特殊路段路基施工引入卫星导航系统监测引导施工

仁遵高速公路土建第三合同段特殊路段路基最高填方高度达到106.82米。张美超/供图

中国发展改革报社 记者 | 吴承坤

在仁遵高速公路土建第三合同段，有一段左幅长237米，右幅长227米的特殊路段路基。这一段路基的特殊性在于，它的左侧填方边坡最高填方高度达到106.82米，共计需填筑土石方89.28万立方米。从设计的角度上看，这一高度已经达到了设计的极限。这一段特殊路基的施工给施工单位带来了巨大的挑战。在施工中，贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目部引入全球导航卫星（GNSS）地质变形监测和安全预警系统对施工过程进行监测、管控，同时采取5米一层强夯等特殊技术措施，确保这段特殊路基建成品质工程。

特殊路段路基面临特殊困难

仁遵高速公路土建第三合同段特殊路段路基位于该合同段琵琶树隧道出口处。合同段内还有一座特长隧道石笋沟隧道，石笋沟隧道左幅全长5.346公里，右幅全长5.339公里，琵琶树隧道左右幅全长1.2公里。此处路基原设计为一座桥梁，桥梁下面是一条名叫观音寺河的山区河谷。在建设中，石笋沟隧道、琵琶树隧道要产生大量土石方。这些土石方，如果作为弃方，则需在附近另行征用大量土地建设弃土场，放置这些土石方，但这将给项目建设带来巨大的成本困难，同时也不符合节约用地的项目建设要求。另一面，观音寺河附近区域，均已被当地列为水源保护区。如果要设置弃土场，就势必会影响到当地的水源保护。

设计人员改设计后的琵琶树特殊路段路基，设计高度达到了106.82米，共计需填筑土石方89.28万立方米。共10级坡，需分三层施工。

工程技术人员告诉记者，琵琶树特殊路段路基除设计高度达到极限，给施工带来填筑施工的巨大挑战外，该段路基的施工还面临着另外一个巨大挑战：若整个填方边坡为横坡，极易产生填筑的土石方沿地表基岩产生滑移式破坏，给工程质量带来难以想象的影响。

发挥党员先锋模范作用

如何破解特殊路段路基面临的难题和挑战？贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目党支部、项目部按照仁遵高速公路项目办“党建融合+”项目建设管理模式的要求，决定充分发挥党员的先锋模范作用和青年团员的骨干作用。在施工初期的2020年4月20日，贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目部、党支部同步成立了党员先锋队、青年突击队和工人先锋队，同时设立了党员责任区和党员先锋岗。党员先锋队、青年突击队和工人先锋队的责任是全力解决施工过程遇到的困难和问题，随时关注质量技术、安全文明、进度和效益，按时按质按量完成阶段性目标考核任务，用自己的模范行动带动和影响全线参建员工的积极性，把特殊路路段路基建成品质工程。

贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目党支部、项目部为此专门成立了以项目经理、党支部书记徐来银任组长，项目部总工程师蔡永洪、项目生产副经理弋华伟任副组长，郝东停、周其富、段廷忠、胡坤鹏、何厚林、仲鹏、张黎明、沈勇、张美超等技术骨干为组员的技术攻关小组。技术攻关小组做了大量的技术研究和试验路段的基础实验。

技术攻关小组提出，只有在施工过程中，进行严密的防控监测，将细微的变化处理在萌芽状态，实现对高填方场地位移的动态管理和治理，同时采取精细化的施工工艺才能创建品质工程。

引入北斗地质变形监测系统

为确保特殊路段路基填筑的质量和安全管控，贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目部引入了全球导航卫星（GNSS）地质变形监测和安全预警系统（新技术设备）。

全球导航卫星（GNSS）地质变形监测和安全预警系统，是集卫星定位技术、精密传感测量技术、计算机网络技术、数字通讯技术和数据云技术等于一体的综合性系统，是一种多学科、多方位、深度结合的高科技系统。

全球导航卫星（GNSS）地质变形监测和安全预警系统由监测子系统、基准站子系统、云数据中心子系统、客户端子系统组成。

监测子系统，由卫星定位工作站，监测墩、数据传输装置组成，主要功能是监测站数据采集。

基准站子系统，由卫星定位接收机、基准站观测墩、数据传输装置组成，主要功能是基准站数据采集。

特殊路段路基全球导航卫星系统（GNSS）地质变形监测和安全预警系统。张美超/供图

特殊路段路基建成的基准站子系统。张美超/供图

三个卫星监测工作站分布点。张美超/供图

特殊路段路基施工一级，防护一级，绿化一级。张美超/供图

云数据中心子系统，由信息管理子系统、监测数据子系统、报表子系统、数据转换子系统、评估分析子系统、系统配置与用户管理子系统组成，主要功能是数据处理和管理、基准站、监测站实时控制。

客户端子系统，由Web应用程序、PC客户端、手机App组成，主要功能是展示监测点变形位移、形变监测系统管理、显示分析成果、预报预警。

工程技术人员告诉记者，全球导航卫星（GNSS）地质变形监测和安全预警系统的主要技术原理是利用该系统的卫星测量基准站和监测工作站等设备之间的相对定位，通过相对定位得到各监测点不同时期的位置信息，与首期结果进行对比得到各监测点在不同时期的位移信息，然后采用数据软件（核心算法）对位移信息进行解算，剔除各种环境影响误差因子，得到精确度达到毫米级的位移信息，最终将各监测点的位移信息通过数据传输系统发送至系统监测云平台，由云平台形成各结构物的时程形变参数和相关技术指标，供技术人员和管理人员实时查询和参考，同时，可对超过设定阈值的形变值发出相应警报，提醒相关人员采取对应处置措施。

记者在采访中了解到，在施工中工程技术人员共设置三个观测点，形成了一个观测网。

据工程技术人员介绍，这套系统除了在施工过程中运行以外，在仁遵高速公路竣工通车投入运营后也还将继续运行。

精细化填筑创建品质工程

在琵琶树特殊路段路基的实际填筑施工中，贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目部的工程技术人员采取了精细化的施工工艺。

从项目建设初期的2020年2月27日开始，工程技术人员用一周左右时间进行了试验段的施工，通过试验段填筑过程所检测得到的压实、碾压等方面的数据，来指导后续的填筑施工。

试验段填筑数据结论表明，在整个填方边坡为横坡，可能产生沿地表基岩面产生滑移式破坏的情况下，防护措施填方坡比应采用1坡面应采用浆砌片石防护，坡脚应采用抗滑桩支挡。为增加填方稳定性，应在横坡较陡地段开挖台阶，为减少填方路堤沉降，路堤应采用强夯分层夯实。在填筑施工期间和运营期间应进行变形监控量测，监测周期三年。边坡平台第四、第七级应宽10米，第十级应宽5米，其他级平台应宽2米。

试验段填筑数据结论明确，高填方路堤施工的工艺流程应为：施工准备→运料→摊铺→大粒径石料破碎→采用细粒料填空隙→局部找平→碾压→局部空隙细料找平→碾压→检测→下一循环施工。

试验段填筑数据结论得出了压实系数:93区最大松铺厚度控制在80cm，施工时，进行堆料后，在80cm高度处挂线，以此为标准面，对填料进行摊铺、推平，用振动压路机压实，检测结果为：在碾压遍数为6遍时，路基已无明显下沉，平均沉降差为0.2cm，在碾压遍数为7遍时，路基基本不再下沉，表面无明显孔洞，大粒径石料不松动，平均沉降差为0.1cm，松铺系数为1.09。

94区最大松铺厚度控制在50cm，施工时，进行堆料后，在50cm高度处挂线，以此为标准面，对填料进摊铺、推平，用振动压路机压实，检测结果为：在碾压遍数为6遍时，路基已无明显下沉，平均沉降差为0.2cm，在碾压遍数为7遍时，路基基本不再下沉，表面无明显孔洞，大粒径石料不松动，平均沉降差为0.lcm，松铺系数为1.11。

96区最大松铺厚度控制在30cm,施工时，进行堆料后，在30cm高度处挂线，以此为标准面，对填料进摊铺、推平，用振动压路机压实，检测结果为：在碾压遍数为6遍时，路基已无明显下沉，平均沉降差为0.2cm，在碾压遍数为7遍时，路基不再下沉，表面无明显孔洞，大粒径石料不松动，松铺系数为1.14。

试验段填筑数据结论得出了碾压参数:试验段均采用25吨型振动压路机进行压实，第一遍采用慢速静压，行走速度为2.62Km/h。第二遍慢速弱振碾压，激振力为200KN，振动频率为28HZ，行走速度为2.62Km/h。第三遍慢速强振碾压，激振力为350KN，振动频率为28H2，行走速度为2.62Km/h。第四遍、第五遍、第六遍强振碾压，激振力为350EN，振动频率为28HZ，行走速度为3.95Km/h。第六遍碾压后测得路基已无明显下沉，平均沉降差为0.2cm,已达到压实要求。第七遍采用慢速静压，行走速度为2.62Km/h，第七遍碾压后路基基本不再下沉、表面无明显孔洞、大粒径石料不松动，平均沉降差为0.1cm，松铺系数93区为1.09，94区为1.11，96区为1.14。

试验段填筑结果还表明，为保证填方各层达到设计及规范要求，填料粒径应不超过层厚的2/3为宜，压实机械自重应采用25吨以上，摊平机械应采用大功丰推土机为宜。

正是这些数据、参数，为琵琶树特殊路段路基的后续施工提供了坚实的基础支撑。

记者在采访中了解到，为确保琵琶树特殊路段路基施工的质量，项目部还严格按照设计要求每5米一层，采用80吨强夯机进行强夯，路基的密实稳定同样得到了有效保障。同时，项目部还严格按照施工一级，防护一级，绿化一级的施工要求来保护保护整个环境。

项目部还基于琵琶树特殊路段路基位于斜坡、冲沟水量大等实际，为确保路基不受雨水的冲刷，并减少雨水的下渗，防止冲沟汇水进入填石路堤坡体内，分别建设了1号改河工程和2号改河工程以及场地内的地表及边坡截排水沟工程。

贵州省公路工程集团有限公司仁遵高速公路土建第三合同段项目部员工成功攻克特殊路段路基施工困难。张美超/供图