实时监控系统在大坝填筑施工中的应用分析研究

实时监控系统在大坝填筑施工中的应用分析研究

邱恒超,季伟

1.云南禹润水利水电勘测设计有限公司 云南 楚雄 675000

2.大姚县水务局 云南 楚雄 675000

摘要：随着我国经济水平和科学技术的不断提升，水利工程项目数量以及建设规模不断增加。在水利工程大坝填筑施工中，为确保材料的充分利用，控制造价成本，在大坝建设中需要对当地的条件加以全面分析，明确大坝填筑施工中的关键点，推动大坝填筑施工技术的有效应用。大坝填筑施工中，使用监控系统对整个填筑过程进行实时监测，实时监控系统的应用对整个工程建设质量具有重要影响。本文主要对实时监控系统在大坝填筑施工中的应用进行研究，仅供参考。

关键词：实时监控；大坝；填筑；应用

引言

大坝枢纽工程为水利枢纽建设的核心工程，大坝填筑施工过程质量应处于受控状态。在水利枢纽工程大坝填筑施工中，采用实时监测系统，对填筑碾压过程中碾压机的运行轨迹、速度、运行时间、激振力等参数进行实时采集记录，针对实施过程中的记录数据进行研究分析，采取针对性措施指导作业，确保施工过程质量受控。

1大坝填筑施工技术概述

1.1坝体填筑施工

坝体填筑的原则为需要在岸坡处理、坝基处理、相应位置趾板的混凝土浇筑处理结束后进行，但因为考虑汛期要求，施工工期较为紧迫，因此，基坑截流之后，通常除前期的趾板区、坝后水堰施工区存在干扰因素，其余区域的覆盖层按照施工设计要求进行相应的处理之后便可组织施工。通过流水作业方式将整个坝体施工划分为多个施工项目，各个单元施工过程中做好填筑测量控制、卸料洒水、坝料运输、摊铺平整以及动碾压各道工序，确保各项单元工序连续作业，单元间需要借助灰线设置标志避免出现漏压、超压情况。

1.2测量控制

基面验收合格之后，按照设计相关要求测量并确定填筑区交界线，撒石灰线做好标识，垫层的上游边线选择竹桩吊线加以控制，两岸的岩坡应当标注桩号与高程。垫层的上游边线过渡层、垫层的交界线；主堆石区、过渡层的交界线，各层上升需要做好测量放样，主交界线和次交界线的下游边线可以适当地放宽至二层、三层，一次施工沉降量控制应当以坝体断面作为基准，因为考虑到沉降后将对坝体的外形尺寸以及高程造成严重影响，因此，需要按照设计要求坝顶高程确定沉降高程，进行坝体填筑需要预留坝高0.5%~1.0%沉降超高。

1.3坝料摊铺

填筑施工通常由填筑区最低点进行，铺料的方向应当平行坝轴线，过渡料、垫层料、小区料、沙砾料、边坡料采取后退法卸料，压缩区料、次堆石、主堆石采取进占法自卸。卸料后借助推土机将铺料摊铺平整，在摊铺时需要使用挖土机将超径石、分离料加以处理。过渡层、垫层料通过人工方式进行整平，各层铺料摊铺结束后需使用水准仪对铺料厚度进行检查，保证厚度符合设计要求。

1.4洒水、压实

通常情况下，在水利工程大坝填筑施工中洒水方式包括坝外加水和坝面加水两种，在实际的施工作业中应当根据实际情况选择相应的施工方式。洒水作业的主要目的是对石料进行充分湿润，便于使用振动碾通过激振力促使石块相关接触，击碎石料棱角减小孔隙率，之后填筑细料，提升碾压密实度，根据碾压测试结果确定洒水量。过渡料、垫层料压实通常情况下采取自行振动碾进进退错距法进行，沙砾料、主堆石料、次堆石料的碾压，通常情况下选用牵引振动方式进行。进行振动碾时通常沿着坝轴线的平行方向开展，在靠近岸坡道路边坡位置应当适当增加顺向的碾压，同时借助振动夯加强对主堆石料、次堆石料的碾压程度。在使用进退错距方式进行碾压时，错距通过振动碾的碾子宽度、碾压遍数控制，如果碾子的宽度是2m，碾压的遍数是8，则错距为25cm，对于坝坡接触位置无法使用大型机械设备进行施工的区域，需要使用手扶形式的振动碾、振动夯进行碾压。

2实时监控系统在大坝填筑施工中的应用

2.1系统主要内容

在大坝施工的关键环节，以往填料碾压夯实过程基本都是由施工单位、监理单位、技术人员进行现场施工过程监督执行并作纸质记录，施工完成后进行取样检验监测，由于人为因素较多，无法实现可控性。在计算机监控系统、信息传感采集发展前提下，本次采用的在线监控系统主要针对施工过程中填筑料进行碾压夯实的关键环节，建立一套碾压过程实时数据采集、记录系统，并对采集数据进行分析。

2.2碾压机的动态监控

（1）对碾压机运行进行动态采集、监测，包括运行行程轨迹、运行实时速度、碾压及振动状态、压实度参数等。（2）采集的数据进行上传，进行系统自动计算统计工作面碾压遍数、有效碾压的实际错距、实时的压实厚度数据、压后的高程及压实度信息统计入库等。（3）将采集数据、分析统计状况在计算机上位平台进行显示、存贮，并在系统施工数字地图上呈现。

2.3质量控制指标预报警

（1）运行状态的故障报警包括运行速度异常、激振力数据不达标、有效碾压遍数不达标、压实度数据不满足要求等，在系统设置参数超过设计标准时，自动发送报警信息并进行报警显示提示。（2）运行的实时报警信息同时发送给机械设备操作人员及施工、管理人员，在上位系统监控计算机终端上提示，以便管理人员及时发出指示。（3）系统报警信息写入工作状态异常数据库，备查、备案。

2.4报表输出

既定施工单元工程施工结束后，输出本单元的质量图形报表，报表包括但不限于实时监测记录的轨迹图、本单元工作过程行车速度和激振力状况分布图、碾压夯实遍数图、本单元的压实厚度图和压实高程图，输出的报表组成本单元工程质量控制材料的辅助材料，作为质量验收相关材料重要组成部分进行存档备查。

2.5在线监控与历史查询

本系统可在上位计算机监控中心对面板堆石坝碾压施工情况进行在线监控及历史数据查询，将各分单元数据、报表以及所有施工记录信息报表保存至系统的上位数据库，为项目施工过程资料备案及类似工程提供数据参考。

2.6监控系统执行流程

根据项目具体施工实际状况，在项目实施过程中参与各单位派出专业技术人员进驻分控站现场工作，施工单位专业人员负责具体施工及设备运行维护。以施工仓面为主要监控单元、以布置于施工现场的系统分控站为监控操作地点、以现场质量管控人员为系统反馈信息接收方，根据信息系统运行状况指导现场施工作业，构建监控系统执行流程。

2.7现场工作流程

（1）项目施工单位制定施工计划，并报送工作计划至监理公司审批;项目监理方在审核确认后，在系统中创建碾压施工仓面。（2）再经各方技术审议后，项目施工单位申请开仓;监理单位审查合格具备条件后，签署同意开仓施工指令。（3）单元工程施工结束，生成图形报告及后台施工过程数据。经各方专业人员审核符合要求的，施工单位申请关仓，监理检查合格后进行关仓。

2.8监控系统建设运行

监控系统实施方案经监理单位组织评审批复后，立即开始监控系统建设工作，系统建设完成后，施工单位组织对各相关单位人员进行培训，经过22天的试运行，能够顺利实现各项监控功能，满足质量控制要求后监控系统正式投入使用。系统从运行到大坝填筑完成停止，监控系统累计服务天数达200天。

结束语

通过在线监测系统在大坝填筑施工过程中的使用，明显提高了关键施工环节管理水平，实现了施工过程可视化管理、过程质量可控以及施工过程数字化、信息化管理。可明显减少施工过程的纸质记录、人工统计分析，降低了施工劳动强度，实现了管理过程数字化、可视化，施工过程资料完整化。

参考文献

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