堆石坝填筑工艺

堆石坝填筑工艺（精选五篇）

堆石坝填筑工艺 篇1

1 坝体填筑施工工艺

1.1 坝体填筑施工

坝体填筑原则上应在坝基、两岸岸坡处理验收以及相应部位的趾板混凝土浇筑完成后进行, 但有时因考虑到来年度汛要求, 填筑工期较紧, 所以在基坑截流后, 一般前期除趾板区和坝后有量水堰施工区等有施工干扰外, 其它区域覆盖层依照设计要求清理后即可考虑先组织施工, 采用流水作业法组织坝体填筑施工将整个坝面划分成几个施工单元, 在各单元内依次完成填筑的测量控制、坝料运输、卸料洒水、摊铺平整、动碾压等各道工序, 使各单元上所有工序能够连续作业, 各单元之间应采用灰线等作为标志以避免超压或漏压。

1.2 测量控制

基面处理验收合格后, 按设计要求测量确定各填筑区的交界线、洒石灰线进行标识, 垫层上游边线可用竹桩吊线控制, 两岸岩坡上标写高程和桩号, 其中垫层上游边线垫层与过渡层交界线、过渡层与主堆石区交界线, 每层上升均应进行测量放样主次交界线下游边线可放宽到二至三层, 测量放样一次施工放样以预加沉降量的坝体断面为准, 考虑沉陷影响后的外形尺寸和高程, 根据设计要求的坝顶高程为最终沉降高程, 坝体填筑时需预留坝高的0.5%~1.0%为沉降超高。填筑过程中每上升一层必须对分区边线进行一次测量, 并绘制断面图, 施工期间定线放样验收等测量原始记录全部及时整理成册, 提交归档, 竣工后按设计和规范要求绘制竣工平面图和断面图。

1.3 坝料摊铺

坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料, 铺料方向平行于坝轴线, 砂砾料、小区料、垫层料、过渡料及两岸接坡料采用后退法卸料, 主堆石、次堆石和低压缩区料全部采用进占法填筑自卸, 汽车卸料后采用推土机摊料平整, 摊铺过程中对超径石和界面分离料采用小型反铲挖土机配合处理, 垫层料过渡料由人工配合整平, 每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度确保厚度满足要求。

1.4 洒水

一般采用坝面加水和坝外加水等方式, 具体应根据不同施工条件布置洒水, 主要是为了能充分湿润石料, 以便在振动碾强烈激振力的作用下使块石相互接触, 部分棱角被击碎从而减少孔隙率, 细料充填空隙以增加碾压的密实度, 洒水量以碾压试验结果确定, 对于有风化岩的掺配料应适当增加洒水量, 以便使掺配的风化岩料提前湿润软化。

1.5 压实

垫层料和过渡料多采用自行式振动碾进退错距法, 碾压主次堆石料和砂砾石料多采用牵引式振动碾碾压, 振动碾一般沿平行坝轴线方向行进, 靠近岸坡施工道路边坡处除增加顺向碾压外, 多采用液压振动夯加强碾压主次堆石料, 碾压采用进退错距法错距, 由振动碾碾子宽度和碾压遍数控制, 当振动碾碾子宽度为2m碾压遍数为8遍时错距一般为25cm, 坝坡接触带等大的碾压设备无法到位的区域采用小型手扶式振动碾或液压振动夯加强碾压。

2 坝体分区填筑碾压施工方法

2.1 坝体分区填筑顺序

坝面填筑作业顺序多采用先粗后细法, 即主堆石区过渡层区垫层区铺料时必须及时清理界面上粗粒径料, 此法有利于保证质量, 且不增加细料用量, 上下游的主次堆石区料采用进占法铺料, 用牵引式振动碾碾压接缝处采用骑缝碾压。

2.2 分区填筑作业施工方法

2.2.1 主次堆石区填筑

堆石区的填筑料由自卸车运输, 卸料进占法填筑, 卸料的堆与堆之间间保留60cm间隙, 采用推土机的平仓以使粗径石料滚落底层, 而细石料留在面层, 以利于碾压超径石, 应尽量在料场解小碾压时, 采用错距法顺坝轴线方向进行, 低速行驶 (1.52km/h) 碾压, 按坝料的分区分段进行各碾压段之间的搭接不少于1.0m, 铺料层厚及碾压遍数严格采用碾压试验确定参数, 施工铺筑碾压层次分明做到平起平升, 以防碾压时漏碾欠碾, 在岸坡边缘靠山坡处大块石易集中故岸坡周边选用石料粒径较小且级配良好的过渡料填筑, 同时周边部位先于同层堆石料铺筑碾压时, 滚筒尽量靠近岸坡沿上下游方向, 行驶仍碾压不到之处用手扶式小型振动碾或液压振动夯加强碾压。

2.2.2 过渡层料填筑

过渡料填筑前必须把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净, 该区料最大粒径为30cm, 超径料在料场及时解小填筑时, 自卸汽车将料直接卸入工作面, 后退法卸料, 倒料顺序可从两边向中间进行, 以利流水作业。过渡料用推土机推平, 人工辅助平整, 铺层厚度等按规定的施工参数执行。接缝处超径块石需清除, 主堆石料不得侵占过渡区料的位置, 若出现这一现象应采用反铲挖除或人工清除。平整后洒水碾压碾压采用自行式或拖式振动碾碾压, 碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。

2.2.3 垫层料的填筑

垫层料填筑前必须把过渡料上游坡面所有大于8cm的已分离的块石清除干净, 垫层料的最大粒径不大于8cm, 该部分料采用黄砂与级配碎石料在拌料场拌制而成, 再采用自卸车运卸到垫层区, 然后用推土机辅以人工整平, 填筑时上游边线水平超宽20cm~30cm, 铺筑方法基本同过渡区料并与同层过渡料一并碾压, 碾压时顺坝轴线方向行驶, 振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm, 按规定的洒水量遍数层厚及行走速度进行, 垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行。

3 坝体填筑应注意的几个问题

3.1 大坝各区料的界面处理

大坝填筑各区料的交接界面必须注意防止大块石集中, 特别是垫层料与过渡料之间过渡料与主堆石料之间, 填筑料的粒径差距较大采用后退法卸料, 填筑时不能有超径石集中界面上, 有大块石时及时采用1m3反铲挖土机或推土机清除, 保证主堆石区不侵占过渡区, 过渡区不侵占垫层区。

3.2 坝体与岸坡接合部的填筑

坝体地基要求不能有反坡现象, 因此对边坡的反坡部位先进行削坡, 或回填混凝土, 处理坝料填筑时岸坡接合部位易出现大块石集中现象, 且碾压设备不容易到位, 造成接合部位碾压不密实, 因此在接合部位填筑时应减薄填筑铺料厚度, 清除所有的大块石, 采用过渡层料填筑。

摘要：本文基于笔者多年从事堆石坝坝体填筑的相关工作经验, 对坝体填筑施工工艺与质量控制方法进行了深入的探讨, 施工工艺与质量是一体的, 正确的施工流程, 好的施工工艺是质量保证的基础, 文章第二三部分详细论文了填筑的施工流程, 在流程的分析中探讨了具体的质量控制措施, 最后在文章结尾, 笔者基于长期的工作实践经验, 对施工过程中经常遇到的几个问题进行了重点探讨, 全文是建立在笔者多年工作实践基础上的技术经验总结和理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。

面板堆石坝填筑施工组织设计 篇2

1.1 工程概况

四川自贡市小井沟水利工程是以城市供水为主、兼顾农业灌溉和环境供水等综合利用的大型水利工程，包括小井沟水库工程和输水工程这两部分。小井沟水库工程主要建筑物有钢筋砼面板堆石坝、右岸开敞式溢洪道、右岸泄洪放空隧洞、左岸放水隧洞，库内有7座副坝，库外有排洪渠等工程。

钢筋砼面板堆石坝坝轴线全长263.0m，坝顶高程431.6m，防浪墙高出坝顶1.2m，河床建基高程344.0m，最大坝高87.6m，坝顶宽度8.0m。上游坝坡1:1.4，在385.00m以下为堆石压重体，压重区顶宽4m，压重体边坡1:1.9；下游坝坡1:1.5(原设计1:1.4，无坝后压脚区)，在高程343.80m至358.80m范围内为压脚区，压脚区顶宽20m，压脚区边坡1:2，坝后共设二级马道，马道高差30.0m，马道高程分别是401.60m和371.60m，马道宽度均为4.0m。大坝面板厚度为0.3～0.6m，底部设有趾板砼，兼作坝基帷幕灌浆盖板。

根据前期堆石料碾压试验成果，原用于大坝堆石料填筑的蚱蜢寺堆石料料源-灰黄色砂岩饱和抗压强度较低、渗透系数较小，不能满足设计堆石料排水和稳定要求，同时，原用于大坝过渡料、垫层料及特殊垫层料加工料源的青灰色砂岩经鉴定为青灰色泥质砂岩，饱和抗压强度较低，不能满足坝料强度要求。随后，设计进行了相应调整，在坝体内增设了水平和竖直排水带，将后坝坡调整为1:1.5，并在坝后358.8m以下增设堆石压重，取消原设计的下游堆石区，调整后的坝体横断面见图1.1-1。

根据调整后的坝料技术要求，我部配合设计对岷江砂砾石和荣县地区灰岩料进行了大量选料试验和对比分析，最终选定荣县地区灰岩料作为大坝新增排水带料、过渡料、垫层料、特殊垫层料及反滤料加工料源。

同时，根据蚱蜢寺料场实际开采地质情况，与原投标和料场复勘地质情况差异较大，料场储量降低，不能满足规范的储备系数要求，经设计重新寻找料源，在大坝上游新增大河坝石料场料场作为堆石料补充料源。

中国水利水电第五工程局有限公司

堆石坝填筑工艺 篇3

1.1 坝体填筑施工

坝体填筑原则上应在坝基、两岸岸坡处理验收以及相应部位的趾板混凝土浇筑完成后进行。但有时因考虑到来年渡讯要求, 填筑工期较紧, 所以在基坑截流后, 一般前期除趾板区和坝后有量水堰施工区等有施工干扰外, 其它区域覆盖层依照设计要求清理后即可考虑先组织施工。采用流水作业法组织坝体填筑施工, 将整个坝面划分成几个施工单元, 在各单元内依次完成填筑的测量控制、坝料运输、卸料、洒水、摊铺平整、振动碾压等各道工序, 使各单元上所有工序能够连续作业。各单元之间应采用石灰线等作为标志, 以避免超压或漏压。

1.2 测量控制

基面处理验收合格后, 按设计要求测量确定各填筑区的交界线, 洒石灰线进行标识, 垫层上游边线可用竹桩吊线控制, 两岸岩坡上标写高程和桩号;其中垫层上游边线、垫层与过渡层交界线、过渡层与主堆石区交界线每层上升均应进行测量放样, 主次交界线、下游边线可放宽到二至三层测量放样一次, 施工放样以预加沉降量的坝体断面为准, 考虑沉陷影响后的外形尺寸和高程, 根据设计要求的坝顶高程为最终沉降高程, 坝体填筑时需预留坝高的0.5%-1.0%为沉降超高。填筑过程中每上升一层必须对分区边线进行一次测量, 并绘制断面图, 施工期间定线、放样、验收等测量原始记录全部及时整理成册, 提交归档, 竣工后按设计和规范要求绘制竣工平面图和断面图。

1.3 坝料摊铺

坝体填筑从填筑区的最低点开始铺料, 铺料方向平行于坝轴线, 砂砾料、小区料、垫层料、过渡料及两岸接坡料采用后退法卸料, 主堆石、次堆石和低压缩区料全部采用进占法填筑, 自卸汽车卸料后, 采用推土机摊料平整, 摊铺过程中对超径石和界面分离料采用小型反铲挖土机配合处理, 垫层料、过渡料由人工配合整平, 每层铺料后采用水准仪检查铺料厚度, 确保厚度满足要求。

1.4 洒水

一般采用坝面加水和坝外加水等方式, 具体应根据不同施工条件布置。洒水主要是为了能充分湿润石料, 以便在振动碾强烈激振力的作用下, 使块石相互接触部分棱角被击碎从而减少孔隙率, 细料充填空隙, 以增加碾压的密实度。洒水量以碾压试验结果确定, 对于有风化岩的掺配料, 应适当增加洒水量, 以便使掺配的风化岩料提前湿润软化。

1.5 压实

垫层料和过渡料多采用自行式振动碾进退错距法碾压, 主、次堆石料和砂砾石料多采用牵坝体分区填筑、碾压施工方法, 并提出了坝体填筑中应主要的几个问题。仅供同行参考借引式振动碾碾压, 振动碾一般沿平行坝轴线方向行进, 靠近岸坡、施工道路边坡处除增加顺向碾压外, 多采用液压振动夯加强碾压;主、次堆石料碾压采用进退错距法, 错距由振动碾碾子宽度和碾压遍数控制, 当振动碾碾子宽度为2m、碾压遍数为8遍时错距一般为25cm。坝坡接触带等大的碾压设备无法到位的区域采用小型手扶式振动碾或液压振动夯加强碾压。

2 面板堆石坝坝体分区填筑、碾压施工技术

2.1 坝体分区填筑顺序

坝面填筑作业顺序多采用“先粗后细”法。即主堆石区渡层区垫层区。铺料时必须及时清理界面上粗粒径料, 此法有利于保证质量, 且不增加细料用量。上下游的主次堆石区料采用进占法铺料, 用牵引式振动碾碾压, 接缝处采用骑缝碾压。

2.2 分区填筑作业施工方法

2.2.1 主、次堆石区填筑

堆石区的填筑料由自卸车运输卸料, 进占法填筑, 卸料的堆与堆之间间保留60cm间隙, 采用推土机的平仓以使粗径石料滚落底层而细石料留在面层以利于碾压, 超径石应尽量在料场解小。碾压时采用错距法顺坝轴线方向进行, 低速行驶 (1.5-2km/h) , 碾压按坝料的分区、分段进行, 各碾压段之间的搭接不少于1.0m, 铺料层厚及碾压遭数严格采用碾压试验确定参数施工。铺筑碾压层次分明, 做到平起平升, 以防碾压时漏碾欠碾。在岸坡边缘靠山坡处, 大块石易集中, 故岸坡周边选用石料粒径较小且级配良好的过渡料填筑, 同时周边部位先于同层堆石料铺筑。碾压时滚筒尽量靠近岸坡, 沿上下游方向行驶, 仍碾压不到之处用手扶式小型振动碾或液压振动夯加强碾压。

2.2.2 过渡层料填筑

过渡料填筑前, 必须把主堆石料上游坡面所有大于30cm的已分离的块石清除干净。该区料最大粒径为30cm, 超径料在料场及时解小, 填筑时自卸汽车将料直接卸人工作面, 后退法卸料, 倒料顺序可从两边向中间进行, 以利流水作业。过渡料用推土机推平, 人工辅助平整, 铺层厚度等按规定的施工参数执行, 接缝处超径块石需清除, 主堆石料不得侵占过渡区料的位置, 若出现这一现象, 应采用反铲挖除或人工清除。平整后洒水、碾压, 碾压采用自行式或拖式振动碾碾压, 碾压时的行走方向顺坝轴线来回行驶。

2.2.3 垫层料的填筑

垫层料填筑前, 必须把过渡料上游坡面所有大于8cm的已分离的块石清除干净。垫层料的最大粒径不大于8cm, 该部分料采用黄砂与级配碎石料在拌料场拌制而成, 再采用自卸车运卸到垫层区, 然后用推土机辅以人丁整平, 填筑时上游边线水平超宽20-30cm, 铺筑方法基本同过渡区料, 并与同层过渡料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶, 振动碾距上游边缘的距离不宜大于40cm。按规定的洒水量、遍数、层厚及行走速度进行。垫层料和过渡料的填筑需与堆石区同步进行, 即主次堆石区填筑一层, 垫层、过渡层填筑二层。另外, 垫层区水平分层铺筑时, 用三角尺或激光仪进行检查控制, 每二层进行一次测量检查, 发现超欠时, 进行人工平整处理。铺筑方法基本同过渡区料, 并与同层过渡料和相邻主堆石料一并碾压。碾压时顺坝轴线方向行驶, 振动碾距上游挤压边墙内侧的距离在20cm左右。垫层料的铺填顺序必需先填筑主堆石区, 再填过渡层区, 最后填筑垫层区。

3 面板堆石坝坝体填筑应注意的几个问题

3.1 大坝各区料的界面处理

大坝填筑各区料的交接界面必须注意防止大块石集中, 特别是垫层料与过渡料之间、过渡料与主堆石料之间, 填筑料的粒径差距较大, 采用后退法卸料, 填筑时不能有超径石集中。界面上有大块石时, 及时采用lm3反铲挖土机或推土机清除, 保证主堆石区不侵占过渡区、过渡区不侵占垫层区。

3.2 坝体与岸坡接合部的填筑

浅析土石坝坝体填筑施工方法 篇4

1 土石坝坝体的用料计划

1.1 土料产地的计划

土石坝在建筑的过程中, 能够充分利用所在地现有的土石材料, 加之用量较大, 所以, 在正式进入施工任务之前, 对土石料场要展开全面、彻底的实地考察, 确定料场设置地, 规划料场实际储备量[1], 对土料运输的距离严格计算, 同时, 对土料质量的检测要放在首位, 建筑材料的质量关系着建筑工程的运行效果。

1.2 料源的计划

料源计划具体的工作内容是对土料产地的位置、高程进行准确的选择并对其合理安排。对土料产地的位置进行安排时要考虑到开采设备在进行材料开采的时候是否便捷, 在这个位置能不能方便操作, 以及周围的交通和排水情况, 将这些因素考虑进去加以分析, 能够使土料产地的位置更合理、更准确, 利于土石坝坝体建筑工程的有序运作。另外, 在用料上也要遵守相应原则, 高料高用, 低料低用[2], 特殊情况下, 如果高料场剩余量大时, 可以适当的进行高料低用。土石坝上游坝坡的运距不宜过长, 道路坡度的设置也不应过陡, 以防重车在下坡运动中发生事故, 引起不必要的麻烦。

1.3 使用的计划

土石坝坝体的施工建设中, 应严格按照施工的强度以及坝体填筑部位的细节变化合理使用土料产地以及填料量。随着季节的的变化, 坝前的蓄水量也会发生改变, 土料产地的使用情况就会随着周围条件的变化而变化。所以, 在材料的使用计划上, 要有明确的指向性。上坝工作任务大时使用位置较近的土料产地提供建设材料, 工作任务较低时使用其他远一点的土料产地, 通过这样的安排, 使运输工作均衡进行。同时, 在用料使用中还要注意几点, 对位置较近的处在上游容易遭遇水淹的土料产地要尽量优先使用, 反之则可以适当的延后使用;含水量较高的土料产地要选择在旱季使用, 反之则在雨季进行使用。在土料产地的使用计划中, 要适当存留一部分, 在进行合龙段填筑和拦洪渡汛的时候使用。

2 土石坝坝体填筑施工的具体方法

土石坝坝体的填筑施工操作, 多数实行的是分段流水作业的形式[3], 分段流水作业法, 可以使建筑工程的各环节有效串联, 达到施工要求。在这里, 按照施工方式、施工条件以及土石料自身的不同, 我们将坝面施工工程分为铺料、整平和压实三个主要环节。同时, 土石坝的施工方法多样, 有干填碾压、水中填土、定型爆破修筑等施工类型, 在众多的施工方法中, 碾压方法被人们最常使用。

2.1 坝面施工

在坝面施工过程中, 应将工程总体分为多个工作段, 要尽量保证与坝轴线方向保持平行, 防止坝轴线的垂直交接而使坝面施工产生问题。同时, 整体操作中, 要严格按照具体的操作细节规划执行操作任务, 以防有部分位置忘记压实或是压实程度过重的现象发生。压实操作完成后, 务必经过多方检验, 确保没有细节问题之后, 才能填充新料。

2.2 流水作业

具体的流水作业事项的划分, 要在保证与工程的坝面面积没有大的出入, 同时可供施工设备运行的前提下进行规划。坝面的宽度要大于碾压机械能错车与压实的最小宽度, 或者是卸载土石料的汽车最小转弯范围半径的2倍, 另外, 根据碾压设备的操作要求, 坝面长度为40~100m最为稳妥。

坝体填筑施工中, 整体施工建筑面积的大小, 土石料铺设的方式、施工密度和工作强度以及季节都影响着坝体的填充数量。其施工内容包括土石料铺设、压实、质量检验等。填筑土料的时间应控制在一定的范围内, 最好是一个班的时间内, 有其他突发事件发生的情况才也最好不要超过一个半的班时, 冬季和夏季两个关键季节施工时, 应对工程时间重点掌控, 以防热量值高低不均等或是水土流失等现象发生。

2.3 填筑方式

卸料和平料流程普遍使用自卸型汽车将土料放置到坝面之上, 然后按照要求的厚度对其展开平铺工序。在铺料时, 要时刻注意与坝轴线是否保持平行, 厚度是否均匀, 如果有不符合要求的地方, 要及时将料块打碎, 重新铺设。进展到防渗体内铺料流程时, 自卸车在卸料时应该选用进占法倒退铺设土料, 保证汽车在松土上进行操作, 以防对已经压实好的部分造成破坏。在坝面上, 设置一个专门的通道, 预防土料之间出现掺杂的情况, 还能有效预防压实力度大产生的破坏现象。同时, 在通道出现错误的时候, 能够集中进行问题的处理, 节省了时间, 提高了建筑速度。厚度的准确合理, 是鉴别压实质量的重要标准, 通常使用带式运输机或是自卸汽车进行卸料程序, 然后推土机将土料推平。这个过程中, 要注意坝面的平整性, 防止在未来的使用中由于降雨天气, 使坝面有积水现象。

3 碾压工序

坝面施工中的填筑和压实工序, 应严格按照施工步骤进行实施, 防止发生漏压和压实力度大等问题。防渗体土料在进行碾压操作时, 要注意与坝轴线的平衡[4], 以免造成某一部分漏压的后果。碾压设备操作的时候行与行之间需要重叠20~30cm左右, 这样也可以有效预防漏压的情况。

3.1 碾压方式

碾压设备的操作方式决定着碾压方式, 碾压设备的操作方式分为两种:进退错距法和圈转套压法。进退错距法的操作方法相对简单, 碾压、土料铺设和后期质量检查分工明确, 适合分段流水法作业要求, 同时, 在一定程度上保证了压实工序的质量。相较之下圈转套压法的设备运转范围过大, 生产率虽高, 但是在碾压过程中由于转弯多, 会造成转弯处的超压, 同时, 设备转弯半径小的情况下, 土层容易产生褶皱现象, 这就使碾压工序的操作质量严重下降, 从而影响了填筑施工工程的整体效果。

3.2 反复进行碾压试验

土石坝的断面有多个分区, 分别是阻水防渗区、保护填充料区、反滤层、保护层等, 由于所属区域的的不同其功能也不尽相同, 建筑所使用的材料也存在差异, 同时相应的施工标准也是不一样的。在土石坝填筑工程施工之前, 要对材料加以分析并分别进行碾压试验, 然后选择合适的碾压设备。

4 结束语

随着时代的改革, 各行各业的施工技术都在不断发展和不断进步中, 填筑施工的技术水平在近几年也有了显著的提高。筑坝材料的研究与更新, 拓展了土石坝在施工材料方面的选择范围, 为土石坝的建设提供了更多新鲜元素, 改善了以往的土石坝建设情况, 节省了施工时间, 这在一定程度上保证了工程质量。同时, 在土石坝坝体填筑施工过程中, 一定要严格遵守规范要求, 按照施工步骤进行每一个环节的建设, 这样才能使工程质量得到进一步提升, 使坝体发挥更好的防护作用。

参考文献

[1]黄学军.浅析土石坝坝体填筑施工方法[J].科技资讯, 2010, (23) :55.

[2]齐予嵩.土石坝坝体填筑施工方法探讨[J].建设科技, 2013, (8) :90.

[3]王德彬.直岗拉卡水电站左岸土石坝填筑工程施工方法[J].甘肃水利水电技术, 2010, 46 (2) :55-56.

堆石坝填筑工艺 篇5

水布垭面板堆石坝为世界同类坝型第一高坝,填筑总量1 564万m3,月填筑最高强度70万m3。大坝碾压质量的好坏主要取决于坝料级配和碾压参数,而碾压参数的监控措施是保证碾压质量的重要环节。目前大坝填筑碾压质量的传统控制办法是质检人员控制碾压遍数并采用人工随机试坑取样方法来判断碾压质量是否满足要求。由于人工控制碾压遍数不可能做到实时、全过程,而且试坑法工作量大、费用高、影响坝体填筑进度,因此引入高精度、高自动化的GPS监控系统势在必行。

GPS监控系统利用GPS全球卫星定位技术、现代数据通讯技术、计算机技术及电子技术,实时检测装在碾压机上的GPS流动站,并每秒一次将监测数据直观地显示在监控系统显示屏上(碾压机械的运行轨迹),同时储存数据,并能对监测数据进行反馈分析,计算出其他碾压参数如碾压机械运行速度、碾压遍数等。

2 GPS监控系统组成

GPS监控系统由中心控制室、现场分控站、GPS基准站、GPS流动站四部分组成。中心控制室设在建设公司办公楼固定房间,便于业主控制储存、分析碾压机械的位置及每个区域的碾压状况。现场分控站设在坝面监理值班室,便于监理工程师及时了解各个区域的碾压状况。GPS基准站是为提高GPS监测精度而采用差分GPS技术设置的,基准站布设在右岸坝肩信号传输通畅的位置。GPS流动站布置在需要监测的振动碾上。

2.1 中心控制室

中心控制室是本系统的核心,系统通过无线数据通讯方式,将GPS基准站的差分数据不间断地实时发送给各GPS流动站,并接收各流动站反馈的信息。在中心控制室内设有电子显示屏,能够结合施工需要,实时显示大坝各施工面上碾压机械的精确位置和状态。同时,系统的数据处理、分析、储存等均在此进行,并可将计算、分析结果打印输出。

2.2 现场分控站

现场分控站的任务是接收来自中心控制室的监控信息,使现场管理人员及时了解现场施工状态和施工质量情况,一旦出现质量偏差,及时指示相关机械操作人员进行返工、整改。

2.3 GPS基准站

GPS基准站是为了提高GPS系统的监测精度而采用差分GPS技术所需而设置的。差分GPS技术是将一台GPS接收机设置在已知点上作为基准站进行GPS观测,通过数据链,将基准站的GPS观测数据和已知位置信息实时发送给GPS流动站,与流动站的GPS观测数据一起进行载波相位差分数据处理,从而计算出流动站的空间位置,提高定位精度。

2.4 GPS流动站

安装在碾压机械上的GPS流动站作为监测点,进行GPS移动观测,其观测项目主要是碾压机械的运行轨迹、运行速度和碾压遍数,并将有效的观测结果实时发送回中心控制室。同时在碾压机械操作室的小型显示屏上,由图表方式实时地显示碾压机械的运行参数,提示碾压机械操作人员的碾压状况。

3 GPS监控系统质量控制特点

在水布垭面板堆石坝填筑质量控制中,采用质量“双控”手段,即施工参数控制和填筑干密度控制。GPS监控系统不同于试坑法,属质量“双控”的施工参数控制手段,正好成为试坑法检测(填筑干密度)的有益补充。该系统采用GPS卫星定位技术,实现了质量控制“实时、自动、连续、可靠”的特点:

1)实时性:在监控中心的总控终端屏幕上,实时显示各碾压机械的运行轨迹和速度;各碾压机械的驾驶室,通过显示屏实时显示本碾压机械的运行轨迹和速度。系统每间隔1 s提供一次位置解算结果。2)自动化:在整个系统中,基准站差分数据发送到流动站(各碾压机械)、流动站位置信息返回到监控中心、各碾压机械的运行轨迹和速度显示、监控中心的总控屏幕上显示各碾压机械的轨迹和速度,以及数据存储和数据处理与反馈分析等整个过程是全自动化的。3)连续性:整套GPS监控系统的观测数据是连续的,每间隔1 s提供一次解算结果足以符合本系统对监控数据的连续性要求。4)可靠性:实时监测的数据,用于控制碾压速度和碾压遍数,空间定位精确。

另外,该系统在使用中还有以下优点:

1)不受天气变化影响,夜间施工照常进行监控。2)可同时监控多台碾压车施工,且各台数据独立,彼此之间不受干扰。3)实时反馈碾压车车速,超速自动报警,有超速记载功能。4)数据管理有序,数据按碾压单元实行全面管理,有效解决了混合碾压问题,电子文档保存方便。5)局部出现漏碾时,可及时通知碾压车进行补碾处理。6)填筑单元验收时可生成碾压轨迹图作为单元工程验收资料。

4 结语

GPS监控系统在水布垭面板堆石坝填筑施工中的应用,有效地解决了大规模机械化施工与人工为主的传统监测方式之间的矛盾,使堆石体填筑施工中的碾压遍数等参数全方位、全过程、实时地得到有效监测和反馈控制,为面板堆石坝填筑施工质量监控找到一个稳定、可靠、快速的监测手段,该系统将为类似工程施工质量控制提供有益的借鉴经验。

参考文献