图形数字化技术在土木工程结构试验中的应用探究.pdf

第4 3 卷第1 1 期 2 0 1 6 年 1 1 月 工程技 术 En g i n e e r i ng a n d T e c h n o l o g y 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 图形数字化技术在土木工程结构试验中 的应用探究 张伟 ( 中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 1 1 6 1 0 0 ) [ 摘要 ] 我国土木工程在经济发展的带动下 日益活跃 ，特别是交通道路建设 ，在近年来更是迎来了发展的黄金期 。在此种 背景下，各地纷纷开展了道路工程建设，以助力经济深入发展 。为保证工程质量，高速公路项 目需通过多种试验手段推动工程 质量的不断提升。以高速工程为例，首先分析 了土木工程试验的重要作用，并结合工程实例，对图形数字化技术在路面摊铺压 实试验 中的具体应用展开探讨。 [ 关键词 ]高速公路 ； 结构试验 ； 数字化技术 [ 中图分类号 ]T U3 1 7 [ 文献标志码 ]B [ 文章编号 ]1 0 0 1 — 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )l 1 — 0 l 1 2 — 0 2 Gr a p h i c s Di g i t i z e r Te c h n o l o g y i n Ci v i l En g i n e e r i n g S t r u c t u r e s Te s t o f I n q u i r y Zh a ngW e i 【 Ab s t r a c t J C h i n e s e c i v i l e n g i n e e r i n g h a s b e c o me i n c r e a s i n g l y a c t i v e ，d r i v e n b y e c o n o mi c d e v e l o p me n t ，e s p e c i a l l y r o a d p r o j e c t s i n r e c e n t y e a r s ，b u t u s h e r e d i n t h e g o l d e n p e r i o d o f d e v e l o p me n t ．Ag a i n s t t h i s b a c k g r o u n d ，t h e l o c a l i t i e s h a v e c a r d e d o u t r o a d c o n s t r u c t i o n ，i n o r d e r t o b o o s t f u r t h e r e c o n o mi c d e v e l o p me n t ． T o e n s u r e t h e q u a l i t y o f t h e p r o j e c t ，h i g h wa y p r o j e c t n e e d t o p r o mo t e a n d i mp r o v e t h e q u a l i t y o f t h e p r o j e c t t h r o u g h a v a r i e t y o f me a n s t e s t ． T h i s p a p e r f o c u s e s o n t h e h i g h — s p e e d p r o j e c t a s a n e x a mp l e ，we a n a l y z e t h e i mp o r t a n t r o l e o f c i v i l e n g i n e e r in g t e s t i n g，a n d an e n g i n e e r i n g i n s t a n c e ，g r a p h i c a l d i g i t a l t e c h n o l o g y i n s p e c i fi c a p p l i c a t i o n P a v e m e n t c o mp a c t i o n t r i a l s s t a rte d t o e x p l o r e ． [ K e y wo r d s]h i g h w a y a p p l i c a t i o n s； s t r u c t u r a l t e s t i n g； d i g i t a l t e c h n o l o g y 近年来工程试验技术在科技发展的推动下，得到进一步 完善，除传统现场检测技术不断优化外，现代数字化图形分 析处理 技术 也逐 步应用 到各类 工程 项 目的试 验 中，大幅 提升 了试验的准确性、可靠性。为保证工程质量，土木工程的各 个施工 环节 都 需在试验 基础 上进行 设计。在 各个环 节施 工完 成后，还 需对施工 完成质 量进 行试验 ，若质量 未达设计要 求， 须及时采取补救措施，避免工程质量缺陷。 收稿 日期 ： 2 0 1 6 4 ) 6 4 ) 6 作者简介 ： 张伟 ( 1 9 8 2 一) ，女 ，辽宁 大连人 ，主 要研 究 方向为 工程 技术试验 。 3 ． 4螺旋 机 3 ． 4 ． 1 螺旋机结构 螺旋机结构变更为增加螺杆伸缩功能， 增加两个1 0 t 油缸， 可有效 降低 螺旋卡 住的风险 。同时在 出土 口增 设一道土 闸 门， 采用双闸 门，可有效 防止 喷涌 的发生。 3 ． 4 ．2 螺旋机 出土量计算 每小时理论所需出土量 V = n ／ 4 x 6 ． 7 6 2 x 0 ． 0 6 x 6 0 = 1 3 0 ( m3 ／ h ) ； 考虑松散系数1 - 2 ， 则理论所需出土量为1 3 0 x 1 ． 2 = 1 5 6 ( m3 ／ h ) , 螺旋机最大转速为1 8 r p m， 螺旋机配置出土量为 1 9 1 ( m ／ h ) ， 螺旋机 出土量满足最大推进速度下出土的要求，并保有余量。 3 ． 5 拼装机 为适应隧道直径扩大，拼装机伸缩结构需做相应改造。 改造方案采用拼装架与导向杆、伸缩千斤项间增加结构架方 式，结构架高度 1 6 0 mm。拼装架上的夹紧千斤顶等可根据需 l 1 2 1 工程概 况 本工程主线 长 5 4 ． 7 k m，辅道 6 3 ． 4 8 k m，连接线 1 0 ． 3 8 1 k m。 主 线为沿 既有一 级公 路改造 为高速 公路 的改建项 目，起 点位 于扎兰屯市南出口，顺接新林北至扎兰屯高速公路，之后向东 经过高台子村、姜家岭岗、三村，在三村附近设置大河湾互通， 之后路线跨过音河， 下穿扎兰屯至阿荣旗铁路， 经罗地营子村， 胜利村、向阳峪镇，在解放屯附近设置阿荣旗南枢纽互通与 绥满 高速 ( G1 0 )相接 ，之 后到达 省际通道零公里附近 ，终 点 接 G1 l 1 阿荣旗 至尼尔 基段 公路。路 线全 长 5 4 ． 7 k m，全线采 用 双 向四车道高速 公路标准建设 ，路基宽度 2 5 ． 5 m，主线设计速 度 l O O k m／ h ，辅道及大河湾互通连接线设计速度4 0 k m／ h 。 要增加垫衬橡胶垫解决管片内径变化的影响 ] 。 4 结束语 随着高新技术的发展，盾构机 的科技含量越来越高，盾 构机的操作、地表沉降的控制更趋于简易，隧道的施工质量 也越来越好。为适应工程建设发展的需要，对 已有盾构机进 行大修、改造。不仅节约了投资成本，而且大幅缩短 了设备 制造周期，为隧道的成功建设提供了保障，同时为国内其他 隧道施工中盾构机的改造和重复利用提供了经验。 参考文献 [ 1 】 朱伟 ． 隧道标准规 范 ( 盾 构篇)及解说 【 M] ．( 日)土木学会 ． 北京： 中国建筑工业 出版社 ，2 0 0 1 ． [ 2 ] Ma i d l B，H e r r e n k n e c t M，A n h e u s e r L ． 机械化盾构 隧道掘进 【 M】 ． 曾 慎聪，郦伯 贤，胡胜利 ． 杭州 ：浙江 大学出版社 ，2 0 0 2 ． 建筑技术开发 Bu il d i n g T e c h n o l o g y De v e lo p me n t 工程技术 En g i n e e r i n g a nd T e c h n o l o g y 第4 3 卷第1 1 期 2 0 1 6 钲 1 1 H 2 结构试验的作用 本项 目设中心试验室一处，根据工程需要配备试验检测工 程师及检测设备。试验室主任对各工地试验室进行监督管理 与指导。在工程中， 除材料、 混凝土配合比等需经科学设计外， 各施工环节的施工技术方案、 施工参数等， 都需通过试验确定， 以保证施工设计的科学性、合理性。 每项施工环节施工前都先选择有代表的路段作为试验段， 例如在冲击碾压施工前，需先进行现场工艺碾压试验，确定 最佳含水率、填铺厚度、压实遍数、碾压速度等科学填筑压 实工艺。先选择试验段路基进行现场冲击压实、 振动碾压试验， 确定冲击压实、振动碾压点 ( 孔)距、振动功率等参数。又 比如在碎石桩施工中，需先按照规范及设计要求进行成桩工 艺性试验，待工艺试验桩经检验满足设计和质量要求，并报 监理单位确认后， 才可进行大面积施工。在进行碎石桩施工时， 需先根据设计方案绘制碎石桩布桩图，注明桩位编号及施工 说明，并采用全站仪进行现场桩位放样，做好标志桩，结合 数字化技术进行试验，从而确定碎石桩实际灌注量等参数。 此外包括承 台、系梁、墩台、盖梁、钢筋加工及安装、 混凝土浇 筑 、路 基、路面等 各个施 工环节都 需在 试验 基础上 进行设计。在各个环节施工完成后，还需经过试验明确施工 完成质量，以及时发现施工问题，避免工程质量缺陷。 3 图形数字化技术的应用 路基竣工后开始铺筑路面，路面施工过程中要严格按路面 施工技术规范进行，在保证路面底基层、 基层材料拌和、摊铺、 碾压质量的前提下，力争在雨季前完成路面底基层、基层的 施工。对路面摊铺情况的试验，旨在明确路面的压实性，确 保不会出现离析等问题。 沥青 混凝 土路面 是整个 公 路施工 的最 后工 序 ，也是体现 公路施工质量最直接直观 的项 目。因此，沥青混凝土路面施 工是必须严格把关的关键环节。本工程采用4座沥青混凝土拌 和站，拌和机采用单机生产能力为3 2 0 t ／ h ，且可逐盘生产，总 量控制的机器。总计配3 台 AB G 4 2 3( AB G 8 8 2 0 )摊铺机进行 摊铺，后跟两台双轮双振压路机和一台胶轮压路机，运输车 辆全部采 用大型 自卸车 ( 配 专用覆盖篷布 ) ，且必 须保持车 队 稳定。因本工程与同类工程相比，摊铺宽度较大，在摊铺后 是否会造成路面的横向或纵向离析是问题所在。因此，本工 程在传统现场试验的基础上，加入图形数字化技术对水泥稳 定碎石基层的均匀性展开分析 。 3 ． 1 取样及导入数字图形 水泥碎石基层在压实的作用下，骨料出现位移，并在激 振作用下重新排列。振动作用由上至下传递的过程中会逐渐 减弱，因此上层石料受到的振动影响要比下层明显，使得不 同深度 的压实效果也不全相同，同理，骨料的排列也会也因 此存在差异。本工程的厚层水泥碎石基层因具有较厚压实厚 度，且摊铺宽度大，存在加剧离析的质量风险。因此需对基 层不同深度、不同部位的石料进行钻芯取样，以对压实均匀 性进行分析。先于道路的纵、横向两不同桩号的区域钻芯 取样，取2 8 c m厚的完整芯样纵向切割，并以高清相机拍摄 切割面，在导入分析软件 前，先对照片进行处理，强化对 比 度、辨识度，之后将照片导入到 C A D软件 中，根据芯样深 度分成上中下3 层，利用软件数字技术将不大于 4 ． 7 5 mm的 粗骨料 的轮廓从图形中勾勒 出来，并进行统计与分析，如 图 1 所示 。 3 ．2 压实均匀性分析 根据深度将芯样分成由浅至深3 个部分，将每部分中不小 图1 芯样数字图像的分格与处理示意 于4 ． 7 5 i ／ l l i 1 粗骨料的面积进行累计相加，并通过标准差表示不 同深度的粗骨料总面积。理论上，面积标准差越大，则表明 均匀性越差，标准差越小，表明离析小、具有更好的均匀性， 统计 结果见表 l 。 表1 不同位置区域芯样的面积统计结果 不同深度层的粗骨料 ( ≥4 ． 7 5 ra m)面积／ c m 标准差／ 芯样 总面积 ，c m 1 层 2层 3 层 ( a ／ c m‘ ) 芯样 1 7 3 ．8 6 7 2 ．0 8 6 5 2 6 2l O ． 9 6 4 ． 4 6 芯样 2 5 0 ． 5 9 7 8 ．2 9 6 9 ． 1 2 2 0 8 ． O 6 8 7 9 芯 样 3 5 7 ．9 6 6 8 0 2 6 1 ．2 6 l 8 6 ． 9 4 4 ．8 8 ’ 芯样 4 6 4 ．9 7 6 7 ．0 2 5 7 ．4 8 1 9 1 ． 2 5 6 ． 1 9 芯样 5 5 9 ．7 6 7 4 ．O 1 6 9 0 6 2 0 2 ． 4 9 7 ． 1 4 通过表 l 的计算结果可以看出，五个芯样中3 个不同层次 间的标准差在4 ． 4 6 ～ 8 ． 7 9间，说明不同深度的粗骨料的分布存 在差异，但标准差值较小，同时也说明沿深度方向虽存在粗 骨料分布差异，但差异不大，较为均匀，这和现场实测相符， 也进一步证明压实具有良好的均匀性。 通过现场实测与数字化图形技术进行综合分析，可以确 定本次大宽度厚层路面摊铺施工没有造成某些区域的粗骨料 过密，不会出现严重离析问题。此外不 同区域的芯样分析结 果相近，也进一步证实了大吨位压路机、摊铺机在进行大宽 度厚层路面摊铺的施工中，不会加剧横、纵双向的路面离析， 能有效保证摊铺的密实性、均匀性。另一方面也表明，在传 统试验的基础上结合图形数字化分析技术，可有效提升试验 的可靠性，有效消除设计方、施工方的顾虑，故值得推广。 4 结束语 土木工程结构试验对于保证工程质量具有重要意义，综 上所 述，本文首 先分 析 了土 木工程试验 的重 要作用 ，并结合 某高速工程实例，从取样、图形导入、均匀性分析等方面对 图形数字化技术在工程试验中的具体应用展开探讨，结果可 为类似工程提供参考。 参考文献 [ 1 ]1周洪福，聂德新，钟华介． 昔格达土用作高速公路路基填料的工艺 试验 [ J ] ． 成都理 工大学学报 ( 自然科学版 ) ，2 0 1 3( 1 )． [ 2 ] 李治新 ，杨磊 ，杨敏 ． 高速公路试验路基堆载预压沉 降分 析 [ J ] ． 交 通建设与管理，2 0 1 4 ( 1 2 )． 【 3 】 龙文志 ． 建筑业应尽 快推 行建筑信息模型 ( B I M) 技术 [ J 】 | 建筑技术 ， 2 0l 1( 】)：9 L I 】 4． l 1 3