基于GIS的大型橋梁工程勘察初探

刁亞飛

【摘 要】隨著我國交通的發(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，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

大型橋梁一般都會跨越較遠的距離，在這樣的大跨度中，橋梁就會經(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階段，下面我們分階段進行分析：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)計劃等為依據(jù)，對原來已有的相關(guān)資料進行分析，從地質(zhì)條件方面探討橋梁方案是不是合理是不是可行，同時給下一個階段提供繼續(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)議書的規(guī)定為依據(jù)，在確定橋梁工程可行的前提下，對大型橋梁的場地開展深入的地質(zhì)比選，從而更好的選定工程場地、確定合理的設(shè)計方案。四是，詳細工程地質(zhì)勘察階段。本階段主要是以已經(jīng)獲批的初步設(shè)計文件中所確定的修建原則、設(shè)計方案、技術(shù)要求等相關(guān)資料為依據(jù)，全面有效地開展勘察工作，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)計文件。在大型橋梁工程中，由于要對不止一個橋址進行勘察，加上原本勘察工作就比較復(fù)雜，所以要嚴格按照上述步驟分階段的認真的開展勘察工作。在外業(yè)勘察工作結(jié)束后的每個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目中，通過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GIS獲取的信息，對橋梁巖土工程的地形特征進行評價，對其可能會對橋梁工程造成的影響進行研究，如是否存在地質(zhì)災(zāi)害、施工后是否會對周圍環(huán)境造成影響，通過設(shè)計是否適合在該地區(qū)建設(shè)橋梁等。最后充分利用GIS系統(tǒng)提高地質(zhì)勘察準確性的優(yōu)勢進行橋梁項目的決策，以通過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。

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、勘探資料和試驗成果所編制，用來反映研究區(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、原位試驗等數(shù)據(jù)標記在圖中，這些數(shù)據(jù)只是點數(shù)據(jù)，在掌握空間拓撲技術(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驗數(shù)據(jù)通過空間差值進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。在進行大型橋梁工程的地質(zhì)評價過程中，需要進行承載力評價或滲漏評價，但是評價結(jié)果只是每個鉆孔所代表的點位，盡可能的用較多的鉆孔點反映研究區(qū)面。在掌握空間差值技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以將不同點的評價結(jié)果進行空間差值，使得評價結(jié)果具有空間特性，能夠更好地反應(yīng)研究區(qū)域真實的地質(zhì)特性。

3 基于GIS的大型橋梁工程勘察

3.1 現(xiàn)場布設(shè)

按照橋梁工程巖土工程的實際狀況，對GIS技術(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)參數(shù)進行調(diào)整使其能夠滿足勘察的要求，同時要保證控制干擾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，進行勘察點的布設(shè)。勘探點的數(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)計需求。勘探孔要以橋梁設(shè)計方案為依據(jù)進行布設(shè)。一般情況下，工程地質(zhì)條件簡單的橋位，一個墩臺布置1個鉆孔或配合原位測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)雜時可以多布設(shè)幾個。總之勘察點的布設(shè)應(yīng)當能夠全面掌握橋梁巖土地質(zhì)實際狀況，并且可以獲得工程對巖土地質(zhì)的影響，對穩(wěn)定性做出合理評價。

3.2 GIS勘察數(shù)據(jù)的獲取

根據(jù)勘察設(shè)計和橋梁場區(qū)的實際狀況來對GIS系統(tǒng)的設(shè)備進行安裝，避免勘察工作進行時發(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，緊固件有沒有發(fā)生松動，氣密性好不好等等。在使用GIS時要保證GIS系統(tǒng)的正常運轉(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，所以在擺放時是要注意防潮、防塵工作，使用的時候要避免雨雪、空氣濕度相對較小的天氣。做好GIS設(shè)備的養(yǎng)護，減少設(shè)備故障，一旦發(fā)現(xiàn)故障要及時解決，避免由于設(shè)備問題造成的勘察數(shù)據(jù)不準確。橋梁巖土工程勘察人員在現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)要及時的導(dǎo)入到計算機中去，避免數(shù)據(jù)的流失，并且通過軟件對這些數(shù)據(jù)進行分析，編制出合理的勘察報告。

3.3 GIS系統(tǒng)的查詢與空間分析？

通過GIS技術(shù)對各種格式的數(shù)據(jù)錄入、批量導(dǎo)入對地層統(tǒng)計結(jié)果進行報表輸出，能夠生成包括工程勘察報告中所需的柱狀圖、統(tǒng)計圖、剖面圖等一系列專業(yè)圖件。針對研究的地質(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GIS建立這樣一個簡易的地理信息系統(tǒng)，這個系統(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)、地震場類別、第四紀土層厚度和歷年最高水位等等，將這些數(shù)據(jù)分類建立成一個圖層，整個系統(tǒng)就是一個包含諸多方面圖層的查詢調(diào)用系統(tǒng)。無論是單獨顯示圖層還是任意幾個圖層同時顯示都可以。在查詢過程中對于需要的數(shù)據(jù)可以直接通過Citystar的圖形查詢模塊。

4 結(jié)束語

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證了GIS系統(tǒng)的強大功能。因此，我們在大型橋梁巖土工程勘察中要重視GIS系統(tǒng)，并在結(jié)合野外調(diào)查實驗的基礎(chǔ)上充分的發(fā)揮GIS系統(tǒng)的優(yōu)勢，做好數(shù)據(jù)模型的建立與分析工作，從而獲取準確的橋梁勘察數(shù)據(jù)。

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[責(zé)任編輯：張濤]