馬建勇

GPS在水布埡面板堆石壩填筑質(zhì)量控制中的應(yīng)用

馬建勇

介紹了GPS在水布埡面板堆石壩填筑質(zhì)量控制中的具體應(yīng)用,工程實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有全過程、實(shí)時(shí)、有效監(jiān)控碾壓遍數(shù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息反饋等良好功能,對(duì)于提高大壩質(zhì)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(zhì)量控制,GPS實(shí)時(shí)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(wàn)m3,月填筑最高強(qiáng)度 70萬(wàn)m3。大壩碾壓質(zhì)量的好壞主要取決于壩料級(jí)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(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。目前大壩填筑碾壓質(zhì)量的傳統(tǒng)控制辦法是質(zhì)檢人員控制碾壓遍數(shù)并采用人工隨機(jī)試坑取樣方法來(lái)判斷碾壓質(zhì)量是否滿足要求。由于人工控制碾壓遍數(shù)不可能做到實(shí)時(shí)、全過程,而且試坑法工作量大、費(fèi)用高、影響壩體填筑進(jìn)度,因此引入高精度、高自動(dòng)化的GPS監(jiān)控系統(tǒng)勢(shì)在必行。

GPS監(jiān)控系統(tǒng)利用GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)、現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及電子技術(shù),實(shí)時(shí)檢測(cè)裝在碾壓機(jī)上的 GPS流動(dòng)站,并每秒一次將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直觀地顯示在監(jiān)控系統(tǒng)顯示屏上(碾壓機(jī)械的運(yùn)行軌跡),同時(shí)儲(chǔ)存數(shù)據(jù),并能對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋分析,計(jì)算出其他碾壓參數(shù)如碾壓機(jī)械運(yùn)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(chǎng)分控站、GPS基準(zhǔn)站、GPS流動(dòng)站四部分組成。中心控制室設(shè)在建設(shè)公司辦公樓固定房間,便于業(yè)主控制儲(chǔ)存、分析碾壓機(jī)械的位置及每個(gè)區(qū)域的碾壓狀況?，F(xiàn)場(chǎng)分控站設(shè)在壩面監(jiān)理值班室,便于監(jiān)理工程師及時(shí)了解各個(gè)區(qū)域的碾壓狀況。GPS基準(zhǔn)站是為提高GPS監(jiān)測(cè)精度而采用差分 GPS技術(shù)設(shè)置的,基準(zhǔn)站布設(shè)在右岸壩肩信號(hào)傳輸通暢的位置。GPS流動(dòng)站布置在需要監(jiān)測(cè)的振動(dòng)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(wú)線數(shù)據(jù)通訊方式,將GPS基準(zhǔn)站的差分?jǐn)?shù)據(jù)不間斷地實(shí)時(shí)發(fā)送給各GPS流動(dòng)站,并接收各流動(dòng)站反饋的信息。在中心控制室內(nèi)設(shè)有電子顯示屏,能夠結(jié)合施工需要,實(shí)時(shí)顯示大壩各施工面上碾壓機(jī)械的精確位置和狀態(tài)。同時(shí),系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、分析、儲(chǔ)存等均在此進(jìn)行,并可將計(jì)算、分析結(jié)果打印輸出。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)分控站

現(xiàn)場(chǎng)分控站的任務(wù)是接收來(lái)自中心控制室的監(jiān)控信息,使現(xiàn)場(chǎng)管理人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)和施工質(zhì)量情況,一旦出現(xiàn)質(zhì)量偏差,及時(shí)指示相關(guān)機(jī)械操作人員進(jìn)行返工、整改。

2.3 GPS基準(zhǔn)站

GPS基準(zhǔn)站是為了提高GPS系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)精度而采用差分GPS技術(shù)所需而設(shè)置的。差分GPS技術(shù)是將一臺(tái)GPS接收機(jī)設(shè)置在已知點(diǎn)上作為基準(zhǔn)站進(jìn)行GPS觀測(cè),通過數(shù)據(jù)鏈,將基準(zhǔn)站的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和已知位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送給GPS流動(dòng)站,與流動(dòng)站的 GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)一起進(jìn)行載波相位差分?jǐn)?shù)據(jù)處理,從而計(jì)算出流動(dòng)站的空間位置,提高定位精度。

2.4 GPS流動(dòng)站

安裝在碾壓機(jī)械上的GPS流動(dòng)站作為監(jiān)測(cè)點(diǎn),進(jìn)行GPS移動(dòng)觀測(cè),其觀測(cè)項(xiàng)目主要是碾壓機(jī)械的運(yùn)行軌跡、運(yùn)行速度和碾壓遍數(shù),并將有效的觀測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送回中心控制室。同時(shí)在碾壓機(jī)械操作室的小型顯示屏上,由圖表方式實(shí)時(shí)地顯示碾壓機(jī)械的運(yùn)行參數(shù),提示碾壓機(jī)械操作人員的碾壓狀況。

3 GPS監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量控制特點(diǎn)

在水布埡面板堆石壩填筑質(zhì)量控制中,采用質(zhì)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(zhì)量“雙控”的施工參數(shù)控制手段,正好成為試坑法檢測(cè)(填筑干密度)的有益補(bǔ)充。該系統(tǒng)采用GPS衛(wèi)星定位技術(shù),實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量控制“實(shí)時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)、可靠”的特點(diǎn)：

1)實(shí)時(shí)性：在監(jiān)控中心的總控終端屏幕上,實(shí)時(shí)顯示各碾壓機(jī)械的運(yùn)行軌跡和速度;各碾壓機(jī)械的駕駛室,通過顯示屏實(shí)時(shí)顯示本碾壓機(jī)械的運(yùn)行軌跡和速度。系統(tǒng)每間隔 1 s提供一次位置解算結(jié)果。2)自動(dòng)化：在整個(gè)系統(tǒng)中,基準(zhǔn)站差分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)送到流動(dòng)站(各碾壓機(jī)械)、流動(dòng)站位置信息返回到監(jiān)控中心、各碾壓機(jī)械的運(yùn)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(jī)械的軌跡和速度,以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理與反饋分析等整個(gè)過程是全自動(dòng)化的。3)連續(xù)性：整套GPS監(jiān)控系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)是連續(xù)的,每間隔1 s提供一次解算結(jié)果足以符合本系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的連續(xù)性要求。4)可靠性：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(diǎn)：

1)不受天氣變化影響,夜間施工照常進(jìn)行監(jiān)控。2)可同時(shí)監(jiān)控多臺(tái)碾壓車施工,且各臺(tái)數(shù)據(jù)獨(dú)立,彼此之間不受干擾。3)實(shí)時(shí)反饋碾壓車車速,超速自動(dòng)報(bào)警,有超速記載功能。4)數(shù)據(jù)管理有序,數(shù)據(jù)按碾壓?jiǎn)卧獙?shí)行全面管理,有效解決了混合碾壓?jiǎn)栴},電子文檔保存方便。5)局部出現(xiàn)漏碾時(shí),可及時(shí)通知碾壓車進(jìn)行補(bǔ)碾處理。6)填筑單元驗(yàn)收時(shí)可生成碾壓軌跡圖作為單元工程驗(yàn)收資料。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS監(jiān)控系統(tǒng)在水布埡面板堆石壩填筑施工中的應(yīng)用,有效地解決了大規(guī)模機(jī)械化施工與人工為主的傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)地得到有效監(jiān)測(cè)和反饋控制,為面板堆石壩填筑施工質(zhì)量監(jiān)控找到一個(gè)穩(wěn)定、可靠、快速的監(jiān)測(cè)手段,該系統(tǒng)將為類似工程施工質(zhì)量控制提供有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

[1] 劉亞楠,王建軍.GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)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(jí)工程師,中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)水電第一總隊(duì)第一支隊(duì),河北唐山 063000

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·質(zhì)量控制·