隨著我國經(jīng)濟實力的不斷增長，我國公路建設的步伐也不斷加快，國家相關部門對公路建設的要求也做出了相應的提高，但是由于地質條件的復雜性，隱蔽性以及勘探條件的局限性，致使地質勘探和測試資料不可能全面的揭示土地的本來面貌，加之施工中的不確定因素過多，故使信息化施工技術在公路建設，尤其路基建設中起到了重要作用。采用信息化施工技術，除可提高工程效率外，還可及時將施工中發(fā)現(xiàn)的工程地質變化、施工工藝問題等信息反饋給設計方，并據(jù)此對原有設計方案和施工工藝作出修正。本文及通過簡單列舉實例為大家展示信息化技術在路基建設中應用的優(yōu)點。
一、路基變形預測在高速公路信息化施工中的應用
?。?）預測方法簡介
預測路基變形的分析方法大致可歸納為兩種類型：一類是理論公式法；另一類是數(shù)值分析法。其中數(shù)值分析法是近代上力學研究的產(chǎn)物,特別是隨著計算機和有限元分析技術的發(fā)展,人們可以將復雜的土工計算問題編制成有限元
計算程序,通過計算機運算,從而得到較準確的計算結果。本文采用了專門針對巖土工程中變形與穩(wěn)定計算的有限元分析軟件 PLAXIS,將實際工程模型化,計算得出所需要的數(shù)據(jù)和圖形。近年來,許多科學領域中長期難以解決的復雜問題隨著新興橫斷學科的出現(xiàn)迎刃而解,人們對自然界和客觀事物演化規(guī)律的認識也由于橫斷學科的出現(xiàn)而逐步深化。我國巖土工程研究人員將灰色理論引進了巖土工程領域, 用它來頂測路基變形, 并取得了一定的成果。
?。ǘ┳冃晤A測在信息化施工中的應用
在水利、交通及能源等領域的路基工程中,由于工程線路長,大都要通過軟土地區(qū)。軟土地基的主要工程特性是含水量大、密度低、壓縮性高、強度小,一般都要經(jīng)過處理。“原位觀測法”是軟土地基處理施工中一種有效的方法,利用它可對軟基處理及上部填筑或建筑物進行信息化施工, 所以又稱信息化施工法。進行信息化施工有以下幾個優(yōu)點：
1.可使工程師在施工中進一步完善設計,使軟基處理設計技術更優(yōu)化；2.監(jiān)測軟土地基的應力與變形在施工中的發(fā)展規(guī)律,為建筑物基礎填土施工選擇最優(yōu)的填筑速度,使工程取得最佳安全及經(jīng)濟效益；3.運用較長時間內(nèi)的觀測資料,可對軟土路基的工作狀態(tài)作出評價,得出最終沉降量及剩余沉降量,從而準確地指導上部構筑物（或路面）的施工；4.對由于工程事故而引起的責任和賠償問題,觀測資料有助于分析其原因與責任。
但信息化施工中也存在一些不足之處,首先在進行儀器的型號選定及其原位布置環(huán)節(jié)上,以往都是根據(jù)工程經(jīng)驗和設計要求來確定監(jiān)測方案的,缺乏準確性和直觀性。本文針對此問題引入了PLAXIS 有限元程序,輔助計算路基的沉降、側向變形等工程指標,并輸出較為直觀的應力、應變圖形,從而將這一過程科學化、系統(tǒng)化。再者在進行路基監(jiān)測過程中,技術人員根據(jù)實測數(shù)據(jù)只對本次觀測前的施工過程進行了分析和研究,而對以后的路基變形趨勢缺乏科學的預測、預報。針對此問題本文引入了灰色模型,利用已有的實測數(shù)據(jù)對沉降的未來發(fā)展規(guī)律進行科學的預測,一方面對己測數(shù)據(jù)進行校核,另一方面利用預測結果來指導后期施工?；谝陨蟽牲c,本文對路堤信息化施工法進行了必要的補充。補充后的路堤信息化施工法的流程圖如下所示：掌握詳盡的地質勘測與設計資料→利用有限元軟件（本文采用PLAXIS ）計算分析出危險斷面及部位→設置原位觀測系統(tǒng)、并采集觀測數(shù)據(jù)→結合實測數(shù)據(jù),利用預測模型（本文采用灰色模型）,對路基變形進行動態(tài)預測→分析計算結果,用以指導下一階段監(jiān)測和施工。
二、信息化施工技術在高邊坡路基工程中的應用
（一）抗滑樁的信息化施工技術
抗滑樁設計一般是根據(jù)工程地質條件確定不穩(wěn)定邊坡的下滑力,根據(jù)下滑力的大小確定抗滑樁的間距、長度和截面尺寸[3]。其施工程序一般為挖孔、下鋼筋籠、灌注
混凝土。其設計、施工工藝流程為:地質調查→確定下滑力→確定錨固樁長度、間距、截面→確定施工工藝→挖孔→下鋼筋籠→灌注混凝土。該程序為單一流向程序,各種信息單向流動,施工中獲得的地質條件變化情況并不能反饋到設計、施工中。因地質條件復雜,地面以下的地質情況千變?nèi)f化,抗滑樁在設計中存在一些不確定的因素,如滑動面位置,錨固段地層的地質條件等都會與設計條件有出入。因此,及時將施工挖孔過程中地層的變化反饋到設計中,以準確確定滑動面位置,從而修改設計,確?？够瑯兜目够Ч@得十分重要。
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銅黃高速公路因工程地質條件復雜,在抗滑樁施工過程中遇到的地質條件千變?nèi)f化,為確保抗滑樁施工的安全和抗滑樁的加固效果,使工程措施達到既經(jīng)濟又合理的要求,在抗滑樁施工過程中對每根樁開挖的地質情況都進行了編錄,根據(jù)樁開挖的地質條件對樁的施工工藝和布置及時進行調整。正常樁的開挖施工工藝是分段開挖,分段護壁,在已挖段護壁施工完后,再開挖下層土體,施工下層護壁,如此循環(huán)直至樁的設計標高。但是,在個別特殊情況下,僅采用此方法,樁根本無法開挖,還需要其他措施的配合,如個別樁在施工過程中不斷出現(xiàn)孔壁坍滑情況,使樁的開挖無法進行。該信息反饋至設計后,針對實際的地質情況,及時調整了樁的施工工藝,即在樁孔壁上先超前施工小鋼管,對孔壁四周土體進行預加固后,再開挖施工護壁。改進施工工藝后,保證了樁的順利開挖。個別工點由于地質條件較差,抗滑樁施工后,因錨固段地層
強度低,提供的側壁應力不足,在滑坡推力作用下,樁前土體被壓縮產(chǎn)生屈服變形,使樁產(chǎn)生較大的偏轉位移,給邊坡的穩(wěn)定帶來不利的影響。針對這種情況,設計上及時調整了樁的設計,在樁上增設預應力錨索,以增加樁的抗滑力,使樁前土體應力重分布,減小樁的側壁應力。同時改變施工工藝,停止開挖樁前土體,已開挖部分回填反壓,待樁上錨索張拉鎖定后,再開挖樁前土體。此外,信息施工技術在銅黃高速公路抗滑樁設計和施工中的運用,還表現(xiàn)在根據(jù)抗滑樁開挖的地質條件變化情況及路塹邊坡的穩(wěn)定性,及時調整抗滑樁的布置,如增加或減少抗滑樁,調整抗滑樁間距和抗滑樁長度。
三、基于GIS 的鐵路路基三維可視化技術
GIS 環(huán)境下路基三維可視化的實現(xiàn)思路：由于鐵路線路長，同一線路的不同路段其組成也不盡相同；線路中間有橋梁、
隧道，為了表達方便、計算速度快，對路基進行分段處理，在直線段長些，曲線段短些。
根據(jù)平面設計結果，計算出中線主點的大地坐標，按照《鐵路工程制圖標準（TB/T10058-98）》對線路初步設計的要求，完成中線繪制、里程標注、曲線要素標注等工作。以線路里程為樞紐，把平、縱設計結果及橫斷面地面線聯(lián)系起來，按路基標準橫斷面的設定，計算出線路左、右兩側路肩邊緣點和路基邊坡與地面線交點的三維空間坐標，為避免在構建三角網(wǎng)的過程中，原始地形點對路基設計點的干擾，按一定規(guī)則在路基邊坡上內(nèi)插一些點。將每段路基邊坡與地面線的交點集按一定順序連接可得到若干封閉多邊形，每個封閉多邊形在 GIS 中轉化為一個面圖層，與原始地形點集的點圖層進行空間疊加運算，挖除路基范圍內(nèi)原始地形點，加入路基的點數(shù)據(jù)，最后將點集生成 TIN。文中把路基設計面模型視為地形表面模型的一部分，利用 GIS 軟件生成地形和路基三角網(wǎng)模型，實現(xiàn)了地表和路基模型拓撲關系的統(tǒng)一。
四、結語
信息化施工是現(xiàn)代施工技術與管理技術相結合的產(chǎn)物,除了上述原位觀測系統(tǒng)、預測分析方法等方面的內(nèi)容外,還包括要正確處理工程項日施工進度、質量、成本和安全的關系等方面的內(nèi)客。兩者在信息化施工過程中都起著至關重要的作用,前者為保證工程質量和調整施工進度提供了科學依據(jù),后者為保證工程項目整體目標的實現(xiàn)提供了宏觀控制。
