GPS在水布垭面板堆石坝填筑质量控制中的应用

马建勇

GPS在水布垭面板堆石坝填筑质量控制中的应用

马建勇

介绍了GPS在水布垭面板堆石坝填筑质量控制中的具体应用,工程实践证明该系统具有全过程、实时、有效监控碾压遍数并进行数据信息反馈等良好功能,对于提高大坝质量监控水平具有十分重要的创新意义。

面板堆石坝,坝体填筑,质量控制,GPS实时监控

1 概述

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。

[1] 刘亚楠,王建军.GPS在工程测量中的应用[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

马建勇(1972-),男,高级工程师,中国人民武装警察部队水电第一总队第一支队,河北唐山 063000

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·质量控制·