高速公路路基工程施工与养护决策支持系统.pdf

'第32卷第1O期合肥工业大学学报(自然科学版)Vo1．32NO．102009年1O月JOURNAlOFHEFEIUNIVERSITYOFTECHNOIOGYOct．2009高速公路路基工程施工与养护决策支持系统王源～，刘松玉，高磊(1．东南大学交通学院，江苏南京2100962．解放军理工大学212程兵工程学院，江苏南京210007)摘要：在分析当前路基工程施工与养护存在问题的基础上，文章提出了高速公路路基工程施工与养护决策支持系统，从数据支持、基础应用和高级应用3个层次设计了系统的逻辑结构，从信息采集管理、查询统计、工程可视化分析及辅助决策等方面阐述了系统应具备的功能，并从地理信息系统、工程信息建模及岩土工程数值分析等方面探讨了建立系统的若干关键技术。关键词：高速公路路基工程；施工与养护；决策支持系统中图分类号：TU41．O1文献标识码：A文章编号：1003—5060(2009)lO1612一O4DecisionsupportsystemforconstructionandmaintenanceWANGYuan一，LIUSong—yu，GAOLei(1．TransportationCollege，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China；2．EngineeringInstituteofEngineeringCorps，ThePLAUni～versityofScienceandTechnology，Nanjing210007，China)Abstract：Thispaperpresentsthedecisionsupportsystemforconstructionandmaintenanceoffreewaysubgradeengineeringonthebasisofanalyzingtheexistingproblemsinthisregard．Thelogicalconfig—urationofthedatasustentationlayer，basicapplicationlayerandadvancedapplicationIayerinthesys--ternisdesigned．Themainfunctions，suchasdataacquisitionmanagement，inquiryandstatisticalanal～ysis，visualizedanalysis，andcomputeraideddecision，aredescribed．Somekeytechnologies，suchasgeographicinformationsystem(GIS)，modelingofsubgradeengineeringandgeotechnicalanalysis，arediscussed．Keywords：freewaysubgradeengineering；constructionandmaintenance；decisionsupportsystem路基工程是高速公路的主体工程，是路面的阶段，根据公路工程地质资料及岩土力学参数、现基础，其工程数量大、边界条件复杂、技术难度大，场监测数据、地基处理施工工艺等综合考虑，进行提高路基工程的施工质量已成为当务之急。对于科学决策做得不够]。已建成公路，为保证其正常使用性能，必须对路基(3)现行养护管理系统对路基工程缺乏指进行周期性的、预防性的、科学合理的养护，使其导当前的许多管理、评价系统，主要是网级公路经常处于良好的技术状态，不发生较大的变形和养护投资分析的辅助工具，着重于各级路网的评其他病害L1]。目前路基工程施工与养护存在的价、性能分析、养护资金的分析及养护资金在公路问题主要有：网内部的优化分配。而对项目级公路，即对具体(1)施工与养护技术资料管理落后，查询、分的一条公路，开发的系统较少，即使有，也基本上析、处理很困难_】。是针对路面工程，而路基工程技术更复杂，与岩土(2)信息化施工水平不高，地基处理决策问工程及地质工程关系更密切，更需开发相应的施题研究不够，基本上停留在人为凭经验定性决策工与养护决策支持系统l_】]。收稿日期：200906—01；修改日期：2009—08—10作者简介：王源(197O～)，男，湖北云梦人，解放军理工大学副教授，硕士生导师刘松玉(1963～)，男，江苏靖江人，东南大学教授，博士生导师． 第10期王源，等：高速公路路基工程施工与养护决策支持系统1613公路尤其是路基工程相关的数据和资料，按照一1系统逻辑结构与功能设计定的规范、标准录入系统，并可对新录入的工程信1．1系统的逻辑结构息资料实时更新，工程数据主要包括：公路工程基高速公路路基工程施工与养护决策支持系统础地理信息、公路工程基本信息、路基工程基本信分3层设计，即：数据支持层、基础应用层和高级息、勘察、设计、施工、监i贝0、运营等工程数据。应用层，各层的结构及其逻辑关系如图1所示。对这些信息，利用GIS技术进行全面、系统1．2系统的功能设计地汇总、建库和展示，实现路基工程的数字化和信(1)路基工程信息的采集、存储、管理与提取息共享化，为相关部门提供有效的数字化信息和功能。基于地理信息平台和相关数据库系统，对科学的决策依据。高级应用层一基础应用层图1系统逻辑结构设计(2)工程可视化功能。系统应能将以点、线来，重建三维路基信息模型。以矢量图的形式对为基本形态，零散局部的路基工程勘察资料、设整条公路带状区域进行二维平面显示和三维路基计、施工及监测等解释结果在三维空间中结合起工程的主动式浏览，重现路基工程复杂空间结构 1614合肥工业大学学报(自然科学版)第32卷与关系的表达，即实现从路上、路面、路基到岩土1程信息组织与管理的要求。工程地质的立体地理空问的全方位、多角度自由2．2可视化技术显示。对工程地质体内应力、渗透率等各种属性在路基工程地理信息平俞基础上，应用计算信息的分布、道路纵、横断面的任意剖切、开挖、虚机图形图像技术、视觉理论等技术以多种方式将拟钻探等均可进行可视化模拟。路基工程的各类信息包括总体形态、结构组成、地(3)查询统计功能。系统能够实现对系统涉质构造、钻孔信息、道路切片等示出来。及的各类数据的关联查询及统计，包括：按里程桩虚拟现实是tJ『视化技术的高级形式，即采用号、按地貌单元、按工程地质分区、按水文地质分计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、等感观世区、按地质参数、按环境地质要素、按地质灾害类界，用户可以直接对这个生成的虚拟实体进行考型、按用户需要白定义查询等方式的图形／属性数察和操纵。据之间以及图形／资料数据之问的互检索、属性数2．3路基工程信息建模技术据的统计及专题图的绘制，系统应能对多参数地依据丁程数据建路基程信息模型，该信质数据进行统计分析并可采用直方图、分布曲线息模型足系统j维可视化、]_程分析的基础，包括图、相关关系曲线等多种方式来表述分析结果。路基j维模型、程地质_二维模型、地质钻孔三维(4)岩土工程信息分析评价与动态监测功摸型等信息模型，各模型包括地理空问位置特征、能。基本的工程信息分析包括根据钻孔等数据生形态儿何特征、功能构造特征及物理力学特征等成3D工程地质模型、路基工程剖切分析、路工信息内容。程多角度观察、三维儿何箭箅、岩土1_程参数分布2．4路基工程岩土数值分析技术分析、路堤、路堑工程影响范围分析、：程施工作在工程信息分析綦础_I．．行岩土工程本构业面空间分析、土石方计算与调整分析及施工临模型分析、路基沉降量与固结分忻、路基压实与控测曲线图生成等内容。制分析、路堤、路堑边坡稳定分析等。由于岩土工在此基础上，进行岩土工程本构模型分析、路程本构关系的不成熟及岩土力学参数不能准确确基沉降量与固结分析、路基压实与控制分析略定，目前还没有统一一r吉土工程数据计算与分析堤、路堑边坡稳定分析等，并进行地基稳定性评方法。价、路基工程地基适宜性评价、地下水、地表水环开发建立路基工程岩土数值分析半台，所建境质量评价、公路1程地质环境质量评价等；系统平台应包含各种较为成熟的和新的数值计算分析还应能将岩土工程监测数据及时采集并进行分析方法以及便于扩充的岩士_[程本构模型库、路基模拟、预测预警。工程监测成果预测与分析方法库、路基工程监测(5)路基工程施工与养护辅助决策。在上述成果反分析方法库、路基沉降及匝I结度计算分析分析的基础_L，结合公路地基处理、岩土工程治理方法库以及路基沉降与稳定性分析方法库。等成熟和新的艺及技术，在对公路路基工程综2．5路基工程施工与养护辅助，人策j支术合评价和健康诊断的基础f，拟制出路基工程施建立路基]一程评价方法库、公路地基处理方工与养护实施方案，并对方案进行分析与评估。法库、公路岩土工程治理方法库及路基工程施工方法库及路基工程养护方案库结合路基工程数2系统实现的关键技术据，对路基进行健康诊断，拟制出路基工程施工与2．1地理信息系统(GIS)技术养护实施方案，并埘方案进行分忻与评估。路基T程信息包括工程地质、水文地质、环境3实验系统开发与应用地质信息，也包括：[程的设汁、施工、监测等数据，信息量大、类复杂、多源构，几乎全部具有李在WindowsXP系统上以Visualr++6．0间地理位置，并且随时的推延而不断变化。路为开发语言、()f)cn(；i为图形开发工具，选用基工程信息的这些特点对汁算机数据的组织与管SQIServer作为数据库支持，应用标Rose软件理提出r更高的要求。T程工具进行标准建模，Jt：发具有自主知识产权地理信息系统以采集、存储、管理、检索、分析的高速公路路基工程施_L与养护决策支持系统。和描述空间物体的定位分布及与之相关属性数据目前，系统开发已取得阶段性成果，并在连云港至为基本任务，应用地理信息系统技术，可满足路基盐城高速公路部分标段软：地处理中进行了 王源，等：高速公路路基工程施二￡二兰竺墨一1—615第1O期妄决策冀等问题美茎等翼，将提高路基工程信息化飚上勺夼懒一一从醐触一示嘶嗍一m蛾的水平。[参考文献][1]徐宗健．“数字地球”与公路工程[J]·公路"2。oo"(7)罴2[71墨秭r．1ss鬻嚣鬈69-71．营利f1s技术在公路建设管理中的应用【J]，中r2。]张映H雪雷，黄利芒．G1S技术在公路建设首埋甲州Jr3]刘竺丹萍，胡伍生，沙月进-GIs在公路斯地质J贞艄述。缓中的综合运r4二]梁榕生．G．IS在公路工程项目冒埋甲唧u公“路，’典数㈣$．~LBS3,34斌．城市地下空间信息化研究综述r5]张芳，朱合华，吴江斌·城市地1日J1茜思墨苎垫墨!曼要——————————————————一图2点击查询的典型地质剖面图旧荨霎蠢攀综合技术研究[J]．岩石力学与]一程字徽’’“⋯]军高速公路全寿命管理系统研究LJ]．中国公／‘一一一。r7]~~N／ll，孙立军．高速公路全寿命冒理糸轨计，九。’“-——一一．-—-一-一。fs1李智勇’。黄飞澜．公路釜地理信息、系统。H㈣b研‘知九LJ南№_100。『／d㈧通资料管理n长安Eg；吴波，龚德俊．公路工程图文与资料臀埋系巩川‘、＼＼～、—～●．一●一、、～⋯艮喜．2公00路4,隧24道(4三)：雠31-模35锕．视化剃～＼r1o]钟登华，刘奎建，吴康新·公路隧逼二准建偎司“与开r⋯n]张耀东．基于GIS的高速公路建议曹埋佰思”边坡靛眭r12]唐亦川，许冲，侯恩科，等·基于州阳：，火信息—管200422(2)：2Z3-s0o-2／3~5n~o与报’公路c加的集成慧嚣’篡冀箍嘉r⋯14]朱庆，吴波，钟iF．-三维bs与司⋯一一006,19(4)．1-6．性惹建娄嵩篓薹主程黼墓息化施工姜在高‘i速公；路中s的应用统釜薷篙篡蒜妻粪羹D63周翠英，陈恒，刘祚秋，等·重大上程地：r／l~塌一一’鲁鬟善暴茇篡养护提供信息共享和智能分机平百’“肼蛳啦'