信息化施工技术在路基工程中的应用

1、信息化施工技术在路基工程中的应用随着我国经济实力的不断增长，我国公路建设的步伐也 不断加快，国家相关部门对公路建设的要求也做出了相应的 提高，但是由于地质条件的复杂性，隐蔽性以及勘探条件的 局限性，致使地质勘探和测试资料不可能全面的揭露土地的 本来面貌，加之施工中的不确定因素过多，故使信息化施工 技术在公路建设，尤其路基建设中起到了重要作用。采用信 息化施工技术，除可提高工程效率外，还可及时将施工中发 现的工程地质变化、施工工艺问题等信息反响给设计方，并 据此对原有设计方案和施工工艺作出修正。本文及通过简单 列举实例为大家展示信息化技术在路基建设中应用的优点。一、路基变形预测在高速公路信息化施

2、工中的应用(1)预测方法简介预测路基变形的分析方法大致可归纳为两种类型：一类 是理论公式法；另一类是数值分析法。其中数值分析法是近 代上力学研究的产物，特别是随着计算机和有限元分析技术 的开展，人们可以将复杂的土工计算问题编制成有限元计算 程序，通过计算机运算，从而得到较准确的计算结果。本文采 用了专门针对岩土工程中变形与稳定计算的有限元分析软 件PLAXIS,将实际工程模型化，计算得出所需要的数据和图 形。近年来，许多科学领域中长期难以解决的复杂问题随着 新兴横断学科的出现迎刃而解，人们对自然界和客观事物演 化规律的认识也由于横断学科的出现而逐步深化。我国岩土 工程研究人员将灰色理论引进了岩

3、土工程领域，用它来顶测路基变形，并取得了一定的成果。（二）变形预测在信息化施工中的应用在水利、交通及能源等领域的路基工程中，由于工程线 路长，大都要通过软土地区。软土地基的主要工程特性是含 水量大、密度低、压缩性高、强度小，一般都要经过处理原 位观测法”是软土地基处理施工中一种有效的方法，利用它 可对软基处理及上部填筑或建筑物开展信息化施工，所以 又称信息化施工法。开展信息化施工有以下几个优点：可使工程师在施工中进一步完善设计，使软基处理设计 技术更优化；2.监测软土地基的应力与变形在施工中的开展 规律，为建筑物根底填土施工选择最优的填筑速度，使工程 取得最正确平安及经济效益；3.运用较长时间

4、内的观测资料, 可对软土路基的工作状态作出评价，得出最终沉降量及剩余 沉降量，从而准确地指导上部构筑物（或路面）的施工；4. 对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于 分析其原因与责任。但信息化施工中也存在一些缺陷之处，首先在开展仪器 的型号选定及其原位布置环节上，以往都是根据工程经验和 设计要求来确定监测方案的，缺乏准确性和直观性。本文针 对此问题引入了 PLAXIS有限元程序，辅助计算路基的沉降、 侧向变形等工程指标，并输出较为直观的应力、应变图形，从 而将这一过程科学化、系统化。再者在开展路基监测过程中， 技术人员根据实测数据只对本次观测前的施工过程开展了 分析和研究，而对以

5、后的路基变形趋势缺乏科学的预测、预 报。针对此问题本文引入了灰色模型，利用已有的实测数据 对沉降的未来开展规律开展科学的预测，一方面对己测数据 开展校核，另一方面利用预测结果来指导后期施工。基于以 上两点，本文对路堤信息化施工法开展了必要的补充。补充 后的路堤信息化施工法的流程图如下所示：掌握详尽的地质 勘测与设计资料一利用有限元软件（本文采用PLAXIS ）计 算分析出危险断面及部位一设置原位观测系统、并采集观 测数据一结合实测数据，利用预测模型（本文采用灰色模 型），对路基变形开展动态预测一分析计算结果，用以指导 下一阶段监测和施工。二、信息化施工技术在高边坡路基工程中的应用（一）抗滑桩的

6、信息化施工技术抗滑桩设计一般是根据工程地质条件确定不稳定边坡 的下滑力，根据下滑力的大小确定抗滑桩的间距、长度和截 面尺寸3。其施工程序一般为挖孔、下钢筋笼、灌注混凝 土。其设计、施工工艺流程为：地质调查一确定下滑力一确 定锚固桩长度、间距、截面一确定施工工艺一挖孔一下 钢筋笼一灌注混凝土。该程序为单一流向程序，各种信息单 向流动，施工中获得的地质条件变化情况并不能反响到设计、 施工中。因地质条件复杂，地面以下的地质情况千变万化，抗 滑桩在设计中存在一些不确定的因素，如滑动面位置，锚固 段地层的地质条件等都会与设计条件有出入。因此，及时将 施工挖孔过程中地层的变化反响到设计中，以准确确定滑动

7、面位置，从而修改设计，确保抗滑桩的抗滑效果显得十分重 要。（二）工程应用铜黄高速公路因工程地质条件复杂，在抗滑桩施工过程 中遇到的地质条件千变万化，为确保抗滑桩施工的平安和抗 滑桩的加固效果，使工程措施到达既经济又合理的要求，在 抗滑桩施工过程中对每根桩开挖的地质情况都开展了编录, 根据桩开挖的地质条件对桩的施工工艺和布置及时开展调 整。正常桩的开挖施工工艺是分段开挖，分段护壁，在已挖段 护壁施工完后，再开挖下层土体，施工下层护壁，如此循环直 至桩的设计标高。但是，在个别特殊情况下，仅采用此方法，桩根本无法开 挖，还需要其他措施的配合，如个别桩在施工过程中不断出 现孔壁坍滑情况，使桩的开挖无法

8、开展。该信息反响至设计 后，针对实际的地质情况，及时调整了桩的施工工艺，即在桩 孔壁上先超前施工小钢管，对孔壁四周土体开展预加固后, 再开挖施工护壁。改良施工工艺后，保证了桩的顺利开挖。 个别工点由于地质条件较差，抗滑桩施工后，因锚固段地层强度低，提供的侧壁应力缺陷，在滑坡推力作用下，桩前 土体被压缩产生屈服变形，使桩产生较大的偏转位移，给边 坡的稳定带来不利的影响。针对这种情况，设计上及时调整 了桩的设计，在桩上增设预应力锚索，以增加桩的抗滑力，使 桩前土体应力重分布，减小桩的侧壁应力。同时改变施工工 艺，结束开挖桩前土体，已开挖局部回填反压，待桩上锚索张 拉锁定后，再开挖桩前土体。此外，信

9、息施工技术在铜黄高速 公路抗滑桩设计和施工中的运用，还表现在根据抗滑桩开挖 的地质条件变化情况及路堑边坡的稳定性，及时调整抗滑桩 的布置，如增加或减少抗滑桩，调整抗滑桩间距和抗滑桩长 度。三、基于GIS的铁路路基三维可视化技术GIS环境下路基三维可视化的实现思路：由于铁路线路 长，同一线路的不同路段其组成也不尽一样；线路中间有桥 梁、隧道，为了表达方便、计算速度快，对路基开展分段处 理，在直线段长些，曲线段短些。根据平面设计结果，计算出中线主点的大地坐标，按照 铁路工程制图标准(TB/T10058-98)对线路初步设计的 要求，完成中线绘制、里程标注、曲线要素标注等工作。以 线路里程为枢纽，把

10、平、纵设计结果及横断面地面线联系起 来，按路基标准横断面的设定，计算出线路左、右两侧路肩 边缘点和路基边坡与地面线交点的三维空间坐标，为防止在 构建三角网的过程中，原始地形点对路基设计点的干扰，按 一定规那么在路基边坡上内插一些点。将每段路基边坡与地面线的交点集按一定顺序连接可 得到假设干封闭多边形，每个封闭多边形在GIS中转化为一 个面图层，与原始地形点集的点图层开展空间叠加运算，挖 除路基范围内原始地形点，参加路基的点数据，最后将点集 生成TINo文中把路基设计面模型视为地形外表模型的一部 分，利用GIS软件生成地形和路基三角网模型，实现了地 表和路基模型拓扑关系的统一。四、结语信息化施工是现代施工技术与管理技术相结