)應(yīng)位置的沉降變化規(guī)律。通過(guò)分析填方路堤段截面層次發(fā)現(xiàn)，該路段填筑順序由底面至頂面依次為：黃土（底面～12.3m）、砂卵石（12.3～16.1m），卵礫石（16.1m～頂面）。雖然部分學(xué)者對(duì)路橋過(guò)渡段進(jìn)行了監(jiān)測(cè)與有限元分析，但是對(duì)于多點(diǎn)監(jiān)測(cè)以及沉降量隨埋深變化趨勢(shì)的研究還相對(duì)較少[2]。

3 試驗(yàn)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)要點(diǎn)

3.1 云端監(jiān)測(cè)中心

云端監(jiān)測(cè)中心為B/S架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)網(wǎng)頁(yè)即可查詢監(jiān)測(cè)情況。軟件采用多層設(shè)計(jì)，軟件中監(jiān)測(cè)變化數(shù)據(jù)將通過(guò)圖表、曲線或者柱狀圖的形式被顯示出來(lái);軟件具有斷面分析、位移矢量分析、歷史數(shù)據(jù)查詢、分級(jí)用戶管理和分級(jí)報(bào)警等功能;軟件可顯示監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)圖和傳感器分布圖等，軟件存儲(chǔ)采用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)。安全預(yù)警模塊的功能主要是，當(dāng)出現(xiàn)沉降量超過(guò)預(yù)定值后，將通過(guò)短信報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警實(shí)現(xiàn)多種方式同時(shí)報(bào)警。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集要點(diǎn)

1）為了適應(yīng)數(shù)據(jù)采集需求，沉降計(jì)擬布設(shè)在路基上層位置，沉降量測(cè)周期建議設(shè)定為1次/周;2）中央分隔帶下方應(yīng)埋設(shè)沉降計(jì)，沉降計(jì)依靠無(wú)線傳輸技術(shù)完成數(shù)據(jù)的采集和傳遞;3）通過(guò)分析行車道和路肩處的沉降數(shù)據(jù)，繪制沉降量變化曲線，以獲取合理的高填方路堤沉降變化規(guī)律[3]。

3.3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備和軟件的主要技術(shù)要點(diǎn)

1）自動(dòng)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備由自動(dòng)化監(jiān)測(cè)物位計(jì)，基準(zhǔn)點(diǎn)安裝件、沉降板、定位裝載箱、連接總線、工控設(shè)備箱、柔性安裝管組成，需滿足線路施工階段和運(yùn)營(yíng)期間的長(zhǎng)期觀測(cè)要求;2）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)物計(jì)要求精度需達(dá)到0.5mm，量程需達(dá)到500mm，靈敏度需達(dá)到0.01mm，且必須具有國(guó)家計(jì)量器具制造許可證明;3）基準(zhǔn)點(diǎn)安裝件為長(zhǎng)400mm，寬400mm，厚5mm的鐵板，附帶安裝組件，向上螺接觀測(cè)桿，觀測(cè)桿為直徑16mm的鋼筋;4）定位裝載箱需含有儲(chǔ)液罐和氣控設(shè)備和液控設(shè)備;5）工控設(shè)備箱應(yīng)含有工業(yè)蓄電池、工控采集模組、雙向數(shù)據(jù)傳輸模組、安裝組件和天線;6）系統(tǒng)安裝時(shí)可以布設(shè)φ75mm柔性安裝管，將監(jiān)測(cè)物位計(jì)和傳輸總線安裝在柔性安裝管內(nèi)。

4 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

1）因沉降計(jì)埋設(shè)位置的斷面形式多為填挖結(jié)合，路基橫向坡率較大，橫向位移容易受地質(zhì)條件干擾，加之路肩處的覆土厚度大于行車道處，所以，行車道處的工后沉降比路肩處更低;2）觀測(cè)路段的交通形式多以小型車輛為主，車輛荷載較小，因此，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋出的車輛荷載對(duì)工后沉降的影響極其有限。

5 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)注意事項(xiàng)

1）在維護(hù)基準(zhǔn)點(diǎn)區(qū)域時(shí)移動(dòng)測(cè)量設(shè)備，導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)或產(chǎn)生非真實(shí)位移誤差;2）物位計(jì)、傳輸總線、設(shè)備箱、定位裝載箱擅自打開(kāi)或拆解，導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作、失效或損壞;3）自動(dòng)化自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件在設(shè)定查詢時(shí)間時(shí)未按照實(shí)際需要時(shí)間設(shè)定，導(dǎo)致累計(jì)變形值計(jì)算有誤差;4）物位計(jì)上蓋如果被打開(kāi)，物位計(jì)的本身的上蓋密封立即破壞無(wú)法恢復(fù)，同時(shí)將造成全線系統(tǒng)密封破壞，無(wú)法恢復(fù)。導(dǎo)致系統(tǒng)全線數(shù)據(jù)失效;5）系統(tǒng)設(shè)備中的測(cè)量設(shè)備設(shè)計(jì)為全路密封，如產(chǎn)生局部破損應(yīng)更換全線測(cè)點(diǎn)設(shè)備和管路[4]。

6 加強(qiáng)沉降監(jiān)測(cè)工作要點(diǎn)

沉降觀測(cè)采用專門的檢測(cè)儀器S1和S3水準(zhǔn)儀，S1水準(zhǔn)儀采用二等水準(zhǔn)測(cè)量，用于觀測(cè)工作基樁和校核基準(zhǔn)標(biāo)高;S3水準(zhǔn)儀用于三等水準(zhǔn)測(cè)量，用于觀測(cè)沉降。觀測(cè)精度為0.1mm。土體分層沉降采用磁性分層沉降儀進(jìn)行觀測(cè)，每次測(cè)量重復(fù)2次并取平均值作為量測(cè)結(jié)果，2次讀數(shù)較差不得大于1.5mm，沉降儀的系統(tǒng)精度不得低于1.5mm。沉降監(jiān)測(cè)的頻率也是值得注意的一項(xiàng)工作。在填土期時(shí)，每填筑一層就要觀測(cè)一次，如果兩次填筑間隔時(shí)間較長(zhǎng)，每3d至少觀測(cè)一次;施工監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，一般情況下，平均間隔不超過(guò)3天觀測(cè)一次，其中，在路基填筑時(shí)當(dāng)天監(jiān)測(cè)一次，當(dāng)變形超過(guò)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或場(chǎng)地條件變化比較大時(shí)，加密監(jiān)測(cè)。當(dāng)有危險(xiǎn)事故征兆時(shí)，則進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè);預(yù)壓期：第一個(gè)月每3d觀測(cè)一次，第二、三個(gè)月每7d觀測(cè)一次，從第四個(gè)月起每15d觀測(cè)一次，直至預(yù)壓期結(jié)束，相關(guān)人員要按照標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。在施工過(guò)程中，要對(duì)沉降板的預(yù)警值做到有效監(jiān)測(cè)，橋頭及無(wú)覆土的箱型通道及涵洞最大沉降量100mm，有覆土的箱型通道及涵最大沉降量200mm，一般路最大沉降量300mm;路堤中心沉降每晝夜不得大于10cm，按沉降速率小于1.0～1.5cm/天。另外，邊樁位移最大位移量300mm.（觀測(cè)值的最小值）小于0.5cm/天，每晝夜不大于0.5cm。垂直變形值急劇加大，土被擠出或沉降板的壓板周圍出現(xiàn)明顯裂縫或累計(jì)變形大于沉降板的壓板寬度的10%。深土體位移最大位移量350mm。超過(guò)上述數(shù)值后應(yīng)立即停止加載后卸載，防止施工危險(xiǎn)的發(fā)生[5]。

7 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)研發(fā)的的道路路基沉降實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握道路沿線隱患區(qū)域的安全狀況，幫助道路工作人員快速定位沉降地點(diǎn)并為其提供安全預(yù)警決策，降低因沉降災(zāi)害帶來(lái)的生命威脅以及財(cái)產(chǎn)損失，可以有效地解決傳統(tǒng)方法存在的工作量大、距離受限以及自動(dòng)化程度低等不足，具有高精度、全天候以及自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，相對(duì)于同類產(chǎn)品具有突出的技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，極大地促進(jìn)了沉降觀測(cè)工作的研究與發(fā)展，有重要的實(shí)際意義和廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

吳李蓮（1976-），女，廣西昭平人，本科，工程師，研究方向：市政公用工程。