1、監(jiān)測(cè)背景

高速公路由于沿線高填深挖路基較多，運(yùn)營(yíng)期間風(fēng)險(xiǎn)較大，為嚴(yán)格控制路基穩(wěn)定變形，保障公路運(yùn)營(yíng)安全，防患于未然，并對(duì)病害路基處治、加固及防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，為處治設(shè)計(jì)提供依據(jù)，本次針對(duì)黃石路段高風(fēng)險(xiǎn)路基邊坡進(jìn)行了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

本項(xiàng)目選擇高風(fēng)險(xiǎn)的邊坡與路基主要依據(jù)以下幾個(gè)原則：

（1）相關(guān)單位建議需要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)存在較高風(fēng)險(xiǎn)的邊坡及路基；

（2）發(fā)生過滑動(dòng)變形或滑動(dòng)破壞，經(jīng)處治后仍具有較高風(fēng)險(xiǎn)的邊坡及路基；

（3）監(jiān)測(cè)持續(xù)變形且尚未收斂的邊坡及路基；

（4）現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)的存在較高風(fēng)險(xiǎn)的邊坡及路基；

（5）距離敏感構(gòu)筑物較近的邊坡、路基。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法

本次高速公路邊坡監(jiān)測(cè)主要依據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30-2015）、《公路邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JTG/T 3334-2018）、《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTG F90-2015）、《**高速公路路基邊坡智能監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案》等規(guī)范及方案。

監(jiān)測(cè)區(qū)域：**高速沿線14個(gè)高填、深挖路基邊坡。

監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法：地表位移監(jiān)測(cè)采用GNSS一體機(jī)；深部位移監(jiān)測(cè)采用導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀；降雨量監(jiān)測(cè)采用翻斗式雨量計(jì)，見表2.1.

表2.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容與監(jiān)測(cè)方法

監(jiān)測(cè)工作量及設(shè)備安裝要求

3 監(jiān)測(cè)工作量

根據(jù)邊坡穩(wěn)定性等級(jí)、地質(zhì)條件、施工擾動(dòng)范圍，按規(guī)范布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度和位置（如坡頂、坡腳、潛在滑動(dòng)面等），詳細(xì)工作量見表3.1。

表3.1 深挖、高填路基變形監(jiān)測(cè)工程數(shù)量表

4 設(shè)備安裝技術(shù)要求

一、GNSS監(jiān)測(cè)站技術(shù)要求

公路路基邊坡地表位移監(jiān)測(cè)一般采用GNSS（導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)定位）測(cè)量法，采用GNSS進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，外業(yè)應(yīng)符合下列要求：

1）基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)位于隱患點(diǎn)邊界及影響區(qū)外圍區(qū)域，且需地基堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，地質(zhì)條件較好，易于長(zhǎng)期使用;點(diǎn)位距離隱患點(diǎn)變形區(qū)遠(yuǎn)近適中，距離監(jiān)測(cè)站控制在0.5公里以內(nèi)，不宜大于1.5公里；方便管理維護(hù)使用。

2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位盡量將觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在能反映隱患點(diǎn)的穩(wěn)定性狀態(tài)差、變形強(qiáng)烈區(qū)域，反映隱患點(diǎn)形變特征。

3）站點(diǎn)位置應(yīng)空曠，在±15°高度角上空不能有成片障礙物，便于接收GPS衛(wèi)星信號(hào)；盡量遠(yuǎn)離大片水域和大型構(gòu)筑物，距離高壓輸電線、變壓器等信號(hào)干擾物50米以外，距離無線電發(fā)射臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)及微波中繼站等強(qiáng)信號(hào)源200m以外。

4）站點(diǎn)安裝位置應(yīng)平整牢固，設(shè)備安裝后不易搖晃以減少監(jiān)測(cè)誤差。GNSS監(jiān)測(cè)點(diǎn)建議DN140鍍鋅鋼管固定，GNSS接收機(jī)和太陽能供電系統(tǒng)安裝在鋼管上。

5）設(shè)置在擋墻頂部或拱形骨架上的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，采用鉆孔錨入螺栓的方法，使用膨脹螺栓與立桿法蘭相連接的方式安裝并支模圍護(hù)澆筑混凝土墩。

6）設(shè)置在土體上的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，應(yīng)制作混凝土墩基座，尺寸不宜低于60cm*60cm*60cm，以保障測(cè)站穩(wěn)定為要求；（如下圖所示）：

7）設(shè)置在混凝土上的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，可以先用膨脹螺栓固定立桿，再制做混凝土墩進(jìn)行加固；

8）基座處若易積水，則應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流槽排泄積水以防浸泡基座。

本次設(shè)備采用ZDHD-GP30型號(hào)的GNSS一體機(jī)，

GNSS一體機(jī)

主要技術(shù)指標(biāo)如下；

表4.1 GNSS接收機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)

二、深部位移監(jiān)測(cè)站安裝技術(shù)要求

1.鉆孔要求

鉆孔施工一般按滑坡勘查技術(shù)要求施工，測(cè)斜孔的造孔深度應(yīng)穿過最下一層滑動(dòng)面5米左右，進(jìn)入穩(wěn)定地層，控制性監(jiān)測(cè)孔應(yīng)深入穩(wěn)定地層一定深度，鉆孔深度應(yīng)大于擬放置測(cè)斜管長(zhǎng)度1～2m。

1）鉆孔終孔口徑一般不小于110mm（最少不少于91mm，并滿足設(shè)備安裝技術(shù)要求）。孔深允許誤差<1%m;孔斜誤差:①孔深<50m時(shí)、孔斜≤1°，②50m≤孔深≤100m時(shí)、孔斜<2°,③100m<孔深≤150m、孔斜<3。

2）為確保測(cè)斜儀測(cè)量到位，測(cè)斜孔需比測(cè)斜儀安裝深度深1-2m。在遇到松散或破碎體鉆孔時(shí)采用泥漿護(hù)壁鉆探，確保測(cè)斜管安裝前不塌孔。

3）鉆進(jìn)時(shí)必須按滑坡勘查規(guī)范做好地質(zhì)編制及鉆進(jìn)過程記錄。鉆孔地質(zhì)編錄內(nèi)容一般包括日期、班次、回次孔深（回次編號(hào)、起始孔深、回次進(jìn)尺)、巖芯(長(zhǎng)度、殘留、采取率）、巖芯編號(hào)、分層孔深及分層采取率、地質(zhì)描述、標(biāo)志面與軸心線夾角、標(biāo)本取樣號(hào)碼位置和長(zhǎng)度、備注等;巖芯的地質(zhì)描述應(yīng)客觀、詳細(xì)，對(duì)構(gòu)造擦痕和采樣段進(jìn)行拍照;鉆進(jìn)臺(tái)班記錄要完整，并加強(qiáng)對(duì)水文地質(zhì)觀測(cè)、鉆進(jìn)異常記錄。

4）鉆孔完成后，應(yīng)進(jìn)行清孔并測(cè)定鉆孔傾斜度。

2.測(cè)斜管安裝要求

1）測(cè)斜管每節(jié)管外對(duì)應(yīng)一條導(dǎo)槽作明顯標(biāo)記，連接時(shí)應(yīng)確保導(dǎo)槽對(duì)正并使所有管外標(biāo)記在一條線上，以確保測(cè)斜儀導(dǎo)輪能平整通過。

2）測(cè)斜管接頭處可用無紡布包扎密封，防止泥漿進(jìn)入。

3）在分段下放測(cè)斜管時(shí)，將測(cè)斜管上端用夾具固定在鉆孔中心，并將導(dǎo)槽嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)施測(cè)方位。深層安裝時(shí)，在測(cè)斜管底部系上纜索，安裝時(shí)收緊纜索以防測(cè)斜管接頭受力剪斷。

4）當(dāng)遇到孔內(nèi)有泥漿或、水使測(cè)斜管受浮力放不下去時(shí)，可向測(cè)斜管內(nèi)注入清水。

5）本項(xiàng)目鉆孔回填材料以顆粒狀粗砂為宜，粗砂直徑在1～3mm之間；測(cè)斜管與孔壁之間的孔隙應(yīng)填充密實(shí)，在回填時(shí)可采用輕柔搖晃測(cè)斜管輔助澆水的方式保證回填密實(shí)。

6）測(cè)斜管安裝完畢后，應(yīng)用測(cè)斜儀模具從管口試放，模具應(yīng)能上下運(yùn)行自如。

7）測(cè)斜管管口應(yīng)設(shè)置保護(hù)裝置。

3.測(cè)斜儀安裝要求

1）安裝前對(duì)測(cè)斜管導(dǎo)槽和傳感器正方向做性標(biāo)記，避免傳感器方向顛倒。固定式測(cè)斜儀默認(rèn)高輪方向?yàn)檎较颍妶D3.3.1，故安裝時(shí)應(yīng)確保傳感器高輪側(cè)沿導(dǎo)槽朝施測(cè)方向。

圖4.2 導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀方向圖

本次設(shè)備采用ZDHD-DCX導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀，其主要技術(shù)指標(biāo)；

表4.2 導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀主要技術(shù)指標(biāo)

2）本次測(cè)斜共4個(gè)孔，鉆孔深度及傳感器埋設(shè)深度按照設(shè)計(jì)深度執(zhí)行。

3）按照設(shè)計(jì)要求的安裝深度和數(shù)量將單個(gè)固定式測(cè)斜儀組裝成多個(gè)測(cè)量單元，組裝方法：按照部測(cè)斜儀的安裝深度截取鋼絲繩（鋼絲繩頂部與孔口吊環(huán)固定），將各測(cè)斜儀探頭方向保持一致，按照設(shè)計(jì)深度將探頭用卡扣固定到鋼絲繩上；

下放前需記錄每個(gè)測(cè)斜儀的安裝深度及傳感器地址，下放時(shí)，調(diào)正方向沿導(dǎo)槽依次緩慢下放。注意各個(gè)測(cè)量單元的所有導(dǎo)向輪方向必須一致。

4）所有傳感器下放到指定位置后，將鋼絲繩最頂端的孔口吊環(huán)固定到測(cè)斜管口。

5）安裝完成后，吊裝繩索同總電纜一同捆綁，留待檢修用。

三、雨量監(jiān)測(cè)技術(shù)要求

1）雨量計(jì)應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離建筑物和樹木的空地上，減小遮擋引起的誤差；

2）雨量計(jì)應(yīng)固定于混凝土基座上或立柱上，雨量計(jì)應(yīng)安裝穩(wěn)固，遇暴風(fēng)雨時(shí)不發(fā)生傾斜為宜；

3）雨量計(jì)安裝前，應(yīng)取出內(nèi)部固定翻斗的橡皮筋；

4）雨量計(jì)安裝時(shí)，應(yīng)用水平尺校正，使承雨器處于水平狀態(tài)；

5）雨量計(jì)安裝后，用一定量的水倒入雨量筒中，測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；

6）雨量計(jì)安裝后需要定期進(jìn)行清理維護(hù)，主要清除雨量筒中的樹葉、灰塵等，保持雨量筒干凈，防止堵塞影響數(shù)據(jù)，并對(duì)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試校準(zhǔn)；

圖4.3 翻斗式雨量計(jì)

本次采用ZDHD-JYL翻斗式雨量計(jì)，主要技術(shù)指標(biāo)如下：

表4.3 翻斗式雨量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)

四、采集及供電設(shè)備安裝技術(shù)要求

1）選型與質(zhì)量：根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和現(xiàn)場(chǎng)條件，選擇合適的監(jiān)測(cè)采集設(shè)備，確保設(shè)備的精度、可靠性和穩(wěn)定性。設(shè)備應(yīng)具有良好的防護(hù)性能，能適應(yīng)野外環(huán)境條件，如防水、防塵、抗干擾等。

ZDHD-RTU數(shù)字信號(hào)采集儀可滿足各種RS485信號(hào)類型的傳感器數(shù)據(jù)采集，采集儀將采樣、數(shù)據(jù)管理、測(cè)量、傳輸、供電功能集成于一體，具有集成度高、外觀小巧、安裝便捷、運(yùn)用靈活、性價(jià)比高等特點(diǎn)，適用于傳感器分布較為集中，需要無線通信、無線組網(wǎng)、遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)等工況。設(shè)備支持4G全網(wǎng)通上傳，可同時(shí)支持6條鏈路通訊，支持TCP/UDP/MQTT/HTTP/地災(zāi)災(zāi)害監(jiān)測(cè)HTTP等通訊協(xié)議。

圖4.4 數(shù)據(jù)采集儀

其主要技術(shù)指標(biāo)如下：

表4.4 主要技術(shù)指標(biāo)

2）安裝與調(diào)試：按照設(shè)備說明書的要求進(jìn)行安裝和調(diào)試，確保設(shè)備安裝牢固、位置準(zhǔn)確。安裝過程中，要注意避免對(duì)設(shè)備造成損壞，同時(shí)要確保設(shè)備的電氣連接正確、安全，防止漏電等事故發(fā)生。

設(shè)備電氣連接注意：

A、供電設(shè)備采用應(yīng)做可靠的防雷接地處理。

B、供電設(shè)備進(jìn)行供電前應(yīng)檢查接線線序是否正確。

C、當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為太陽能電池板供電時(shí)，應(yīng)注意光伏控制器先接監(jiān)測(cè)設(shè)備負(fù)載和蓄電池，最后接太陽能電池板輸入線。

D、太陽能板安裝應(yīng)朝正南方向，傾斜30-45°左右，具體視地域經(jīng)緯度而定。

3）維護(hù)與保養(yǎng)：定期對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)更換損壞或老化的部件。在惡劣天氣條件下，如暴雨、大風(fēng)等，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的檢查和防護(hù)，確保設(shè)備安全。

4）數(shù)據(jù)安全：

A、采集與傳輸：確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和完整性，采集設(shè)備要定期進(jìn)行校準(zhǔn)和檢查。數(shù)據(jù)傳輸過程中，要采取加密等安全措施，防止數(shù)據(jù)泄露和篡改。

B、存儲(chǔ)與管理：監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行妥善存儲(chǔ)，建立數(shù)據(jù)備份制度，防止數(shù)據(jù)丟失。數(shù)據(jù)管理要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，設(shè)置訪問權(quán)限，確保數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

五、預(yù)警閾值及響應(yīng)

1.預(yù)警閾值

 1）依據(jù)《公路工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，明確位移速率、累計(jì)位移量等預(yù)警指標(biāo)（如單日位移超過3mm需預(yù)警）；  

 2）分級(jí)響應(yīng)機(jī)制（黃色、橙色、紅色預(yù)警對(duì)應(yīng)的停工、撤離、加固等措施）。  

3）本項(xiàng)目初步采用累計(jì)位移與位移速率為預(yù)警指標(biāo)（實(shí)際開展過程中，預(yù)警值會(huì)根據(jù)每個(gè)邊坡的情況進(jìn)行設(shè)置），具體預(yù)警指標(biāo)如下：

表4.5 監(jiān)測(cè)預(yù)警級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)出現(xiàn)如下情況時(shí)，也應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警：

1）坡頂鄰近路基出現(xiàn)新裂縫，原有裂縫有新發(fā)展；

2）支護(hù)結(jié)構(gòu)中有重要的構(gòu)件出現(xiàn)應(yīng)力驟增、壓屈、斷裂、松弛或破壞的現(xiàn)象；

3）邊坡底部或周圍巖土已出現(xiàn)可能導(dǎo)致邊坡剪切破壞的跡象或其他可能影響安全的征兆；

4）根據(jù)當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)判斷已出現(xiàn)其他必須報(bào)警的情況。

2.監(jiān)測(cè)預(yù)警響應(yīng)

1）藍(lán)色注意：口頭提示現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)人員與相關(guān)單位；

2）黃色警示：口頭提示現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)人員與相關(guān)單位，加密監(jiān)測(cè)頻率，由月變形統(tǒng)計(jì)調(diào)整為周變形統(tǒng)計(jì)；

3）橙色警戒：發(fā)布正式橙色警戒預(yù)警通知，監(jiān)測(cè)頻率提高至 1 次/1 小時(shí)；

4）紅色警報(bào)：發(fā)布臨滑預(yù)警通知，監(jiān)測(cè)頻率提高至 1 次/10 分鐘。

除采集監(jiān)測(cè)措施外，同時(shí)建議甲方根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，采取措施如下：

1）藍(lán)色注意：加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡查；

2）黃色警示：組織相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果采取措施；

3）橙色警戒：組織相關(guān)單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估，采取必要的處治措施；

4）紅色警報(bào)：根據(jù)緊急程度，采取應(yīng)急搶險(xiǎn)措施或者疏散人員。

現(xiàn)場(chǎng)施工及安裝圖片

一、施工安全交底及進(jìn)場(chǎng)封控圖

施工前安全交底

道路封控后車輛人員進(jìn)場(chǎng)

二、GNSS監(jiān)測(cè)站安裝圖

設(shè)備運(yùn)輸

立桿固定（膨脹螺絲固定）

設(shè)備組裝，水泥墩加固

GNSS安裝后圖片

三、深部位移監(jiān)測(cè)站安裝圖

鉆機(jī)搬運(yùn)

鉆孔施工

下測(cè)斜管回填

基礎(chǔ)固定，測(cè)斜儀下放

設(shè)備組裝安裝

四、雨量監(jiān)測(cè)站安裝

雨量計(jì)組裝

數(shù)據(jù)展示

GNSS位移曲線（X/Y/Z）

GNSS變形軌跡

測(cè)斜儀X\Y軸深度-位移曲線

測(cè)斜儀X\Y軸累計(jì)位移曲線

日降雨量與累計(jì)降雨量

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一、高速公路施工交通組織與安全風(fēng)險(xiǎn)

難點(diǎn)：施工占用車道或路肩，易引發(fā)交通事故或擁堵。如何在保障車流暢通的同時(shí)確保施工人員、設(shè)備安全。

解決方案：采用智能交通管理，提前跟高速公路管理部門報(bào)備，每日填報(bào)“智慧施工”APP，高速監(jiān)控中心會(huì)在可變情報(bào)板（VMS）提前警示駕駛者，先封控后進(jìn)場(chǎng)，臨時(shí)占用應(yīng)急車道，按照高速公路施工封道設(shè)置施工作業(yè)標(biāo)識(shí)牌、錐桶、限速標(biāo)志等；采取日間施工，規(guī)范作業(yè)：施工時(shí)間控制在白天，避免夜間施工。人員及車輛在施工區(qū)內(nèi)作業(yè)，人員佩戴安全帽、反光衣。

二、有限作業(yè)時(shí)間及空間

難點(diǎn)：施工作業(yè)時(shí)間有限，區(qū)域狹窄，涉及邊坡鉆孔作業(yè)，大型機(jī)械難以展開作業(yè)。

解決方案：采用輕量化、模塊化設(shè)備，如：GNSS一體機(jī)、太陽能蓄電池一體化供電系統(tǒng)、小型鉆機(jī)等。方便運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，提高工作效率，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間，

三、邊坡施工安全

難點(diǎn)：部分高邊坡施工區(qū)陡峭，坡度達(dá)70°，部分高邊坡無臺(tái)階，施工安全難以保障。

解決方案：采用邊坡兩側(cè)繞行、再分級(jí)吊裝的方式，將設(shè)備從低臺(tái)階區(qū)域人工吊裝至高臺(tái)階區(qū)域，并確保施工人員證件齊全，施工佩戴安全帶，高處固定安全繩。