基于GIS的大型橋梁工程勘察初探

刁亞飛

【摘 要】隨著我國(guó)交通的發(fā)展和橋梁建設(shè)的增加，GIS技術(shù)在大型橋梁工程地質(zhì)勘察中發(fā)揮作用日益突出。GIS技術(shù)既可以處理屬性數(shù)據(jù)又可以處理空間數(shù)據(jù)，應(yīng)用GIS空間分析技術(shù)探大大提高地質(zhì)勘察的精度，降低了工作難度，提高了工作效率，GIS已經(jīng)成為解決大型橋梁工程地質(zhì)勘察的一種高效的技術(shù)手段。本文分析了大型橋梁工程勘察的特點(diǎn)，介紹了GIS在大型橋梁工程勘察中的重要性，并探討了基于GIS的大型橋梁工程勘察工作。

【關(guān)鍵詞】GIS；勘察；空間分析

1 大型橋梁工程勘察的特點(diǎn)

大型橋梁一般都會(huì)跨越較遠(yuǎn)的距離，在這樣的大跨度中，橋梁就會(huì)經(jīng)歷各種地形地貌及地質(zhì)單元，有平原、河谷也有山地、溶巖，這些復(fù)雜的地質(zhì)給工程的勘察工作帶來(lái)了較大的困難和較多的工程量。如果勘察工作存在偏差就會(huì)導(dǎo)致施工中的返工甚至是橋梁建成后的沉降與坍塌，因此必須做好地質(zhì)勘察工作。大型橋梁工程勘察劃分為四個(gè)階段，下面我們分階段進(jìn)行分析：一是，預(yù)可階段。本階段主要是以公路網(wǎng)規(guī)劃和公路建設(shè)計(jì)劃等為依據(jù)，對(duì)原來(lái)已有的相關(guān)資料進(jìn)行分析，從地質(zhì)條件方面探討橋梁方案是不是合理是不是可行，同時(shí)給下一個(gè)階段提供繼續(xù)勘察的依據(jù)。二是，工可階段。該階段主要是掌握橋梁所在地的工程地質(zhì)特征、各工程方案的一般地質(zhì)條件與控制工程方案的主要地質(zhì)問(wèn)題等資料，從而提供數(shù)據(jù)方便確定橋梁路線的走向、橋梁的位置、橋梁的基礎(chǔ)形式、橋梁的樁長(zhǎng)等等。三是，初步工程地質(zhì)勘察階段。該階段主要是以合同或協(xié)議書(shū)的規(guī)定為依據(jù)，在確定橋梁工程可行的前提下，對(duì)大型橋梁的場(chǎng)地開(kāi)展深入的地質(zhì)比選，從而更好的選定工程場(chǎng)地、確定合理的設(shè)計(jì)方案。四是，詳細(xì)工程地質(zhì)勘察階段。本階段主要是以已經(jīng)獲批的初步設(shè)計(jì)文件中所確定的修建原則、設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求等相關(guān)資料為依據(jù)，全面有效地開(kāi)展勘察工作，從而最終確定橋梁的位置、橋梁的形式等，并且編制出具體的施工圖設(shè)計(jì)文件。在大型橋梁工程中，由于要對(duì)不止一個(gè)橋址進(jìn)行勘察，加上原本勘察工作就比較復(fù)雜，所以要嚴(yán)格按照上述步驟分階段的認(rèn)真的開(kāi)展勘察工作。在外業(yè)勘察工作結(jié)束后的每個(gè)階段還要做好勘察成果的整理工作，勘察成果形式多樣，其中就包括圖形數(shù)據(jù)，主要有AUTOCAD繪制的dwg以及dxf矢量圖，隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展，基于GIS的三維信息模型在工程勘察中也應(yīng)用的越來(lái)越多，所以，成果中還包含了由CAD文件加工獲得的GIS空間數(shù)據(jù)。

2 GIS在大型橋梁工程勘察中的重要性

在大型橋梁的巖土工程項(xiàng)目中，通過(guò)GIS技術(shù)能夠有效地快速的收集諸如工程所在地的地貌、坡度、土層與水文等巖土方面的相關(guān)信息。然后通過(guò)GIS獲取的信息，對(duì)橋梁巖土工程的地形特征進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)其可能會(huì)對(duì)橋梁工程造成的影響進(jìn)行研究，如是否存在地質(zhì)災(zāi)害、施工后是否會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成影響，通過(guò)設(shè)計(jì)是否適合在該地區(qū)建設(shè)橋梁等。最后充分利用GIS系統(tǒng)提高地質(zhì)勘察準(zhǔn)確性的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行橋梁項(xiàng)目的決策，以通過(guò)GIS獲取的數(shù)據(jù)關(guān)系為基礎(chǔ)構(gòu)建出勘察模型，獲取巖土工程中潛在的作用力，降低橋梁建設(shè)的質(zhì)量與安全風(fēng)險(xiǎn)。

工程地質(zhì)剖面圖是地質(zhì)勘察工作中的重要組成部分，主要是根據(jù)地質(zhì)剖面圖、勘探資料和試驗(yàn)成果所編制，用來(lái)反映研究區(qū)內(nèi)一定深度范圍內(nèi)的垂向地質(zhì)結(jié)構(gòu)，一般將地下水位、取樣深度、原位試驗(yàn)等數(shù)據(jù)標(biāo)記在圖中，這些數(shù)據(jù)只是點(diǎn)數(shù)據(jù)，在掌握空間拓?fù)浼夹g(shù)的基礎(chǔ)上，則可以將剖面線上的所有鉆孔的分層特征及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)空間差值進(jìn)行連線生成空間地質(zhì)剖面圖。一般情況下地層厚度只以柱狀圖進(jìn)行表示，利用GIS差值可以繪制地層厚度空間分布圖，利用鉆孔分層數(shù)據(jù)就可以得到某一地層的厚度。在進(jìn)行大型橋梁工程的地質(zhì)評(píng)價(jià)過(guò)程中，需要進(jìn)行承載力評(píng)價(jià)或滲漏評(píng)價(jià)，但是評(píng)價(jià)結(jié)果只是每個(gè)鉆孔所代表的點(diǎn)位，盡可能的用較多的鉆孔點(diǎn)反映研究區(qū)面。在掌握空間差值技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以將不同點(diǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行空間差值，使得評(píng)價(jià)結(jié)果具有空間特性，能夠更好地反應(yīng)研究區(qū)域真實(shí)的地質(zhì)特性。

3 基于GIS的大型橋梁工程勘察

3.1 現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)

按照橋梁工程巖土工程的實(shí)際狀況，對(duì)GIS技術(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整使其能夠滿足勘察的要求，同時(shí)要保證控制干擾GIS參數(shù)因素的出現(xiàn)。依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2009約束GIS技術(shù)的勘察行為，進(jìn)行勘察點(diǎn)的布設(shè)?？碧近c(diǎn)的數(shù)量、間距、深度及其成果必須可以保證查清楚橋梁工程的地貌、坡度、土層與水文等條件，要滿足設(shè)計(jì)需求?？碧娇滓詷蛄涸O(shè)計(jì)方案為依據(jù)進(jìn)行布設(shè)。一般情況下，工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的橋位，一個(gè)墩臺(tái)布置1個(gè)鉆孔或配合原位測(cè)試采用隔墩布置鉆孔。如果所在地區(qū)地質(zhì)條件比較復(fù)雜時(shí)可以多布設(shè)幾個(gè)?？傊辈禳c(diǎn)的布設(shè)應(yīng)當(dāng)能夠全面掌握橋梁巖土地質(zhì)實(shí)際狀況，并且可以獲得工程對(duì)巖土地質(zhì)的影響，對(duì)穩(wěn)定性做出合理評(píng)價(jià)。

3.2 GIS勘察數(shù)據(jù)的獲取

根據(jù)勘察設(shè)計(jì)和橋梁場(chǎng)區(qū)的實(shí)際狀況來(lái)對(duì)GIS系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行安裝，避免勘察工作進(jìn)行時(shí)發(fā)生設(shè)備故障。在安裝之前要最好設(shè)備的檢查工作，包括全部組合器件是否符合要有、絕緣件能不能絕緣，緊固件有沒(méi)有發(fā)生松動(dòng)，氣密性好不好等等。在使用GIS時(shí)要保證GIS系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，首先要保證GIS設(shè)備的擺放不受外部環(huán)境的影響，GIS系統(tǒng)容易受自然環(huán)境因素的影響，所以在擺放時(shí)是要注意防潮、防塵工作，使用的時(shí)候要避免雨雪、空氣濕度相對(duì)較小的天氣。做好GIS設(shè)備的養(yǎng)護(hù)，減少設(shè)備故障，一旦發(fā)現(xiàn)故障要及時(shí)解決，避免由于設(shè)備問(wèn)題造成的勘察數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。橋梁巖土工程勘察人員在現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)要及時(shí)的導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中去，避免數(shù)據(jù)的流失，并且通過(guò)軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，編制出合理的勘察報(bào)告。

3.3 GIS系統(tǒng)的查詢與空間分析？

通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)各種格式的數(shù)據(jù)錄入、批量導(dǎo)入對(duì)地層統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行報(bào)表輸出，能夠生成包括工程勘察報(bào)告中所需的柱狀圖、統(tǒng)計(jì)圖、剖面圖等一系列專業(yè)圖件。針對(duì)研究的地質(zhì)體層狀特性，提供基于鉆孔數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)及等值線圖等多源數(shù)據(jù)利用GIS空間分析模塊生成三維空間模型。在橋梁工中通過(guò)GIS建立這樣一個(gè)簡(jiǎn)易的地理信息系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)勘察中和地理位置緊密聯(lián)系的數(shù)據(jù)的存貯和查詢工作，這些數(shù)據(jù)包括橋梁工程的地質(zhì)狀況、水文地質(zhì)、地震場(chǎng)類別、第四紀(jì)土層厚度和歷年最高水位等等，將這些數(shù)據(jù)分類建立成一個(gè)圖層，整個(gè)系統(tǒng)就是一個(gè)包含諸多方面圖層的查詢調(diào)用系統(tǒng)。無(wú)論是單獨(dú)顯示圖層還是任意幾個(gè)圖層同時(shí)顯示都可以。在查詢過(guò)程中對(duì)于需要的數(shù)據(jù)可以直接通過(guò)Citystar的圖形查詢模塊。

4 結(jié)束語(yǔ)

GIS系統(tǒng)大型橋梁工程勘察占有舉足輕重的地位，隨著使用的增多我們驗(yàn)證了GIS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能。因此，我們?cè)诖笮蜆蛄簬r土工程勘察中要重視GIS系統(tǒng)，并在結(jié)合野外調(diào)查實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上充分的發(fā)揮GIS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，做好數(shù)據(jù)模型的建立與分析工作，從而獲取準(zhǔn)確的橋梁勘察數(shù)據(jù)。

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[責(zé)任編輯：張濤]