高速公路路基沉降監(jiān)測技術與監(jiān)理應對措施

摘 要：通過對比傳統(tǒng)與現(xiàn)代路基沉降監(jiān)測技術，深入分析了監(jiān)測技術在現(xiàn)場施工中的應用以及監(jiān)理的技術職責。研究利用先進的監(jiān)測設備如光纖傳感和全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS），實時監(jiān)測路基沉降情況，數(shù)據(jù)分析結果用于調整監(jiān)測方案，優(yōu)化監(jiān)測點的位置和數(shù)量。通過實施綜合的監(jiān)測和監(jiān)理策略，可以有效提高工程質量和項目的安全性。這種系統(tǒng)的應用不僅提高了工程監(jiān)測的效率，還加強了對施工質量的控制，從而顯著提升了工程項目的整體成功率和安全標準。

關鍵詞：路基沉降 監(jiān)測技術 工程監(jiān)理 風險管理 數(shù)據(jù)分析

高速公路作為交通網(wǎng)絡的重要組成部分，其安全運營直接影響到交通效率和公共安全。路基沉降作為影響高速公路穩(wěn)定性的主要問題之一，對交通安全和工程壽命構成了重大威脅。這促使研究者和工程師不斷探索更有效的監(jiān)測和管理方法來預防和應對路基沉降問題。通過分析和實施先進的監(jiān)測技術，結合嚴格的工程監(jiān)理措施，系統(tǒng)地解決高速公路路基沉降問題，從而提高工程的整體質量和安全性。

1 高速公路路基沉降現(xiàn)狀與監(jiān)測需求

1.1 路基沉降對高速公路安全的影響

當路基出現(xiàn)沉降時，會導致路面不平整，形成裂縫、坑洼等破損情況，這些都是交通安全的隱患。不平整的路面會影響車輛的操控穩(wěn)定性，增加事故的風險；裂縫和坑洼能夠加速路面的損耗，導致維修成本上升。路基沉降還可能引發(fā)路面積水，降低路面的抗滑性能，特別是在雨雪天氣，極大地增加行車風險。

1.2 監(jiān)測技術需求分析及其重要性

監(jiān)測技術，如沉降板法和電磁式分層沉降儀法，能提供精確的沉降數(shù)據(jù)，幫助評估路基的穩(wěn)定性和維護需求[1]。通過檢測土壤壓實度和各層土壤的相對運動，為維護計劃提供依據(jù)。隨著技術進步，智能監(jiān)測系統(tǒng)逐漸應用于路基監(jiān)測，利用實時數(shù)據(jù)傳輸與分析，提高監(jiān)測效率，減少人為誤差，確保高速公路的安全性和服務質量。

2 路基沉降的主要成因及其影響

2.1 土壤壓實不足與路基不穩(wěn)定性

土壤壓實不足會導致路基不穩(wěn)定，增加道路變形和沉降風險。壓實過程中，土壤的空氣和水分被排除，增加密度，理想的壓實度可防止路基在車輛負荷下變形。標準工程要求壓實度達到95%以上，通過標準貫入試驗等測試進行評估。若壓實不足，土壤顆粒易位移，導致不均勻沉降，需采用土壤密度計現(xiàn)場測試和振動壓實機械再壓實，確保路基穩(wěn)定性和延長使用壽命。

2.2 填料不均勻及其對路基結構的影響

路基施工中，填料如碎石、砂和黏土的物理化學特性對整體性能影響顯著。顆粒大小、形狀及分布不均會引起局部應力集中，導致不均勻沉降[2]。為保證填料均勻性，需采用篩分和分級技術，定期進行地基承載力測試（如板載試驗）。分層壓實時，每層不超過30厘米，使用振動壓路機逐層壓實，確保壓實度和厚度符合設計要求，從而提高路基穩(wěn)定性和道路安全性。

3 路基沉降監(jiān)測技術詳解

3.1 傳統(tǒng)與現(xiàn)代監(jiān)測技術的對比分析

傳統(tǒng)監(jiān)測技術如水準測量法，依賴地表預設觀測點，測量相對高度變化。雖然可靠，但操作繁瑣，且只能提供局部離散數(shù)據(jù)，易受人為誤差影響。相比之下，現(xiàn)代監(jiān)測技術如全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）能夠實時、連續(xù)地收集高精度數(shù)據(jù)，自動覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域，消除人工測量的局限性。光纖傳感技術，如光纖布里淵散射技術（BOTDR），通過分析光纖中的布里淵頻移，精確測定沉降和變形?，F(xiàn)代技術結合先進傳感器和數(shù)據(jù)分析軟件，提供毫米級精度和實時更新能力，能夠覆蓋幾公里的監(jiān)測范圍。GNSS技術每幾分鐘自動更新數(shù)據(jù)，快速處理監(jiān)測數(shù)據(jù)并發(fā)出警報，極大提升了項目管理效率和安全性，幫助工程團隊及時響應潛在結構風險，確保交通基礎設施的穩(wěn)定與安全。

3.2 關鍵監(jiān)測技術的實施與操作方法

沉降板法是一種通過在監(jiān)測點埋設沉降板，并用測量桿來定期讀取沉降量的方法。需要在預定的監(jiān)測點挖掘小坑，然后將具有預標定高度的沉降板安置于坑底，并確保其水平[3]。之后，用PVC管保護從沉降板上伸出的測量桿，并將其頂端與地面齊平。在后續(xù)的監(jiān)測中，測量桿的讀數(shù)將被定期記錄，通過比較不同時間點的讀數(shù)，可以計算出沉降量。電磁式分層沉降儀法則利用地下不同深度處的磁環(huán)和地面上的電磁感應裝置來監(jiān)測沉降。需要在不同深度的土層中安裝磁環(huán)，然后通過非磁性管道將電磁感應裝置送達每一個磁環(huán)的位置。通過感應磁環(huán)的位置變化，記錄裝置會自動記錄下每個磁環(huán)的相對移動，從而計算出每一層的沉降情況。

為確保監(jiān)測技術的準確應用，必須進行精確的初始配置和定期的維護。這些技術的有效運行依賴于操作者的專業(yè)能力和對操作細節(jié)的精確把握。提供專業(yè)培訓至關重要，確保操作人員完全掌握各種設備的使用規(guī)范和安全操作程序。定期的設備校準和維護是保證數(shù)據(jù)收集準確無誤的必要條件。如表1所示。

4 監(jiān)理在路基沉降問題中的角色與措施

4.1 監(jiān)理的技術職責與沉降預防策略

任務是在項目啟動階段，確保所有設計和施工計劃符合技術規(guī)范和安全標準。這包括對工程設計的審核，確保設計方案考慮了地質數(shù)據(jù)和歷史沉降數(shù)據(jù)，采用了適宜的土壤改良和壓實技術。監(jiān)理團隊需監(jiān)督施工過程，確保按照工程設計執(zhí)行，特別是在土壤壓實和填料處理方面。具體操作步驟包括定期進行現(xiàn)場土壤測試，比如使用密度計進行現(xiàn)場土壤密度測定，確保每一層填料都達到了所需的壓實標準。監(jiān)理需要定期檢查和校驗使用的施工設備，如壓實機械，確保其性能符合要求。在預防措施方面，監(jiān)理團隊負責實施包括地下水位控制和排水系統(tǒng)監(jiān)測在內的多種技術。通過在施工現(xiàn)場安裝水位計，持續(xù)監(jiān)測地下水位變化，及時調整排水措施，防止因地下水上升引起的土壤軟化和不均勻沉降。監(jiān)理還需要協(xié)調和指導定期的地質勘探活動，使用地下雷達或聲波探測技術，探測潛在的空洞或弱層，以采取相應的加固措施。

監(jiān)理團隊負責制定和執(zhí)行綜合監(jiān)測計劃，通過部署尖端技術，如光纖傳感器和電磁式沉降儀，對路基沉降進行持續(xù)的實時跟蹤。這些技術允許監(jiān)理團隊捕獲精確的沉降數(shù)據(jù)，并進行即時分析。通過將實時監(jiān)測結果與工程設計參數(shù)進行對比，監(jiān)理可以迅速識別出任何的偏差或異常。一旦檢測到問題，即可迅速啟動預設的糾正措施，以調整或修正潛在的結構問題。這種系統(tǒng)的應用還增強了項目管理的透明度和可預測性，確保了工程質量和安全性的最高標準得以維持。如圖1所示。

4.2 監(jiān)理中的質量控制與風險管理技術

監(jiān)理團隊需制定詳細的質量控制計劃和風險管理策略，以識別、評估并緩解潛在風險。質量控制方面，監(jiān)理需確保所有使用的材料和施工方法均符合項目規(guī)范和國家標準。這涉及從材料采購開始，就對供應商的產品進行抽樣測試，確保材料性能穩(wěn)定且符合技術要求[4]。施工過程中，監(jiān)理應實施逐步驗收制度，每完成一道工序就進行驗收，如土壤壓實度測試、填料層厚度測量和接縫處理質量評估。

風險管理技術包括定期進行項目風險評估會議，討論由于環(huán)境變化、設備故障或人為因素可能導致的風險。監(jiān)理團隊應使用先進的數(shù)據(jù)分析工具，如基于AI的預測分析軟件，分析歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，預測潛在的風險點。通過分析過去的沉降數(shù)據(jù)和當前的施工進度，軟件可以預測出可能出現(xiàn)沉降的區(qū)域，監(jiān)理團隊據(jù)此制定預防措施。在實際操作中，監(jiān)理還需要確保所有安全協(xié)議和緊急應對計劃得到有效執(zhí)行。這包括為所有施工人員提供必要的安全培訓，確保他們了解并能夠遵守現(xiàn)場安全規(guī)定。同時，監(jiān)理團隊應設立快速響應機制，一旦監(jiān)測到異常沉降，立即啟動應急預案，調動必要資源進行處理。通過這些質量控制和風險管理技術，監(jiān)理不僅保證了施工質量，也最大程度地減少了由路基沉降可能帶來的風險，為高速公路的安全運營提供了堅實的技術保障。

5 路基沉降監(jiān)測技術的應用成效與調整

5.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析與技術調整策略

確保數(shù)據(jù)的完整性和準確性。通過定期校準監(jiān)測儀器，例如每六個月對GNSS設備進行一次精校，保證數(shù)據(jù)采集的精度。在數(shù)據(jù)收集后，利用專門的軟件進行數(shù)據(jù)處理，這些軟件能夠處理數(shù)千個數(shù)據(jù)點，計算出沉降速率和總體沉降量。對于超出預定安全范圍的沉降速率，系統(tǒng)會自動標記并通知工程團隊。技術調整策略則基于數(shù)據(jù)分析結果制定。若監(jiān)測到某段路基的沉降速率異常增加，可能需要重新評估土壤的壓實度或排水條件。技術團隊會在現(xiàn)場進行額外的土壤測試，如滲透率測試和壓縮測試，確定是否需要采用額外的加固措施，如加厚路基或使用地質合成材料進行加固。

數(shù)據(jù)分析的洞察允許監(jiān)測策略的持續(xù)改進，確保監(jiān)測工作與工程需求和自然條件的變化保持同步。分析得到的信息用于精細調整監(jiān)測網(wǎng)絡，包括重新配置監(jiān)測點的分布或增加監(jiān)測點的總數(shù)。這種策略優(yōu)化確保關鍵區(qū)域獲得更密集和精確的數(shù)據(jù)覆蓋，從而增強對潛在問題的識別和響應能力。循環(huán)反饋機制的實施，不僅提升了監(jiān)測方案的靈敏度和精確度，也使得整個監(jiān)控過程更加高效和適應性強。隨著項目進展和外部環(huán)境變化，這種動態(tài)調整方法幫助工程團隊及時識別風險，采取措施，有效防范施工過程中可能遇到的技術和自然挑戰(zhàn)。

5.2 監(jiān)測技術在現(xiàn)場施工中的實際應用

在施工初期，通過地下雷達或聲波探測技術，工程師能夠識別出潛在的弱點，如空洞或未壓實的土層，這些信息對于制定施工方案至關重要[5]。監(jiān)測技術的布設開始于工程基礎設施建設的早期階段，通過在關鍵位置安裝沉降觀測點，如在預期荷載較重的區(qū)域和已知土質不穩(wěn)定的區(qū)域。

施工過程中，實時監(jiān)測系統(tǒng)如GNSS和光纖傳感器實時傳輸數(shù)據(jù)到項目的監(jiān)控中心。技術團隊會實時監(jiān)控這些數(shù)據(jù)，以便在出現(xiàn)任何初期沉降跡象時迅速采取措施。若在特定區(qū)域監(jiān)測到沉降速率的突然增加，施工隊可以被立即派遣到現(xiàn)場進行檢查，并評估是否需要臨時停工以進行土壤加固處理。這種監(jiān)測的綜合應用不僅提高了施工安全，也優(yōu)化了施工計劃，降低了因沉降問題導致的延期和成本增加的風險。通過精確的數(shù)據(jù)支持，工程團隊能夠確保每個施工階段都在最佳的土壤條件下進行，從而提高整個項目的質量和效率。

6 結語

通過對高速公路路基沉降的成因、監(jiān)測技術及監(jiān)理方法的綜合研究，本文提供了一套系統(tǒng)的解決方案來應對這一工程問題。研究結果表明，通過合理選擇和實施監(jiān)測技術，結合有效的監(jiān)理措施，可以顯著減輕路基沉降的影響，提高路基工程的安全性和穩(wěn)定性。本研究強調了數(shù)據(jù)分析在實時監(jiān)控和預防措施中的重要性，為工程監(jiān)理提供了數(shù)據(jù)支持，確保施工過程中的質量控制和風險管理達到預期效果。這些發(fā)現(xiàn)為高速公路的設計、施工和維護提供了寶貴的指導，對促進公共交通安全和工程質量有著重要意義。

參考文獻：

[1]亞慶媛.軟土地區(qū)高速公路路基沉降監(jiān)測技術研究[J].交通世界，2024（22）：109-111+115.

[2]夏中杰.基于光纖傳感技術的高速公路路基沉降變形監(jiān)測方法研究[J].交通世界，2023（12）：44-46.

[3]梁剛.高速公路軟土路基施工技術與沉降監(jiān)測試驗研究[J].西部交通科技，2020（03）：10-13.

[4]樊振.高速公路路基沉降分析與監(jiān)測技術研究[D].西安：長安大學，2018.

[5]潘修銘.高速公路擴建工程中路基沉降監(jiān)測技術[J].江西建材，2016（04）：163+167.