路基工程安全可靠性監(jiān)測技術(shù)方法與研究

王犇浩

摘 要：交通道路災(zāi)害問題越來越受到各國政府的高度關(guān)注，不僅因為其交通事故的特殊性，而且一旦發(fā)生災(zāi)害事故往往是巨大的，對社會的穩(wěn)定及和諧會產(chǎn)生一定的影響。所以對交通路基的安全保障技術(shù)研究顯得越來越重要，通過吸收外界各國對交通道路的安全保障技術(shù)成熟的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，怎樣利用到適合我國國情的保障體系中去。

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

交通道路的安全與可靠性時交通運營中主要的環(huán)節(jié)，維持交通道路的運行順暢及高效運營環(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時監(jiān)測系統(tǒng)，保證道路交通運行環(huán)境，是本文著重研究的課題。

1交通道路路基主要問題

交通道路的路基主要存在問題為地基沉降與路基滑坡，地基沉降因為土體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，在各個載荷條件下，地基出現(xiàn)水平、垂直、切向等的位移變動，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)致原因為土體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，會構(gòu)成人名群眾的生命財產(chǎn)安全。

2路基沉降

2.1路基沉降機理

路基沉降的影響因素眾多，土層的分布、運行車輛的載荷、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

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

2.3路基沉降測量分類

根據(jù)路基沉降部位分類檢測，路基表層沉降檢測有檢測樁、沉降板；路基分層沉降檢測

有沉降水杯、電磁式分層沉降儀、水壓式分層沉降儀、單和多點沉降計；路基剖面沉降檢測有沉降水杯、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檢測樁

檢測樁主要是利用木樁與鋼釬插入土層之中，然后通過水準(zhǔn)儀平衡法來進(jìn)行土體的沉降測量，該方式具有造價低、操作簡單等優(yōu)點，但是缺點為只能監(jiān)測一個點的路基沉降，不能測量路基內(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)置有金屬探桿通過水準(zhǔn)儀對其頂部的高度進(jìn)行測量，高度差值極為路基沉降量，如圖2-1 沉降板測量簡單示意圖。該方式具有容易操作、成本低、等優(yōu)點，缺點是西藥進(jìn)行預(yù)埋沉降板，影響施工效率，同時一個沉降板也只能監(jiān)測單個沉降點。

圖2-1 沉降板測量簡單示意圖

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)部的測量點與外部的標(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。該測量方式有點主要是原理簡單，成本低，缺點為元氣件埋設(shè)要求較高，對環(huán)境溫度要求較高，不能用于寒冷地區(qū)，且測量的誤差較大。

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)埋在被測點，當(dāng)測頭監(jiān)測到信號，便停止移動測頭，兩次測量的高度變化即為沉降的數(shù)值，電磁式沉降儀有著簡單易操作、攜帶方便的優(yōu)點，缺點是測量誤差與導(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、水壓探測器、測量裝置組成，測量時將隔板安放布置在不同孔中的土層中，測頭固定在隔板上 ，并與頂部的測量裝置相連接，預(yù)埋完成后，向孔中注入水，經(jīng)過測頭測得的水壓變化，在經(jīng)過與高度值的計算可得出相應(yīng)的沉降值，該方式的優(yōu)點是測量不受傾斜干擾、測量精度高、易于施工等優(yōu)點。缺點是孔內(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路基分層沉降測量

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

主要實施方案為激光測距儀方案、滾輪法測量方案、激光干涉測量方案，激光測距儀具有無垂直累積誤差優(yōu)點，但是缺點為傾斜角過大，測頭體積大；滾輪法測量具有傾斜角許可范圍大優(yōu)點，缺點是由垂直累積誤差，測頭體積大，繞線存在變形導(dǎo)致有測量誤差；激光干涉測具有測量精度高，測頭體積小優(yōu)點，缺點是有垂直誤差，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點一起變形，預(yù)埋在土體中的多個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，可以使用活動式測量探頭進(jìn)行測量。測量時帶有探頭的裝置安放于PVC管內(nèi)，探頭與測量儀以及讀數(shù)儀進(jìn)行連接，探頭降路基沉降轉(zhuǎn)化為電信號，并傳輸?shù)綔y量儀中進(jìn)行記錄和讀取。

2.5路基剖面沉降測量

影響剖面測量精度為傾斜角度以及測點位移兩個因素，其測量方案與分層測量方案一致，

采用活動式埋入方式，剖面測量主要的測量原理為傾斜角原理，采用自動控制與無線傳輸技術(shù)，從而實現(xiàn)路基的剖面內(nèi)的沉降量測量和數(shù)據(jù)收集。具體實施為傾斜傳感器兩端繩索牽引，再由電動步機牽引，進(jìn)行固定移動，從而能進(jìn)行傾角測量，測量數(shù)據(jù)再經(jīng)過無線傳輸?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)測方案

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

成的GPRS網(wǎng)的邊緣無線監(jiān)測系統(tǒng)，可以有效的監(jiān)測路基滑坡情況，能夠?qū)崟r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)測原理及布置

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

據(jù)傳輸?shù)轿灰平邮芷髦泻螅俳?jīng)無線電傳輸?shù)叫畔⑻幚砥渲羞M(jìn)行分析處理，后形成有效的監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測點的布置，主要遵循布置在邊坡發(fā)育主要裂紋位置，3個斷面監(jiān)測設(shè)置，3臺位移監(jiān)測單元設(shè)置，對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)測點。

4結(jié)束語

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

點以及原理解釋，同時也提出了一些簡單具體的監(jiān)測實施辦法。路基的安全可靠性監(jiān)測系統(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)的實施方案，保證道路安全正常的運行環(huán)境。

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