道路工程软土路基变形监测及常见问题分析

道路工程软土路基变形监测及常见问题分析

陈斌斌

温州信达交通工程试验检测有限公司 浙江温州 325102

摘要：软土路基是道路工程中的重要组成部分，它承担着道路结构的基础和负载传递的功能。然而软土路基常常面临变形和沉降等挑战，这些问题可能会导致道路不平整、损坏和甚至安全隐患。因此，本文旨在探讨软土路基变形监测的必要性，以及不同监测方法的应用，为工程师和相关领域的专业人员提供有关维护道路工程的相关建议。

关键词：道路工程；软土路基；变形监测

引言：变形监测在软土路基工程中具有重要的地位，随着交通负荷的不断增加，软土路基容易发生沉降、侧向位移和其他变形问题。这些问题可能导致道路不平整、开裂和基础病害，危及行车安全，对道路的使用和维护带来负面影响。因此，变形监测的必要性在于提前识别和解决潜在问题，确保道路的可靠性和可持续性。

一、软土路基变形传统监测方法

（一）线性测量技术

软土路基变形的传统监测方法通常包括线性测量技术，这些方法是为了评估路基变形情况以确保道路工程的安全和稳定性。测量孔洞法是一种最基本的传统监测方法之一，它涉及在道路路基中钻取测孔，然后通过测量孔的深度和位置来监测路基的变形，当路基发生沉降或侧向移动时，测孔的位置和深度会发生变化，这些变化的量化可以帮助工程师了解路基变形情况。缓冲测斜法通常用于检测路基的侧向位移，这种方法中测斜仪被安装在具有一定长度的测斜杆上，测斜杆安装在路基的边缘，当路基发生侧向变形时，测斜仪会记录杆的倾斜角度，从而提供关于变形程度和速度的信息。水平测斜法是一种用于监测路基纵向位移的传统方法，它使用类似缓冲测斜法的原理，但测斜仪安装在路基上并与路面平行，当路基纵向发生变形时，测斜仪记录路面的倾斜情况，从而提供了有关纵向变形的信息。

（二）高程测量技术

高程测量技术是一种传统监测方法，常用于软土路基的变形监测，这种技术主要关注路基的垂直位移和沉降情况，通常使用传统的水准测量工具和方法。在传统高程测量中，测量师通常使用水准仪来测量路基和测点的高程，这些测点通常是路基表面上的固定标志物或特定测点，通过多次测量这些点的高程，工程师可以了解路基是否发生垂直位移。传统高程测量通常需要定期执行，通常是每几个月或每年一次，以跟踪变形趋势，这种定期监测有助于及早发现潜在的问题并采取必要的维护措施。此外，高程测量数据会被记录并保存，以供将来分析，通过比较不同时间点的数据，工程师可以识别路基的垂直位移或沉降，并根据需要采取修复措施。

二、软土路基变形先进监测技术

（一）GPS监测技术

软土路基变形监测中的GPS（全球定位系统）技术代表了现代监测的先进方法之一，GPS监测方法利用卫星信号，可以提供高精度的位置信息，以便实时追踪和分析路基的变形情况。在某高速公路改建项目中，为了确保改建的路段在使用期间保持平稳和安全，工程师在路基上部署了一组GPS接收器，这些接收器位于关键位置，覆盖了整个工程区域，这些GPS接收器可以实时接收卫星信号并记录其位置信息。GPS接收器每隔一定时间收集位置数据，并将这些数据传输到中央监测站，这些数据包括X、Y和Z坐标，以及高程信息，实时数据采集可以确保任何潜在的变形问题能够及早被发现。此外，中央监测站使用GPS数据进行实时分析，以检测任何路基的垂直或水平位移，一旦检测到异常变形，系统会发出警报通知相关人员，以便他们能够立即采取行动。

（二）激光扫描技术

激光扫描技术的高精度、实时性和应用价值，为软土路基变形监测提供了一种强大的工具，有助于及早发现和解决问题，确保道路工程的可靠性。例如某城市交通改善项目中，工程师在工程区域内安装了多个激光扫描仪，这些仪器可以迅速扫描路基表面并记录地形数据，数据包括路基的高程、坡度和任何局部凹陷或隆起。激光扫描仪按计划定期扫描路基，通常每几天或每周一次，扫描的数据精确到毫米级别，并包括了整个路基表面的详细信息，这些数据与之前的扫描数据进行比对，以检测变形。通过与之前的扫描数据进行对比，工程师可以实时检测路基的任何变形，无论是沉降、侧向位移还是其他问题，如果有异常情况，监测系统会立即发出警报。

（三）传感器网络

软土路基变形监测中的传感器网络，通过借助多个传感器分布在不同位置，以实时收集大量数据来监测路基变形。例如某铁路线路经过多个软土区域，工程师需要密切监测路基变形情况，以确保列车运行的安全性。为了满足这个需求，工程师在路基上布置了多个传感器节点，这些节点包括位移传感器、压力传感器、湿度传感器和温度传感器等，这些传感器分布在不同位置，以覆盖整个路段。传感器网络定期收集数据，包括路基的变形情况、土壤湿度和温度等环境参数，数据通过网络传输到中央监测站，实现实时监测。传感器网络监测系统提供了详细的数据，允许工程师更准确地评估变形情况，并制定维护计划和修复策略，这有助于减轻变形对铁路线路的影响。

三、常见的软土路基变形问题

（一）塌陷和沉降

塌陷是指路基表面的下沉或下陷，而沉降是指整个路基的垂直位移，这些问题可能会导致道路不平整、裂缝和损坏，对交通和安全产生负面影响。塌陷和沉降的主要原因包括软土质地、水分含量变化、载荷作用、地下水位变化、地下空洞和松散土质。软土路基在潮湿条件下特别容易发生沉降，因为土壤颗粒会受水分吸附而增大，导致体积减小，重载车辆和不当排水也可能引发变形。为了解决这些问题，工程师可以采取加强路基、改善排水系统、采用合适的地基材料，以及定期监测变形情况等方法。监测技术，如GPS、激光扫描和传感器网络，也能够实时监测变形，使工程师能够及早采取维护措施。

（二）泥石流和坡塌

泥石流是一种高速水、泥、石块混合物流动的现象，通常由陡峭的山坡和降水引起。坡塌则是指山坡上的土壤和岩石突然坍塌，将松散物质推向道路或附近的地区。这两种现象通常受到多种因素的影响，包括地质条件、降雨强度、土壤类型和人类活动。在软土路基附近，泥石流和坡塌可能对道路结构和通行产生直接影响，导致道路的封锁、损坏和危险，泥石流和坡塌还可能对生命和财产安全构成威胁。工程师在道路规划和设计阶段，就应对潜在泥石流和坡塌风险进行综合评估，以选择合适的路线和结构，再采用合适的工程措施，如植被覆盖、坡度修正和支挡结构来增强坡地稳定性。还应制定应急计划和警报系统，以便在发生泥石流或坡塌时及时采取行动，确保公众和工程人员的安全。

（三）基础病害和开裂

基础病害包括路基下部结构的损坏，如路基沉降、土壤液化和基础石沉降，这些问题可能导致道路表面不平整和结构不稳定。开裂则是指路面或路基表面出现裂缝，这可能是由于基础病害或其他因素引起的。这些问题通常由多种因素引起，包括土壤特性、地下水位、交通负荷和气象条件，软土路基更容易受到这些问题的影响，因为其稳定性相对较差。开裂和基础病害可能导致道路表面的破碎、损坏和不平整，从而增加了交通事故的风险，降低了道路的服务寿命。为了解决这些问题，工程师应采用适当的土工材料和技术来加强路基，以提高承载能力和抗沉降能力。并改善路基的排水系统，以防止地下水位上升和土壤液化问题。此外，可以建立定期巡检和维护计划，及早发现并修复路面裂缝和基础病害。

四、结语：

综上所述，软土路基变形监测不仅关乎道路工程的长期可靠性，还涉及到道路使用者的安全。只有通过综合考虑土壤特性、水文条件和交通负荷，以及利用现代监测技术，才能更好地管理和减轻软土路基变形问题，确保道路工程的可持续性和可靠性。

参考文献：

[1]王征.公路软土路基处理技术分析[J].运输经理世界,2023(11):16-18.

[2]汪迎红.高速公路软土路基沉降影响因素及变形规律研究[J].价值工程,2016,35(34):151-153.