浅析高边坡检测预警分析在高速公路智慧施工的运营

摘要：本文聚焦于高边坡检测预警分析在高速公路智慧施工运营中的关键作用。其技术原理包括北斗导航、数据处理与传输、智能预警等，为系统运行提供基础。系统构成涵盖监测点、采集设备、传输网络和监控中心。在施工与运营中，能监测边坡稳定性、指导施工决策、保障运营安全，实际案例证明其有效可靠。当前存在一些问题，提出对策后，该系统有望推动交通基础设施智能化发展。

关键词：高边坡检测；预警分析；高速公路；智慧施工

一、引言

在高速公路建设过程中，高边坡的稳定性是极为关键的一环。一旦高边坡失稳，滑坡、崩塌等地质灾害便可能接踵而至，不仅会对施工人员的生命安全构成严重威胁，还会导致巨大的经济损失，甚至引发不良的社会影响。

随着智慧施工理念的不断发展，高边坡检测预警分析已然成为高速公路建设与运营中的重要组成部分，对保障施工安全和运营稳定意义非凡。本文将针对高边坡检测预警分析在高速公路智慧施工运营中的应用展开深入探讨。

以某山区高速公路为例，在智慧施工过程中，引入了基于北斗卫星导航系统的高边坡检测预警系统。在施工期间，该系统发挥了重要作用，成功监测到多处长边坡的位移变化，并及时发出预警，为施工人员采取应对措施争取了宝贵时间。比如，在某高边坡开挖时，系统敏锐捕捉到位移速率突然增大的异常情况，迅速发出预警。施工人员接到预警后，立即暂停开挖作业，并加强了边坡支护。经过后续持续监测与分析，确认边坡恢复稳定后，才继续进行施工，成功避免了高边坡失稳事故的发生。

进入运营阶段，该系统依然持续发挥作用，对边坡进行实时监测。当发现边坡出现微小变形时，及时发出预警。道路管理部门在接到预警后，迅速组织养护单位对边坡进行加固处理，有效保障了道路的通行安全。此外，通过对监测数据的深入分析，还能提前发现潜在的地质灾害风险，为制定应急预案提供科学依据，极大地提升了高速公路的安全性。

二、高边坡检测预警分析的技术原理

（一）北斗卫星导航技术

北斗卫星导航系统在高边坡检测预警分析中至关重要，其高精度定位优势明显，能精确获取毫米级的边坡三维位移数据，为监测边坡微小变化奠定基础，有助于评估边坡稳定性。为全面监测，在关键位置设置监测点，这些点如同感知边坡变化的“触角”，通过安装北斗接收终端等设备，确保了数据采集的准确和实时，可精确测量边坡位移，为数据分析和预警提供可靠原始数据。该技术使监测从粗略估计变为精确测量，能实时捕捉边坡在自然和施工因素下的细微变化，如地质结构变化、降雨渗透、施工加载卸载等，为边坡稳定性分析提供全面信息，帮助工程师发现隐患，为防护措施提供依据。

（二）数据处理与传输技术

在高边坡监测中，采集到的数据常受多种因素干扰，存在大量噪声和误差，这些噪声和误差可能源于恶劣天气、电磁干扰等环境因素，也可能是监测设备本身的局限性所致。若不有效处理这些数据，将会影响后续分析和预警的准确性，甚至导致误判。为此，需要运用滤波、去噪和误差校正等先进的数据处理算法来解决问题。同时，利用 4G/5G等高速无线通信技术将处理后的数据实时传输至监控中心也至关重要，这不仅能确保监控人员及时获取最新数据信息以做出决策，还能为实现实时预警提供技术支持，在监测数据出现异常变化时及时发出预警信号，为避免灾害发生争取时间。

（三）智能预警技术

智能预警技术是高边坡检测预警的核心，机器学习算法至关重要。它通过学习历史监测数据和边坡地质资料，建立准确的变形预测模型，能自动识别数据模式和趋势，发现潜在危险信号并分析判断。预警阈值设定与调整是关键，要根据边坡条件、历史数据和工程要求预先设定，并根据实际动态调整。特殊地质条件或恶劣天气时降低阈值增强敏感性，边坡稳定时提高阈值减少误报。当监测数据达到或超过预设的预警阈值时，系统自动发出预警信号，及时通知相关人员采取措施[3]，从而有效提高了高边坡检测预警的及时性和准确性，有力保障了工程安全和人员生命财产安全。

三、高边坡检测预警系统的构成

（一）监测点布置

监测点布置需根据边坡地形地貌、地质条件和工程特点合理规划，在顶部、中部、底部及潜在滑动面附近设置，以全面反映变形情况。同时兼顾可维护性和数据采集便利性，保障监测系统长期稳定运行。

（二）数据采集设备

数据采集设备包括位移、应力、雨量和地下水位监测设备。位移监测用北斗卫星定位接收机，监测边坡位移；应力监测实时掌握岩土体应力状态；雨量和地下水位监测设备分别获取降雨和水位数据，这些数据对于分析边坡稳定性具有重要意义。

（三）数据传输网络

数据传输网络负责将采集到的监测数据从监测点传输至监控中心。通常采用无线传输方式，如4G/5G网络、无线网桥等，确保数据传输的稳定性和可靠性。对于一些特殊区域，如隧道内，可采用有线传输方式，保证数据的传输质量。

（四）监控中心

监控中心是高边坡检测预警系统核心，负责接收、处理、存储和分析监测数据。通过专用的监控软件，对数据进行实时展示和分析，当发现异常情况时，及时发出预警信号[2]，并记录相关数据，为后续的分析和处理提供依据。

四、高边坡检测预警分析在智慧施工中的应用

（一）施工期边坡稳定性监测

高速公路施工中，高边坡开挖、填方改变应力状态，增加失稳风险。该检测预警系统可实时监测位移、应力变化，及时发现隐患，如位移速率增大可能失稳，需加强支护或暂停施工保安全。

（四）指导施工决策

根据高边坡检测预警系统数据，施工人员可调整工艺和顺序，优化方案。如监测到边坡应力集中，可改变开挖方式或加强支护，确保施工稳定。同时，通过对监测数据的分析，还能评估施工对周边环境的影响，为施工决策提供[1]科学依据。

（二）保障施工人员安全

高边坡检测预警系统的实时监测和预警功能，能够在边坡出现异常情况时及时通知施工人员撤离现场，保障施工人员的生命安全。预警信号可以通过多种方式发出，如声光报警、短信通知等，确保施工人员能够及时收到预警信息，并采取相应的措施。

五、高边坡检测预警分析在智慧运营中的应用

（一）实时监测与预警

高速公路运营阶段，高边坡稳定性是道路安全的关键。高边坡检测预警系统实时监测边坡变形，达预警阈值即发信号。如边坡位移超预警值，系统会通知管理和养护单位及时处理，避免边坡失稳影响道路通行。

（二）评估边坡长期稳定性

通过分析长期监测数据，运用数据分析技术评估高边坡长期稳定性，建立预测模型，预测不同工况下的变形趋势，为养护维修提供依据。如发现边坡缓慢变形，可提前安排加固工程，确保长期稳定。

（三）保障道路通行安全

高边坡检测预警系统有效运行可及时发现处理隐患，保障高速通行。预警发出后，相关部门能采取交通管制，引导绕行，防止边坡滑坡引发事故。同时，实时监测能发现潜在地质灾害风险，为应急处置提供支持。

六、结论

高边坡检测预警分析在高速公路智慧施工运营中作用重要。借助北斗卫星导航、数据处理与传输、智能预警等技术，实现对高边坡的实时监测、准确预警和科学决策，有力保障施工安全和运营稳定。实际应用中虽存在问题，但技术进步会使其发挥更重要作用。未来，应加强技术研发、系统集成和人才培养，提高分析水平和能力，为高速公路事业发展筑牢安全防线。

[1]拱北隧道施工监测及其开挖过程有限元分析研究-夏珂-《广东工业大学硕士论文》-2018

[2]基于远程智能健康监测的钢箱梁受力性能研究-朱毅-《广东工业大学硕士论文》-2020

[3]电力系统短路计算方法设置与实现-《大学生论文联合库》-2019

第一作者和通讯作者简介：姓名：蒋剑文、出生年：1972、性别：男、民族：汉族、籍贯：四川简阳、学历：本科、职称：高级工程师、研究方向：智慧公路建设