一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法与流程

本发明属于建筑施工，具体而言，涉及一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法。

背景技术：

1、随着城镇化的快速发展，大中城市中的土地显得非常紧缺，而且土地价格也非常昂贵，建设大型停车场、大型赛道不得不选择低洼的地带，有的甚至是鱼塘、湖泊边坡。为了保证其建设质量，除首先进行地质勘探外，对道路路基结构设计以及施工方法更是必不可少。在国内外已建的大型停车场、赛道、测试场中，路基的填充较为简单，大多采用普通填土、灰土、碎石或级配碎石，一般采用分层填筑、摊铺整平、碾压夯实等施工工艺，由于普通填土压缩性大、含水量高、强度低等特点，路基会产生不均匀沉降以及裂缝，严重影响了路基的通行能力和安全使用性；而灰土、碎石或级配碎石密度大，自重大，需要下部的桩基布桩较密、长度较长，大大地增加了建设成本。

2、另外，在路基施工过程中和建设完成后，沉降、膨胀、滑坡等变形情况不可避免的成为路基施工及保养的重要参考指标，为了保证路基施工和使用的安全可靠，有必要对路基进行监测分析，传统的监测方法包括监测桩测量法、水准仪测量法及剖面沉降仪测量法等，这些方法容易受外界环境影响，传感器铺设麻烦，操作繁琐，消耗大量材料及人力，而且，测量误差大，难以满足路基监测的精度要求。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，施工方法充分考虑路基结构设计，解决投资过大、易施工、压缩工期、建设质量更好、耐久性更长等问题，同时通过光纤铺设实时自动监测路基变形情况。

2、鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

3、本发明提供一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，包括以下步骤：

4、s 1，桩基阵列施工，并在桩顶浇筑桩帽，桩帽间采用碎石回填；

5、s2，铺设垫层，碾实找平；

6、s3，浇筑泡沫轻质土，其内铺设两层镀锌钢丝网及监测管；

7、s4，在泡沫轻质土表面和靠近路基的两侧浇筑回填层；

8、s5，在回填层表面铺设路面沥青层；

9、s6，将监测管信号线由路基坡脚处引出并接入监测系统；

10、s7，监测系统实时接收监测管内的信号判断路基的变形程度，分析变形原因，并生成预警信号。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1中，所述桩基选用phc管桩或cfg管桩中的一种，且呈正方形分布，相邻的所述桩基之间还阵列设置有双向水泥土搅拌桩，所述桩帽采用c30混凝土。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2中，所述垫层由下至上依次包括两层碎石层及一层水泥土，每层所述碎石层的表面均铺设有三向土工格栅。

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s3中，当所述泡沫轻质土浇筑高度小于5m时，两层所述镀锌钢丝网分别铺设于距离所述泡沫轻质土的顶部和底部50cm处；当所述泡沫轻质土浇筑高度大于5m时，两层所述镀锌钢丝网分别铺设于距离所述泡沫轻质土的顶部和底部100cm处，两层所述监测管分别呈s形设置于两层所述镀锌钢丝网的下方，所述监测管沿路基延伸方向均匀铺设，且上下两层所述监测管的位置相对应。

14、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4中，所述泡沫轻质土的表面也铺设有一层三向土工格栅，所述回填层采用水泥土或混凝土浇筑回填。

15、作为本发明的一种优选技术方案，所述监测管的内部设置有监测光纤，所述监测光纤沿所述监测管的延伸方向排布，所述监测光纤的表面设置有保护层，所述保护层的外表面等距设置有若干个固定块，所述固定块的外侧与所述监测管的内壁固定连接，所述监测光纤的端部贯穿所述监测管后与所述监测系统连接。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述监测系统包括采集模块、识别模块、分析模块和预警模块，所述采集模块连接所述监测光纤，用于实时采集路基的变形信号，所述识别模块用于计算信号大小，判断路基变形程度和位置，所述分析模块用于结合外部信息分析路基变形的原因，所述预警模块用于生成预警信号并传输至控制中心。

17、作为本发明的一种优选技术方案，所述采集模块包括发生单元和光纤解调器，所述发生单元包括脉冲光源和光放大器，所述光放大器连接于所述脉冲光源的输出端，所述光放大器的输出端和所述光纤解调器的输入端均与所述监测光纤连接，所述光纤解调器用于收集所述监测光纤的反射光信号，并将光信号转换为电信号，所述识别模块接收所述采集模块传输的电信号，根据电信号幅值、强度判断所述监测光纤的变形程度和距离，从而计算得到路基变形点位和变形量。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述分析模块包括统计单元、参考单元和预测单元，所述统计单元用于统计整个监测过程的历史数据，并以可视化形式模拟显示路基当前已发生的变形状态，所述参考单元用于外接环境影响参数运行系统，调用其他系统数据，为路基变形分析提供参考，所述预测单元用于根据历史数据和环境数据判断路基未来变形趋势，所述预警模块用于当所述识别模块计算的当前变形量超过预设阈值时以及所述预测单元判断的未来变形趋势超过预设规模时生成报警信号并发送至控制终端。

19、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

20、(1)路基施工过程中对路基进行多重结构设计，并采用新材料泡沫轻质土代替传统普通填土、灰土等作为填充，减轻路基荷重，减小沉降量和附加应力，提高了路基结构的整体性以及抗水浸蚀能力，延长其使用寿命，也节约了施工工程量及材料费用；

21、(2)通过埋设监测管对路基施工和使用过程进行全面监测，监测管对光纤起到良好的保护作用，成本低，施工效率高，利用路基变形对光纤应力变化的原理监测路基变形数据，受环境影响小，灵敏度高，响应速度快，监测过程无需人工干预，能实现长期有效的采集监测，应用范围广；

22、(3)监测系统可根据光纤信号准确识别路基形变程度及位置，还可统计历史数据及根据外部环境参考预判路基变形发展趋势，提前预警危险事故的发生，监测系统智能化程度更高，实用性更强，也提高了施工及管理水平。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述步骤s1中，所述桩基选用phc管桩或cfg管桩中的一种，且呈正方形分布，相邻的所述桩基之间还阵列设置有双向水泥土搅拌桩，所述桩帽采用c30混凝土。

3.根据权利要求1所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述步骤s2中，所述垫层由下至上依次包括两层碎石层及一层水泥土，每层所述碎石层的表面均铺设有三向土工格栅。

4.根据权利要求1所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述步骤s3中，当所述泡沫轻质土浇筑高度小于5m时，两层所述镀锌钢丝网分别铺设于距离所述泡沫轻质土的顶部和底部50cm处；当所述泡沫轻质土浇筑高度大于5m时，两层所述镀锌钢丝网分别铺设于距离所述泡沫轻质土的顶部和底部100cm处，两层所述监测管分别呈s形设置于两层所述镀锌钢丝网的下方，所述监测管沿路基延伸方向均匀铺设，且上下两层所述监测管的位置相对应。

5.根据权利要求1所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述步骤s4中，所述泡沫轻质土的表面也铺设有一层三向土工格栅，所述回填层采用水泥土或混凝土浇筑回填。

6.根据权利要求1所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述监测管的内部设置有监测光纤，所述监测光纤沿所述监测管的延伸方向排布，所述监测光纤的表面设置有保护层，所述保护层的外表面等距设置有若干个固定块，所述固定块的外侧与所述监测管的内壁固定连接，所述监测光纤的端部贯穿所述监测管后与所述监测系统连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述监测系统包括采集模块、识别模块、分析模块和预警模块，所述采集模块连接所述监测光纤，用于实时采集路基的变形信号，所述识别模块用于计算信号大小，判断路基变形程度和位置，所述分析模块用于结合外部信息分析路基变形的原因，所述预警模块用于生成预警信号并传输至控制中心。

8.根据权利要求7所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述采集模块包括发生单元和光纤解调器，所述发生单元包括脉冲光源和光放大器，所述光放大器连接于所述脉冲光源的输出端，所述光放大器的输出端和所述光纤解调器的输入端均与所述监测光纤连接，所述光纤解调器用于收集所述监测光纤的反射光信号，并将光信号转换为电信号，所述识别模块接收所述采集模块传输的电信号，根据电信号幅值、强度判断所述监测光纤的变形程度和距离，从而计算得到路基变形点位和变形量。

9.根据权利要求7所述的一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，其特征在于，所述分析模块包括统计单元、参考单元和预测单元，所述统计单元用于统计整个监测过程的历史数据，并以可视化形式模拟显示路基当前已发生的变形状态，所述参考单元用于外接环境影响参数运行系统，调用其他系统数据，为路基变形分析提供参考，所述预测单元用于根据历史数据和环境数据判断路基未来变形趋势，所述预警模块用于当所述识别模块计算的当前变形量超过预设阈值时以及所述预测单元判断的未来变形趋势超过预设规模时生成报警信号并发送至控制终端。

技术总结
本发明提供了一种用于软弱土层上的路基施工及监测方法，属于建筑施工技术领域，该方法包括桩基阵列施工，并在桩顶浇筑桩帽，桩帽间采用碎石回填；铺设垫层，碾实找平；浇筑泡沫轻质土，其内铺设两层镀锌钢丝网及监测管；在泡沫轻质土表面和靠近路基的两侧浇筑回填层；在回填层表面铺设路面沥青层；将监测管信号线由路基坡脚处引出并接入监测系统；监测系统实时接收监测管内的信号判断路基的变形程度，分析变形原因，并生成预警信号，该方法充分考虑路基结构设计，解决投资过大、易施工、压缩工期、建设质量更好、耐久性更长等问题，同时通过光纤铺设实时自动监测路基变形情况。

技术研发人员：刘浩,徐小洋,彭龙帆,於程席,李诗航,邓义超,喻涛,丁文玲,刘鹏
受保护的技术使用者：中国建筑第二工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14