[00118738]路基沉降自动监测系统研究

1.课题来源与背景 公路路基工程施工绝大部分都离不开沉降监测,它是路基稳定和工程质量控制的一项重要措施。从现有沉降监测技术来看,还是主要以人工使用传统仪器测量为主,不能全天候自动获取沉降数据,需要观测人员在现场进行长时间的监测,比较费工、费时、测量费用高,且埋设的沉降观测设施常与施工机械相互干扰,观测精度受人为因素的影响大,难以满足目前公路建设快速发展的需求,所以改进沉降监测方法是实际工程中一项迫切需要解决的问题。在上述背景下,为了有效的提高路基沉降监测工作的效率和精度,在中交第一公路勘察设计研究院有限公司科技研发基金的资助下,特立项开展该项目的研究工作。 2.技术原理及性能指标 路基自动沉降监测系统技术原理如下：基准传感器位于液体的某处深度,液体的压强致使传感器产生了输出电压值,该电压值反映了传感器所受到的压强,也反映了传感器所在位置的液体深度。当某个待测传感器在连通的液体另一处深度时,同理,它的电压值也反映了它所在处所受到的液体压强和它所在处的液体深度。待测传感器所在处的液体深度和基准传感器液体深度比较以后,便可以得到待测传感器相对于基准传感器的沉降量了。主要性能指标如下： （1）仪器体积小、高精度、安装方便、不干扰施工及施工机械的通行; （2）可实现多层、多点布设及监测数据获取; （3）道路通车后不受行车影响,可长期（大于5年）、全天候、实时监测获取数据,为道路健康诊断及养护提供信息; （4）先进的无线网络,实现远程监控与管理,不需要人工现场长期观测; （5）温度适用范围为-40～60℃,除了适用于普通气候下公路工程建设中对路基沉降的实时监测以外,也适合于高寒地区的公路工程建设中对路基沉降的实时监测。 3.技术的创造性与先进性 项目针对路基沉降自动监测系统的大变形监测、长期监测、自动监测等关键技术开展了深入的研究,取得以下主要创新成果： （1）通过采用传感器单液管连通方式研发的路基沉降自动监测系统最大量程达到5000mm,精度达到1/1000; （2）该系统温度适用范围为-40℃～60℃,适用于高寒和高温地区恶劣自然环境下的路基沉降实时监测; （3）该系统传感器设置最多可达5个,布设方式可单层或多层布设,可用于分层沉降监测。 4.技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目研制的路基自动沉降监测系统,已应用于实体工程中对路基沉降进行监测,系统仪器安装起来方便且不干扰施工和交通,能在恶劣的自然环境下工作;可多层、多点布置,能长期全天候的监测;量程大,能满足路基的长期大变形监测;能实现远程监测,无须人工干预;可以很大程度上提高工作的效率和精度,容易被市场接受,再者以电子原件为主的产品有很大的利润空间,所以适用性强,能广泛的应用到软土路基、湿陷性黄土路基、盐渍土路基、冻土路基以及各种高填方路基沉降监测中。 5.应用情况及存在的问题 （1）荣成至乌海高速公路十七沟至大饭铺段 荣乌高速SDHSD-1合同段沿线黄土高填路堤的沉降监测,引进了中交第一公路勘察设计研究院有限公司研发的“路基沉降自动监测系统”。该系统在使用过程中,仪器安装起来方便且不干扰施工和交通,能在恶劣的自然环境下工作;可多层、多点布置,能长期全天候的监测;量程大,能满足路基的长期大变形监测;能实现远程监测,无须人工干预。项目部使用该系统后,克服了现有技术存在的投入大量人力物力、干扰工程施工且受工程施工干扰的弊端;克服现有技术在路面施工完成后不宜继续进行路基沉降监测的缺陷;克服了现有观测设备量程小,无法监测长期大变形的缺陷。该系统显著提高了路基沉降监测工作的效率和精度,具有广阔的推广应用前景。 （2）察尔汗盐湖至格尔木高速公路 该工程所处自然环境恶劣（高寒、高海拔）,采用传统的沉降板方式对盐渍化软基路堤进行观测难以实现,因此特引进了中交第一公路勘察设计研究院有限公司研发的“路基沉降自动监测系统”。该系统在使用过程中,具有以下优点： 1)仪器体积小、高精度、安装方便、不干扰施工及施工机械的通行; 2)可实现多层、多点布设及监测数据获取; 3)道路通车后不受行车影响,可长期（大于5年）、全天候、实时监测获取数据,为道路健康诊断及养护提供信息; 4)先进的无线网络,实现远程监控与管理,不需要人工现场长期观测; 5)温度适用范围为-40～60℃,除了适用于普通气候下公路工程建设中对路基沉降的实时监测以外,也适合于高寒地带的公路工程建设中对路基沉降的实时监测。使用该系统后,项目部节约了大量的人力、物力、财力,取得了良好的经济和社会效益。