GPS在水布埡面板堆石壩填筑質量控制中的應用

馬建勇

GPS在水布埡面板堆石壩填筑質量控制中的應用

馬建勇

介紹了GPS在水布埡面板堆石壩填筑質量控制中的具體應用,工程實踐證明該系統(tǒng)具有全過程、實時、有效監(jiān)控碾壓遍數(shù)并進行數(shù)據(jù)信息反饋等良好功能,對于提高大壩質量監(jiān)控水平具有十分重要的創(chuàng)新意義。

面板堆石壩,壩體填筑,質量控制,GPS實時監(jiān)控

1 概述

水布埡面板堆石壩為世界同類壩型第一高壩,填筑總量1 564萬m3,月填筑最高強度 70萬m3。大壩碾壓質量的好壞主要取決于壩料級配和碾壓參數(shù),而碾壓參數(shù)的監(jiān)控措施是保證碾壓質量的重要環(huán)節(jié)。目前大壩填筑碾壓質量的傳統(tǒng)控制辦法是質檢人員控制碾壓遍數(shù)并采用人工隨機試坑取樣方法來判斷碾壓質量是否滿足要求。由于人工控制碾壓遍數(shù)不可能做到實時、全過程,而且試坑法工作量大、費用高、影響壩體填筑進度,因此引入高精度、高自動化的GPS監(jiān)控系統(tǒng)勢在必行。

GPS監(jiān)控系統(tǒng)利用GPS全球衛(wèi)星定位技術、現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊技術、計算機技術及電子技術,實時檢測裝在碾壓機上的 GPS流動站,并每秒一次將監(jiān)測數(shù)據(jù)直觀地顯示在監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏上(碾壓機械的運行軌跡),同時儲存數(shù)據(jù),并能對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行反饋分析,計算出其他碾壓參數(shù)如碾壓機械運行速度、碾壓遍數(shù)等。

2 GPS監(jiān)控系統(tǒng)組成

GPS監(jiān)控系統(tǒng)由中心控制室、現(xiàn)場分控站、GPS基準站、GPS流動站四部分組成。中心控制室設在建設公司辦公樓固定房間,便于業(yè)主控制儲存、分析碾壓機械的位置及每個區(qū)域的碾壓狀況?，F(xiàn)場分控站設在壩面監(jiān)理值班室,便于監(jiān)理工程師及時了解各個區(qū)域的碾壓狀況。GPS基準站是為提高GPS監(jiān)測精度而采用差分 GPS技術設置的,基準站布設在右岸壩肩信號傳輸通暢的位置。GPS流動站布置在需要監(jiān)測的振動碾上。

2.1 中心控制室

中心控制室是本系統(tǒng)的核心,系統(tǒng)通過無線數(shù)據(jù)通訊方式,將GPS基準站的差分數(shù)據(jù)不間斷地實時發(fā)送給各GPS流動站,并接收各流動站反饋的信息。在中心控制室內設有電子顯示屏,能夠結合施工需要,實時顯示大壩各施工面上碾壓機械的精確位置和狀態(tài)。同時,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、分析、儲存等均在此進行,并可將計算、分析結果打印輸出。

2.2 現(xiàn)場分控站

現(xiàn)場分控站的任務是接收來自中心控制室的監(jiān)控信息,使現(xiàn)場管理人員及時了解現(xiàn)場施工狀態(tài)和施工質量情況,一旦出現(xiàn)質量偏差,及時指示相關機械操作人員進行返工、整改。

2.3 GPS基準站

GPS基準站是為了提高GPS系統(tǒng)的監(jiān)測精度而采用差分GPS技術所需而設置的。差分GPS技術是將一臺GPS接收機設置在已知點上作為基準站進行GPS觀測,通過數(shù)據(jù)鏈,將基準站的GPS觀測數(shù)據(jù)和已知位置信息實時發(fā)送給GPS流動站,與流動站的 GPS觀測數(shù)據(jù)一起進行載波相位差分數(shù)據(jù)處理,從而計算出流動站的空間位置,提高定位精度。

2.4 GPS流動站

安裝在碾壓機械上的GPS流動站作為監(jiān)測點,進行GPS移動觀測,其觀測項目主要是碾壓機械的運行軌跡、運行速度和碾壓遍數(shù),并將有效的觀測結果實時發(fā)送回中心控制室。同時在碾壓機械操作室的小型顯示屏上,由圖表方式實時地顯示碾壓機械的運行參數(shù),提示碾壓機械操作人員的碾壓狀況。

3 GPS監(jiān)控系統(tǒng)質量控制特點

在水布埡面板堆石壩填筑質量控制中,采用質量“雙控”手段,即施工參數(shù)控制和填筑干密度控制。GPS監(jiān)控系統(tǒng)不同于試坑法,屬質量“雙控”的施工參數(shù)控制手段,正好成為試坑法檢測(填筑干密度)的有益補充。該系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星定位技術,實現(xiàn)了質量控制“實時、自動、連續(xù)、可靠”的特點：

1)實時性：在監(jiān)控中心的總控終端屏幕上,實時顯示各碾壓機械的運行軌跡和速度;各碾壓機械的駕駛室,通過顯示屏實時顯示本碾壓機械的運行軌跡和速度。系統(tǒng)每間隔 1 s提供一次位置解算結果。2)自動化：在整個系統(tǒng)中,基準站差分數(shù)據(jù)發(fā)送到流動站(各碾壓機械)、流動站位置信息返回到監(jiān)控中心、各碾壓機械的運行軌跡和速度顯示、監(jiān)控中心的總控屏幕上顯示各碾壓機械的軌跡和速度,以及數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理與反饋分析等整個過程是全自動化的。3)連續(xù)性：整套GPS監(jiān)控系統(tǒng)的觀測數(shù)據(jù)是連續(xù)的,每間隔1 s提供一次解算結果足以符合本系統(tǒng)對監(jiān)控數(shù)據(jù)的連續(xù)性要求。4)可靠性：實時監(jiān)測的數(shù)據(jù),用于控制碾壓速度和碾壓遍數(shù),空間定位精確。

另外,該系統(tǒng)在使用中還有以下優(yōu)點：

1)不受天氣變化影響,夜間施工照常進行監(jiān)控。2)可同時監(jiān)控多臺碾壓車施工,且各臺數(shù)據(jù)獨立,彼此之間不受干擾。3)實時反饋碾壓車車速,超速自動報警,有超速記載功能。4)數(shù)據(jù)管理有序,數(shù)據(jù)按碾壓單元實行全面管理,有效解決了混合碾壓問題,電子文檔保存方便。5)局部出現(xiàn)漏碾時,可及時通知碾壓車進行補碾處理。6)填筑單元驗收時可生成碾壓軌跡圖作為單元工程驗收資料。

4 結語

GPS監(jiān)控系統(tǒng)在水布埡面板堆石壩填筑施工中的應用,有效地解決了大規(guī)模機械化施工與人工為主的傳統(tǒng)監(jiān)測方式之間的矛盾,使堆石體填筑施工中的碾壓遍數(shù)等參數(shù)全方位、全過程、實時地得到有效監(jiān)測和反饋控制,為面板堆石壩填筑施工質量監(jiān)控找到一個穩(wěn)定、可靠、快速的監(jiān)測手段,該系統(tǒng)將為類似工程施工質量控制提供有益的借鑒經(jīng)驗。

[1] 劉亞楠,王建軍.GPS在工程測量中的應用[J].山西建筑, 2010,36(21)：361-362.

On application of GPS in filling quality control of concrete-faced rock fill dam Shuibuya p roject

MA Jian-yong

The paper introduces the factual application of GPS in the quality control of concrete-faced rock fill dam Shuibuya project,proves by the engineering p ractice that the system has some beneficial functions,including whole process,timely,effective supervision rolling passes numbers,and its feedback of data information,so as to have the importance creation significance for improving the quality supervision of dams.

concrete-faced rock fill dam,filling of dams,quality control,GPS real-time supervision

TU198.6

A

1009-6825(2011)09-0209-02

2010-12-04

馬建勇(1972-),男,高級工程師,中國人民武裝警察部隊水電第一總隊第一支隊,河北唐山 063000

book=210,ebook=140

·質量控制·