路基工程安全可靠性監(jiān)測(cè)技術(shù)方法與研究

王犇浩

摘 要：交通道路災(zāi)害問(wèn)題越來(lái)越受到各國(guó)政府的高度關(guān)注，不僅因?yàn)槠浣煌ㄊ鹿实奶厥庑裕乙坏┌l(fā)生災(zāi)害事故往往是巨大的，對(duì)社會(huì)的穩(wěn)定及和諧會(huì)產(chǎn)生一定的影響。所以對(duì)交通路基的安全保障技術(shù)研究顯得越來(lái)越重要，通過(guò)吸收外界各國(guó)對(duì)交通道路的安全保障技術(shù)成熟的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，怎樣利用到適合我國(guó)國(guó)情的保障體系中去。

關(guān)鍵詞：安全保障體系；檢測(cè)技術(shù)；事故災(zāi)難；技術(shù)研究

交通道路的安全與可靠性時(shí)交通運(yùn)營(yíng)中主要的環(huán)節(jié)，維持交通道路的運(yùn)行順暢及高效運(yùn)營(yíng)環(huán)境，是交通道路的目標(biāo)和要求。怎樣建立道路路基的安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，保證道路交通運(yùn)行環(huán)境，是本文著重研究的課題。

1交通道路路基主要問(wèn)題

交通道路的路基主要存在問(wèn)題為地基沉降與路基滑坡，地基沉降因?yàn)橥馏w本身存在的自身重量的重量應(yīng)力，路基載荷以及承受的載荷在傳遞給路基后，使其天然的土層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，在各個(gè)載荷條件下，地基出現(xiàn)水平、垂直、切向等的位移變動(dòng)，地基的豎向變形為地基的沉降。路基滑坡為土體在重力條件下沿軟弱帶花落的現(xiàn)象，其主要導(dǎo)致原因?yàn)橥馏w或者巖體受自然或者人工因素影響，不穩(wěn)定的土體受重力因素向軟弱一側(cè)進(jìn)行滑落。地基沉降與路基滑坡都為道路路基嚴(yán)重的災(zāi)害，會(huì)構(gòu)成人名群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2路基沉降

2.1路基沉降機(jī)理

路基沉降的影響因素眾多，土層的分布、運(yùn)行車(chē)輛的載荷、速度等等，當(dāng)各種因素的載

荷累積，致使路基從彈性變形成為塑性變形，土體壓縮導(dǎo)致土體內(nèi)部的土壤間隙變小，路基在垂直方向上產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形，從而導(dǎo)致路基沉降。

2.2路基沉降的種類(lèi)

根據(jù)理論的變形特征，路基的線(xiàn)沉降機(jī)水平位移，根據(jù)沉降的機(jī)理等進(jìn)行沉降分類(lèi)：

2.3路基沉降測(cè)量分類(lèi)

根據(jù)路基沉降部位分類(lèi)檢測(cè)，路基表層沉降檢測(cè)有檢測(cè)樁、沉降板；路基分層沉降檢測(cè)

有沉降水杯、電磁式分層沉降儀、水壓式分層沉降儀、單和多點(diǎn)沉降計(jì)；路基剖面沉降檢測(cè)有沉降水杯、水壓式剖面從而沉降儀、振旋式剖面沉降儀、水平傾角儀。

2.3.1檢測(cè)樁

檢測(cè)樁主要是利用木樁與鋼釬插入土層之中，然后通過(guò)水準(zhǔn)儀平衡法來(lái)進(jìn)行土體的沉降測(cè)量，該方式具有造價(jià)低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)為只能監(jiān)測(cè)一個(gè)點(diǎn)的路基沉降，不能測(cè)量路基內(nèi)部具體一位置的沉降量。

2.3.2沉降板

沉降板測(cè)量主要原理為，利用底板與路基一同沉降，底板中設(shè)置有金屬探桿通過(guò)水準(zhǔn)儀對(duì)其頂部的高度進(jìn)行測(cè)量，高度差值極為路基沉降量，如圖2-1 沉降板測(cè)量簡(jiǎn)單示意圖。該方式具有容易操作、成本低、等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是西藥進(jìn)行預(yù)埋沉降板，影響施工效率，同時(shí)一個(gè)沉降板也只能監(jiān)測(cè)單個(gè)沉降點(diǎn)。

圖2-1 沉降板測(cè)量簡(jiǎn)單示意圖

2.3.3沉降水杯

沉降水杯主要由排水管、排氣管、測(cè)量尺等組成，主要原理是利用連通器原理，將路基內(nèi)部的測(cè)量點(diǎn)與外部的標(biāo)尺進(jìn)行連通連接，利用連通器的原理將路基內(nèi)部的沉降量反、映射到外部的標(biāo)尺上。該測(cè)量方式有點(diǎn)主要是原理簡(jiǎn)單，成本低，缺點(diǎn)為元?dú)饧裨O(shè)要求較高，對(duì)環(huán)境溫度要求較高，不能用于寒冷地區(qū)，且測(cè)量的誤差較大。

2.3.4電磁式分層沉降儀

電磁儀主要由磁環(huán)、標(biāo)尺、探測(cè)器以及記錄儀組成，原理為磁環(huán)套在導(dǎo)管外，預(yù)埋在被測(cè)點(diǎn)，當(dāng)測(cè)頭監(jiān)測(cè)到信號(hào)，便停止移動(dòng)測(cè)頭，兩次測(cè)量的高度變化即為沉降的數(shù)值，電磁式沉降儀有著簡(jiǎn)單易操作、攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是測(cè)量誤差與導(dǎo)管的傾角有很大關(guān)系。

2.3.5水壓式分層沉降儀

水壓式分層沉降儀主要由帶孔隔板、水壓探測(cè)器、測(cè)量裝置組成，測(cè)量時(shí)將隔板安放布置在不同孔中的土層中，測(cè)頭固定在隔板上 ，并與頂部的測(cè)量裝置相連接，預(yù)埋完成后，向孔中注入水，經(jīng)過(guò)測(cè)頭測(cè)得的水壓變化，在經(jīng)過(guò)與高度值的計(jì)算可得出相應(yīng)的沉降值，該方式的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量不受傾斜干擾、測(cè)量精度高、易于施工等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是孔內(nèi)水分容易被蒸發(fā)或者滲透，且不適應(yīng)寒冷地區(qū)。

2.4路基分層沉降測(cè)量

傳統(tǒng)垂直沉降與水平位移測(cè)量為分別測(cè)量，但實(shí)際兩個(gè)量關(guān)系密切且相關(guān)聯(lián)，分層沉降

主要實(shí)施方案為激光測(cè)距儀方案、滾輪法測(cè)量方案、激光干涉測(cè)量方案，激光測(cè)距儀具有無(wú)垂直累積誤差優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)為傾斜角過(guò)大，測(cè)頭體積大；滾輪法測(cè)量具有傾斜角許可范圍大優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是由垂直累積誤差，測(cè)頭體積大，繞線(xiàn)存在變形導(dǎo)致有測(cè)量誤差；激光干涉測(cè)具有測(cè)量精度高，測(cè)頭體積小優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是有垂直誤差，傾斜范圍較小，端頭防震要求高。

分層沉降量原理為土體與測(cè)點(diǎn)一起變形，預(yù)埋在土體中的多個(gè)傳感器保持與土體變形一致性，為保證后期傳感器的維護(hù)和更換，可以使用活動(dòng)式測(cè)量探頭進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量時(shí)帶有探頭的裝置安放于PVC管內(nèi)，探頭與測(cè)量?jī)x以及讀數(shù)儀進(jìn)行連接，探頭降路基沉降轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并傳輸?shù)綔y(cè)量?jī)x中進(jìn)行記錄和讀取。

2.5路基剖面沉降測(cè)量

影響剖面測(cè)量精度為傾斜角度以及測(cè)點(diǎn)位移兩個(gè)因素，其測(cè)量方案與分層測(cè)量方案一致，

采用活動(dòng)式埋入方式，剖面測(cè)量主要的測(cè)量原理為傾斜角原理，采用自動(dòng)控制與無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)路基的剖面內(nèi)的沉降量測(cè)量和數(shù)據(jù)收集。具體實(shí)施為傾斜傳感器兩端繩索牽引，再由電動(dòng)步機(jī)牽引，進(jìn)行固定移動(dòng)，從而能進(jìn)行傾角測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)浇K端進(jìn)行分析和處理。

3路基滑坡

3.1路基滑坡成因及特征

路基的滑坡成因主要是路基坡腳的松散，導(dǎo)致坡體前沿頂部應(yīng)力集中，引發(fā)坡體變形和

裂紋從而出現(xiàn)滑坡。

3.2路基滑坡監(jiān)測(cè)方案

結(jié)合工程路段實(shí)際滑坡情況，使用由觸發(fā)式位移單元，以及容柵式雨量單元測(cè)量單元組

成的GPRS網(wǎng)的邊緣無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以有效的監(jiān)測(cè)路基滑坡情況，能夠?qū)崟r(shí)掌握路基滑坡情況為減災(zāi)提供有效依據(jù)。

3.3路基監(jiān)測(cè)原理及布置

路基滑坡監(jiān)測(cè)主要原理為，觸發(fā)式位移監(jiān)測(cè)單元與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連接，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)

據(jù)傳輸?shù)轿灰平邮芷髦泻螅俳?jīng)無(wú)線(xiàn)電傳輸?shù)叫畔⑻幚砥渲羞M(jìn)行分析處理，后形成有效的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，主要遵循布置在邊坡發(fā)育主要裂紋位置，3個(gè)斷面監(jiān)測(cè)設(shè)置，3臺(tái)位移監(jiān)測(cè)單元設(shè)置，對(duì)于裂紋較寬巖體或者處于臨近垮塌狀態(tài)巖體，可以不布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)的從道理路基的沉降與滑坡安全性監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行分析，對(duì)比了各種方法的優(yōu)缺

點(diǎn)以及原理解釋?zhuān)瑫r(shí)也提出了一些簡(jiǎn)單具體的監(jiān)測(cè)實(shí)施辦法。路基的安全可靠性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要不斷的進(jìn)行優(yōu)化和研究，才能制定出一套先進(jìn)科學(xué)的實(shí)施方案，保證道路安全正常的運(yùn)行環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮國(guó)祥路基沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)與方法的運(yùn)用[D]北京交通大學(xué)，2014.05.

[2]張兵路基表面沉降實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]中國(guó)鐵道科學(xué)，2011.08.

[3]楊靖公路路基滑坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J]西安交大2013.

[4]楊國(guó)柱路基沉降遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用[J]公路交通科技2004.07.