吳利彬

摘 要：本文結(jié)合路肩擋墻水毀工程實(shí)例首次成功將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于水毀應(yīng)急處置，介紹了無(wú)人機(jī)傾斜攝影+三維實(shí)景建模的工作思路，并分析了三維實(shí)景模型對(duì)擋墻水毀應(yīng)急處置設(shè)計(jì)的輔助作用，還詳細(xì)分析了路肩擋墻水毀坍塌原因，介紹了針對(duì)不同段落、不同部位路肩擋墻水毀坍塌加固設(shè)計(jì)思路、方案，并提出后期養(yǎng)護(hù)建議。

關(guān)鍵詞：無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù);路基擋墻;水毀;應(yīng)急工程

0 引言

公路路基擋墻受暴雨、冰雪等惡劣天氣影響會(huì)發(fā)生坍塌水毀等病害，陳勇等[1]針對(duì)某公路工程擋土墻水毀病害的情況，分析認(rèn)為公路工程擋土墻水毀主要有墻面開裂、墻體滑移、墻體沉降等，并提出了相應(yīng)的處治措施。劉奇鳳[2]對(duì)影響浸水擋土墻可靠度的隨機(jī)因素進(jìn)行了分析，水流對(duì)擋土墻，特別是擋土墻裂縫的動(dòng)水壓力作用是引起擋土墻破壞的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。路基水毀病害具有發(fā)生突然、社會(huì)影響大的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)間緊、任務(wù)重，如何快速獲取設(shè)計(jì)參數(shù)是成功治理路基水毀病害的關(guān)鍵，隨著科技的發(fā)展，無(wú)人機(jī)技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展。王立爭(zhēng)[3]提出在公路行業(yè)，傾斜攝影三維技術(shù)可以直觀描述路線帶的地形地貌情況，極大提高道路勘測(cè)選線的工作效率。相詩(shī)堯等[4]利用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲取項(xiàng)目區(qū)域的三維實(shí)景模型，為市政道路BIM設(shè)計(jì)提供真實(shí)、準(zhǔn)確的三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。潘成軍[5]無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)可以獲取道路及周邊環(huán)境實(shí)景三維模型，并為模型提供更精細(xì)化的要素表達(dá)方式，為傾斜攝影生產(chǎn)及技術(shù)的推廣提供可靠依據(jù)。

本文將無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)應(yīng)用于擋墻水毀處置工程外業(yè)調(diào)查中，通過(guò)三維實(shí)景模型輔助擋墻加固設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)精度和效率，為類似工程實(shí)踐提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

2018年1月19日晚8時(shí)安徽某公路左右上行K6+030處路肩擋墻坍塌，該段為高填方路基，原設(shè)計(jì)為重力式墻砌片石擋墻，地面以上墻高7.5 m，塌腔長(zhǎng)高深尺寸為20×6.5×3 m，須及時(shí)對(duì)坍塌段擋墻進(jìn)行處置并對(duì)兩側(cè)鼓脹擋墻進(jìn)行預(yù)加固。

2 無(wú)人機(jī)傾斜攝影+三維實(shí)景建模

采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)采集數(shù)據(jù)，較傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式相比，在高邊坡、高擋墻方面具備數(shù)據(jù)采集精度高、全方位展示的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)攝影過(guò)程用時(shí)約一個(gè)小時(shí)，取得航拍圖片750張。

運(yùn)用ContextCapture軟件，構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)的三維實(shí)景模型。

3 水毀坍塌原因分析

3.1 擋墻坍塌破壞特征

（1）塌腔位于墻頂至基礎(chǔ)以上1 m處，基礎(chǔ)并未出現(xiàn)滑移、傾覆，擋墻破壞形式為墻身鼓脹后的剪切破壞。

（2）該段擋墻勾縫脫落，泄水孔未見排水痕跡，但墻身鼓脹位置浸水痕跡明顯，擋墻破壞時(shí)墻背路基填料含水量較高。

（3）上行線路面存在長(zhǎng)縱縫，同時(shí)分布數(shù)道橫縫，且出現(xiàn)輕微沉陷，路面匯水不斷下滲侵入路基，且坍塌段落與路面裂縫密集段落位置對(duì)應(yīng)關(guān)系顯著。

3.2 擋墻坍塌原因分析

根據(jù)擋墻坍塌破壞特征，結(jié)合原設(shè)計(jì)及施工資料，擋墻基礎(chǔ)位于弱風(fēng)化混合花崗，承載力>2 000 kPa，滿足設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)并未出現(xiàn)傾覆、滑移破壞，經(jīng)走訪村民，K6+055處石拱涵過(guò)水通暢，山體匯水可順利排出，擋墻及基礎(chǔ)無(wú)山體匯水滲透浸泡現(xiàn)象。

綜合以上分析，本次K6+018～K6+038段擋墻坍塌原因?yàn)椋?/p>

（1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，上行線行車道出現(xiàn)縱向、橫向裂縫，且2018年1月以來(lái)，工點(diǎn)區(qū)域突降暴雪，融雪后路面匯水不斷下滲，導(dǎo)致路基內(nèi)部含水量上升，墻后填土粘聚力和內(nèi)摩擦角降低，土壓力增大，加之擋墻砌筑砂漿不夠飽滿，片石粒徑較小，進(jìn)一步降低了擋墻截面抗剪能力，再加上車輛荷載的長(zhǎng)期作用，導(dǎo)致?lián)鯄Τ霈F(xiàn)擁鼓，掉塊。

（2）工點(diǎn)位于淮河以北，冬季氣溫較低，墻背含水量因雪水下滲不斷升高，路基及墻身凍脹，在凍融循環(huán)作用下最終導(dǎo)致截面破壞，推倒擋墻，誘發(fā)路基坍塌。

基于以上分析，本工程擋墻支擋的關(guān)鍵問(wèn)題是提高擋墻墻身抗剪能力，同時(shí)應(yīng)封閉路面滲水路徑。

4 三維實(shí)景模型輔助加固方案設(shè)計(jì)

主要工程措施為坍塌段落擋墻恢復(fù)并在外側(cè)設(shè)置扶壁墻進(jìn)行支檔、未坍塌段落擋墻外側(cè)設(shè)置扶壁墻進(jìn)行支檔、坍塌段落瀝青路面重鋪、路面裂縫瀝青灌縫等。塌腔清理嵌補(bǔ)及扶壁墻基礎(chǔ)開挖過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)原擋墻觀測(cè)，必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的臨時(shí)支護(hù)措施。

4.1 坍塌段清理恢復(fù)，扶壁墻加固

該段清理嵌補(bǔ)的范圍向左右兩側(cè)延伸至沉降縫，處理段落總長(zhǎng)度31 m。

施工時(shí)先拆除路面結(jié)構(gòu)及護(hù)欄底座，拆除時(shí)加強(qiáng)對(duì)兩側(cè)擋墻變形的觀測(cè)，同時(shí)應(yīng)對(duì)兩側(cè)擋墻采取相應(yīng)的臨時(shí)支撐措施。然后，清理塌腔內(nèi)松散體并根據(jù)塌腔后緣斷面形式開挖臺(tái)階后采用C30砼分層、分段澆筑擋墻，澆筑時(shí)僅立外模即可，每層高度不得高于2 m，按照每10 m一段設(shè)置沉降縫，擋墻墻頂距路面50 cm，墻頂以上澆筑40 cm厚C30砼代替水穩(wěn)，冬季施工可適量摻入防凍劑和早強(qiáng)劑，然后重鋪10 cm厚路面結(jié)構(gòu)層，外側(cè)為40 cm厚1.5 m寬護(hù)欄底座。

擋墻澆筑至地面以上3 m～4 m高時(shí)，可在外側(cè)跳槽開挖扶壁墻基礎(chǔ)，進(jìn)行扶壁墻施工。扶壁墻基礎(chǔ)應(yīng)跳挖施工，扶壁墻采用C30鋼筋混凝土整體現(xiàn)澆。

4.2 未坍塌段預(yù)加固

該段擋墻采用扶壁式擋墻進(jìn)行支護(hù)，防止擋墻擁鼓繼續(xù)發(fā)育進(jìn)而剪切破壞。

考慮到擋墻外側(cè)為7 m寬村道，擬預(yù)留3.5 m寬度保障村民基本通行能力，扶壁式擋墻采用C30鋼筋混凝土整體現(xiàn)澆。

4.3 附屬設(shè)施工程

（1）路面裂縫灌縫封閉。本次應(yīng)急處置擬對(duì)該段路面裂縫進(jìn)行熱瀝青灌縫封閉處置，含路面長(zhǎng)縱縫及橫縫，共計(jì)300 m。

（2）村道硬化。該段擋墻加固后，原村道寬度由7 m縮減至3.5 m，對(duì)路面進(jìn)行硬化后，可滿足村民基本通行需求，硬化長(zhǎng)度約120 m，寬3.5 m。村道外側(cè)原防撞墩按原狀恢復(fù)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)獲取坍塌現(xiàn)場(chǎng)三維實(shí)景模型，準(zhǔn)確獲得相關(guān)尺寸，杜絕二次測(cè)量，傾斜攝影耗時(shí)1 h，大大提高了外業(yè)踏勘效率。

（2）三維實(shí)景模型可獲取坍塌路段任意位置斷面，從而獲取塌腔深度、高度、長(zhǎng)度等重要設(shè)計(jì)參數(shù)，三維實(shí)景模型還能進(jìn)行三維效果出圖，增加了圖紙的直觀性和美觀性。

（3）本項(xiàng)目成功實(shí)施為路肩擋墻水毀坍塌等應(yīng)急工程設(shè)計(jì)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳勇，張紅.擋土墻水毀病害分析與處治[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（21）：186-187.

[2]劉奇鳳.沿河路基擋土墻水毀危險(xiǎn)性定量化研究[D]. 長(zhǎng)安大學(xué)，2017.

[3]王立爭(zhēng).無(wú)人機(jī)傾斜攝影實(shí)景建模技術(shù)在道路選線中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（24）：54.

[4]相詩(shī)堯，趙杰，徐潤(rùn)，等.無(wú)人機(jī)傾斜攝影與BIM技術(shù)結(jié)合在市政道路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].公路，2019（7）：41.

[5]潘成軍.無(wú)人機(jī)傾斜攝影在道路工程中的應(yīng)用與分析[J].測(cè)繪工程，2018（12）：12.