高速公路路基沉降監測技術與監理應對措施

摘 要：通過對比傳統與現代路基沉降監測技術，深入分析了監測技術在現場施工中的應用以及監理的技術職責。研究利用先進的監測設備如光纖傳感和全球導航衛星系統（GNSS），實時監測路基沉降情況，數據分析結果用于調整監測方案，優化監測點的位置和數量。通過實施綜合的監測和監理策略，可以有效提高工程質量和項目的安全性。這種系統的應用不僅提高了工程監測的效率，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 監測技術 工程監理 風險管理 數據分析

高速公路作為交通網絡的重要組成部分，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測技術，結合嚴格的工程監理措施，系統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狀與監測需求

1.1 路基沉降對高速公路安全的影響

當路基出現沉降時，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 監測技術需求分析及其重要性

監測技術，如沉降板法和電磁式分層沉降儀法，能提供精確的沉降數據，幫助評估路基的穩定性和維護需求[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。隨著技術進步，智能監測系統逐漸應用于路基監測，利用實時數據傳輸與分析，提高監測效率，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定性

土壤壓實不足會導致路基不穩定，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場測試和振動壓實機械再壓實，確保路基穩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，從而提高路基穩定性和道路安全性。

3 路基沉降監測技術詳解

3.1 傳統與現代監測技術的對比分析

傳統監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據，易受人為誤差影響。相比之下，現代監測技術如全球導航衛星系統（GNSS）能夠實時、連續地收集高精度數據，自動覆蓋整個監測區域，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。現代技術結合先進傳感器和數據分析軟件，提供毫米級精度和實時更新能力，能夠覆蓋幾公里的監測范圍。GNSS技術每幾分鐘自動更新數據，快速處理監測數據并發出警報，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定與安全。

3.2 關鍵監測技術的實施與操作方法

沉降板法是一種通過在監測點埋設沉降板，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。在后續的監測中，測量桿的讀數將被定期記錄，通過比較不同時間點的讀數，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和地面上的電磁感應裝置來監測沉降。需要在不同深度的土層中安裝磁環，然后通過非磁性管道將電磁感應裝置送達每一個磁環的位置。通過感應磁環的位置變化，記錄裝置會自動記錄下每個磁環的相對移動，從而計算出每一層的沉降情況。

為確保監測技術的準確應用，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能力和對操作細節的精確把握。提供專業培訓至關重要，確保操作人員完全掌握各種設備的使用規范和安全操作程序。定期的設備校準和維護是保證數據收集準確無誤的必要條件。如表1所示。

4 監理在路基沉降問題中的角色與措施

4.1 監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據和歷史沉降數據，采用了適宜的土壤改良和壓實技術。監理團隊需監督施工過程，確保按照工程設計執行，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場土壤測試，比如使用密度計進行現場土壤密度測定，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，監理團隊負責實施包括地下水位控制和排水系統監測在內的多種技術。通過在施工現場安裝水位計，持續監測地下水位變化，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。監理還需要協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。

監理團隊負責制定和執行綜合監測計劃，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的實時跟蹤。這些技術允許監理團隊捕獲精確的沉降數據，并進行即時分析。通過將實時監測結果與工程設計參數進行對比，監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 監理中的質量控制與風險管理技術

監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，監理需確保所有使用的材料和施工方法均符合項目規范和國家標準。這涉及從材料采購開始，就對供應商的產品進行抽樣測試，確保材料性能穩定且符合技術要求[4]。施工過程中，監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，討論由于環境變化、設備故障或人為因素可能導致的風險。監理團隊應使用先進的數據分析工具，如基于AI的預測分析軟件，分析歷史數據和實時數據，預測潛在的風險點。通過分析過去的沉降數據和當前的施工進度，軟件可以預測出可能出現沉降的區域，監理團隊據此制定預防措施。在實際操作中，監理還需要確保所有安全協議和緊急應對計劃得到有效執行。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場安全規定。同時，監理團隊應設立快速響應機制，一旦監測到異常沉降，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 路基沉降監測技術的應用成效與調整

5.1 監測數據分析與技術調整策略

確保數據的完整性和準確性。通過定期校準監測儀器，例如每六個月對GNSS設備進行一次精校，保證數據采集的精度。在數據收集后，利用專門的軟件進行數據處理，這些軟件能夠處理數千個數據點，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，系統會自動標記并通知工程團隊。技術調整策略則基于數據分析結果制定。若監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。

數據分析的洞察允許監測策略的持續改進，確保監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測網絡，包括重新配置監測點的分布或增加監測點的總數。這種策略優化確保關鍵區域獲得更密集和精確的數據覆蓋，從而增強對潛在問題的識別和響應能力。循環反饋機制的實施，不僅提升了監測方案的靈敏度和精確度，也使得整個監控過程更加高效和適應性強。隨著項目進展和外部環境變化，這種動態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。

5.2 監測技術在現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域和已知土質不穩定的區域。

施工過程中，實時監測系統如GNSS和光纖傳感器實時傳輸數據到項目的監控中心。技術團隊會實時監控這些數據，以便在出現任何初期沉降跡象時迅速采取措施。若在特定區域監測到沉降速率的突然增加，施工隊可以被立即派遣到現場進行檢查，并評估是否需要臨時停工以進行土壤加固處理。這種監測的綜合應用不僅提高了施工安全，也優化了施工計劃，降低了因沉降問題導致的延期和成本增加的風險。通過精確的數據支持，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、監測技術及監理方法的綜合研究，本文提供了一套系統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測技術，結合有效的監理措施，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定性。本研究強調了數據分析在實時監控和預防措施中的重要性，為工程監理提供了數據支持，確保施工過程中的質量控制和風險管理達到預期效果。這些發現為高速公路的設計、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.軟土地區高速公路路基沉降監測技術研究[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測技術[J].江西建材，2016（04）：163+167.