梨园水电站数字大坝填筑质量监控系统的应用分析.pdf
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1、土石坝工程施工专辑 梨园水 电站数字大坝填筑质量监控 系统的 应用分析 豢苗延强 钱启 立 韩 国印 ( 中国人民武装警察部队水电第一总队) 【 摘要】 梨园水电站混凝土面板堆石坝上坝料种类较 多,人工监控料源难度较大;大坝填筑层厚控制和碾压 遍数人工监控同样难度较大,质量较难保证。引入数字大坝填筑质量监控系统,该系统在碾压机行驶速度、激 振力、压实厚度、上坝运输以及碾压遍数达标率等施工质量控制方面起到了较好的监控作用,达到了辅助控制 大坝填筑施工质量的 目标 。 【 关键词】 数字大坝 质量监控施工质量填筑质量 1 概 述 梨 园水 电站位 于云南 省 丽 江市 玉 龙县( 右 岸 )与迪
2、庆州香格里 拉县( 左岸 )交 界 的金沙 江 中游 河段 ,为金 沙江中游河段规划的第三个梯级电站,属一等大 ( 1 )型 工程 ,电站装机容 量 2 4 0 0 MW ,坝 型 为混 凝 土面 板堆 石 坝。大坝填筑主要采用当地材料进行施工 ,由于地质条 件限制,上坝料种类较多,料场达 1 O个之多,且分部范 围较广,人工监控料源难度较大;大坝填筑层厚控制和 碾压遍数人工监控同样难度较大。为确保大坝填筑质量 , 减少人为 因素影 响,引入 了数字大 坝填筑 质量监 控系统 , 主要 由面板堆 石坝填 筑碾 压过 程 实时 监控 系统 、上坝 运 输过程实时监控系统和大坝施工信息现场 P D
3、A采集系统 构成 。从 数字 大 坝监 控 系 统 在梨 园 电站 运行 情 况来 看 , 在碾 压机行驶速 度 、激 振力 、压 实厚 度 、上坝 运输 以及 碾压 遍数达标率 等施工 质量 控 制方 面起 到 了较 好 的监 控 作用 ,达到了辅助控制大坝填筑 施工质量的 目标 。 2 数字大坝填筑质量监控系统简介 2 1 系统建设 目标 数字大坝填筑质量监控系统建设的主要 目标为: ( 1 )对混凝土 面板堆石 坝碾 压施工质量进行实 时监 测 和反馈控制,为保证大坝填筑施工过程始终处于受控状 态提供技术支持 。 ( 2 )对工程质量 、安全监测 、施工进度等信 息进行集 成管理,构建大
4、坝综合数字信息平台;为面板堆石坝建设 过程的质量监控、运行期坝体的安全分析提供支撑平台。 ( 3 )实现业主 和监理对工程建设 质量 的深度参与 ,精 细管理 。通过系统 的 自动化 监控 ,不仅 使业 主放 心工 程 质量,而且可实现对工程建设质量控制的快速反应。 ( 4 )有效提升工程建设的管理水平,实现工程建设的创 新化管理,为打造优质精品工程提供强有力的技术保障。 2 2 面板堆石坝填筑碾压过程实时监控 通过在碾压机械上安装碾压机械施工信息采集仪器, 对坝体填筑碾压机械施工过程进行实时 自动监 测 ,以达到 监控 坝体填 筑碾 压施 工参数的 目的 。主要实现如下功能 : ( 1 )动
5、态监测施工 作业 面碾压机 械运行 轨迹 、速度 、 振动状态和碾压高程等,最终在监控站 P C监控终端上可 视化显示 。 ( 2 )实时 自动计算和统计施工作业 面各位 置的碾压 遍 数、压实厚度等 ,并在渠道施工数字地图上可视化显示。 ( 3 )当碾压机械运行超速 以及振动状态 、碾压遍数 不 达标时 ,系统 自动给操作手、现场监理和管理人员发送 手机短信报警信息,并在现场监理分控站 P C监控终端上 醒 目提示,同时把该报警信息写入施工异常数据库备查。 ( 4 )在每单元施工结束后,输出碾压质量图形报表, 包括碾压轨迹 图 、碾 压遍 数 图、压实 厚度 图和 碾压 层平 整度 ( 高程
6、)图等,作为质量验收辅助材料。 6 3 水利水 电施工 2 0 1 3 第 4期 总 第 1 3 9期 ( 5 )可在总控中心和现场控站对大坝填筑碾压情况进 行监控 ,实现远程 、现场 “ 双监控 ”。 ( 6 )把整个建设期所有施工单元的碾压质量信息保存 至网络数据库,可供后续分析应用。 面板堆石坝填筑碾压过程实时监控系统界面见图 1 。 2 3 面板堆石坝上坝运输过程实时监控 对上坝运输车辆安装车辆 自动定位设备和自动监测 卸料装置,从而可实现上坝运输车辆从料场到坝面的全 程监 控 ,包括 : 6 4 ( 1 )料场料源匹配动态监测及报警; ( 2 )各分 区 不 同来 源 的 各 种 性
7、 质料 源 的上 坝 强 度 统计 ; ( 3 )各分 区 不 同来 源 的 各 种性 质 料 源 的上 坝 方 量 统计 ; ( 4 )道路行车密度统计,各工作面车辆优化调度; ( 5 )车辆信息及空满载监视 ; ( 6 )车辆运输上坝 三维 动态 监视 。 上坝运输过程实时监控系统界面见图 2 。 图 1 面板堆石 坝填筑碾压过程 实时监控 系统界面 图 图 2 上 坝运输过 程 实时监控 系统界面 图 2 4 大坝施工信息现场 P D A采集 系统 P DA采 集系统主要实现 如下 功能 : ( 1 )现场 试验 数据( 试坑 试验 )与 现场 照 片 的 P DA 采集,包括整个施工期
8、 内的所有试坑和附加质量法信息 ( 包括监理 、施工单位两方数据) 。 ( 2 )坝料 、料场、运输车辆等信息的 P DA采集。 ( 3 )现场采集与分析数据通过 P D A无线传输至系统 中心数据库,以备后续应用。 ( 4 )P D A主要 采集 施工 过程 中的临 时变 动数 据 ,相 对固定的信息通过 I E客户端输入。 2 5 数字大坝填筑质量监控系统运行流程 ( 1 )上报碾压规划 和运输车辆规划 。测量 人员在现场 将碾压仓号范围测出,并将碾压范围规划上报监理审核 , 审核通过后录入系统 ;现场调度人员将拟上料车辆信息 上报监理 ,审核通过后录入 系统。 ( 2 )开仓。规划录入结
9、束后,经现场监理审核通过具 备上料条件后 ,车辆运输规划生效 ,开仓上料;上料完 成,经现场监理审核通过具备碾压条件后,碾压规划生 效 ,开始碾压 。 ( 3 )监控 。上料开始后应用 上坝运输过程 实时监控系 统进行监控 管理 ,碾 压 开始 后 ,应 用 填筑 碾压 过 程实 时 监控系统进行监控 管理 。 ( 4 )收仓 。碾压完成后 ,达 到规 定的监控指标后 ,经 现场监理审核通过 后收仓 。 3 数字大坝填筑质量监控 系统运行状况与 分析 混凝土面板 堆石 坝填 筑碾 压过 程实 时监 控 系统 和上 坝运输过程实时监控系统分别 于 2 0 1 1年 8月 1 6日和 2 0 1
10、1 年 8月 3 1日启 动试运行 ,2 0 1 1 年 1 0月 2 7日,系统 顺利通过初期 验收 ,开始 正式 运 行 。试 运行 和 正式 运行 期间 ( 截止 2 0 1 2 年 1 2月 3 1日) ,大坝填筑碾压过程实时 监控系统监控了 1 4 7 6 8 1 5 8 3 4 m高程总共 1 0 6 2 个仓面 的填筑碾压过程;上坝运输过程实时监控系统完整监控 了 1 4 8 4 4 1 5 8 3 4 m高程总共 1 0 3 2个仓面的上坝运输 过程 ;大 坝施工 现场 P D A采 集 系统 于 2 0 1 1年 9月 1日 启动运行 ,期间共采集了 9 1 0条试坑法试验检
11、测数据、 4 0 3 1 条附加质量法检测数据和 5 2 5 条安全检测数据。三 大 系统运行 正常 ,从 运行结 果看 ,基 本达 到 了系统 目标 要求 。 3 1 仓面碾压遍数监控与分析 2 0 1 1年 8月 1 6日至 2 0 1 2年 1 2月 3 1日,数 字大 坝 系统共 监控 下 游 堆 石 排水 区 ( 3 D) 、主堆 石 区下 部 ( 3 B D)和垫层过渡区 ( 2 A、3 A)施工仓面 1 0 6 2个,其 中全程监控施工仓面 1 0 4 1 个 ,所有全程监控的施工仓面 中,碾压标准遍数及以上 区域所占比例最低为 9 0 O 2 , 最高 为 9 9 9 2 ,平
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