馬洪琪

(華能瀾滄江水電有限公司，昆明 650214)

1 前言

糯扎渡水電站是瀾滄江中下游河段梯級(jí)規(guī)劃“二庫(kù)八級(jí)”電站的第五級(jí)，樞紐位于云南省普洱市和瀾滄縣境內(nèi)。工程以發(fā)電為主，兼有防洪和改善下游航運(yùn)等綜合利用任務(wù)。工程樞紐由攔河大壩、左岸開敞式溢洪道、左右岸泄洪洞及左岸地下引水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物組成。水庫(kù)正常蓄水位812 m，總庫(kù)容237.03億 m3，具有多年調(diào)節(jié)特性。電站裝機(jī)容量為5 850 MW(9×650 MW)。保證出力2 406 MW，多年平均發(fā)電量239.12億kW·h。

心墻堆石壩壩頂長(zhǎng)627.87 m，壩頂寬18 m，最大壩高為261.5 m，在同類壩型中居國(guó)內(nèi)之首、世界第三。

2 壩料特性及壩體結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[1]

2.1 土料試驗(yàn)

高心墻堆石壩對(duì)防滲土料的要求除防滲外，還必須有較好的力學(xué)性能，與壩殼堆石的變形能較為協(xié)調(diào)，減小壩殼對(duì)心墻的拱效應(yīng)，以改善心墻的應(yīng)力應(yīng)變，減少心墻裂縫的發(fā)生機(jī)率。糯扎渡大壩采用農(nóng)場(chǎng)土料作心墻料，大量地質(zhì)勘探資料及試驗(yàn)成果表明，天然土料的粗粒含量少，細(xì)粒及粘粒含量偏高，對(duì)于最大壩高達(dá)261.5 m的特高壩來(lái)說(shuō)，其壓縮性偏大，力學(xué)指標(biāo)偏低，為此決定往天然土料中摻加35%(重量比)的人工碎石，以改變土料性質(zhì)。大量試驗(yàn)研究表明，土料擊實(shí)后﹥5 mm的含量超過30%，力學(xué)性能得到了明顯改善，室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)為10-6cm/s量級(jí)。壓實(shí)試驗(yàn)成果表明，不同壓實(shí)功能對(duì)最大干密度、最優(yōu)含水率及細(xì)料壓實(shí)密度有顯著影響，2 690 kJ/m3擊實(shí)功能與1 470 kJ/m3擊實(shí)功能成果相比，提高擊實(shí)功能對(duì)提高摻礫土料的干密度和細(xì)料壓實(shí)密度效果明顯，壓縮變形明顯減少，滲透參數(shù)減少了一個(gè)量級(jí)，抗剪強(qiáng)度和應(yīng)力變形指標(biāo)有顯著提高，因此對(duì)高壩而言，宜采用2 690 kJ/m3擊實(shí)功能試驗(yàn)干密度作為土料的壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 壩體結(jié)構(gòu)優(yōu)化

壩殼堆石料的主要料源為工程開挖料，不足部分從料場(chǎng)開采。根據(jù)原巖的物理力學(xué)試驗(yàn)成果，建筑物開挖的弱風(fēng)化及其以下角礫巖和花崗巖，其干、濕抗壓強(qiáng)度均較高，為優(yōu)質(zhì)堆石料，適用于對(duì)石料要求較高的壩頂部位、壩殼外部及下游壩殼底部等壩體抗震和壩坡穩(wěn)定的關(guān)鍵部位，稱之為Ⅰ區(qū)堆石料;而建筑物開挖的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、微風(fēng)化T2m砂泥巖，為軟巖、中硬巖及硬巖的混合料，其強(qiáng)度稍低，可利用于壩殼內(nèi)部，稱之為Ⅱ區(qū)堆石料。具體分區(qū)為上游堆石壩殼615.0～656.0 m高程靠心墻側(cè)內(nèi)部區(qū)域設(shè)置堆石料Ⅱ區(qū)，656.0～750.0 m高程靠心墻內(nèi)側(cè)，視料源平衡設(shè)置堆石料Ⅱ區(qū)或堆石料Ⅰ區(qū)調(diào)節(jié)區(qū)，其外部為堆石料Ⅰ區(qū);下游堆石壩殼631.0～760.0 m高程范圍靠心墻側(cè)內(nèi)部區(qū)域設(shè)置堆石料Ⅱ區(qū)，其外部為水平寬度22.6 m的堆石料Ⅰ區(qū)。大壩的典型剖面見圖1。

圖1 大壩典型剖面Fig.1 A classical section map of dam

利用理論研究成果和創(chuàng)新，以大量試驗(yàn)研究和技術(shù)分析為依據(jù)，論證了上游壩殼內(nèi)部適當(dāng)部位采用部分軟巖堆石料是可行的;論證了壩體上游邊坡采用1∶1.9，下游邊坡采用1∶1.8 是合理的。并將可靠度分析理論引入土石壩穩(wěn)定分析中，首次采用確定性方法、可靠度分析方法及基于強(qiáng)度拆減有限元法綜合評(píng)價(jià)壩坡穩(wěn)定安全性，使評(píng)價(jià)更為客觀、可靠。在高心墻堆石壩上游區(qū)域選用部分軟巖堆石料，是糯扎渡高心墻堆石壩的創(chuàng)新，大大提高了開挖料的利用率，降低了成本，具有較高的推廣應(yīng)用價(jià)值。

2.3 土石料靜動(dòng)力本構(gòu)模型

2.3.1 靜力本構(gòu)模型

目前國(guó)內(nèi)土石壩應(yīng)力變形的計(jì)算分析中，得到較為廣泛應(yīng)用的本構(gòu)模型主要有鄧肯-張非線性彈性模型、沈珠江雙屈服面彈塑性模型、清華非線性解耦KG模型。3種模型各具特色，可互為驗(yàn)證，在對(duì)3種計(jì)算模型進(jìn)行總結(jié)、分析、對(duì)比的基礎(chǔ)上，首次提出了堆石體修正Rowe剪脹方程，從而改進(jìn)了沈珠江雙屈服面彈塑性模型體積變形的表示方法，使計(jì)算成果更為可靠。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比Fig.2 A comparison between calculation result＆testing result

2.3.2 動(dòng)力本構(gòu)模型

提出了量化記憶(sm)模型中參數(shù)隨應(yīng)變和圍壓變化的規(guī)律:

提出了采用非線性最小二乘法擬合動(dòng)力三軸試驗(yàn)結(jié)果以確定模型參數(shù)的方法:

將一維量化記憶模型中的“記憶點(diǎn)對(duì)”擴(kuò)展為偏平面上的“記憶面”，從而構(gòu)筑了多維量化記憶模型:

2.4 水力劈裂發(fā)生的物理機(jī)制

提出了在心墻中可能存在的滲水弱面以及快速蓄水過程中產(chǎn)生的滲透弱面為水力劈力發(fā)生的重要條件的論點(diǎn)，并通過模型試驗(yàn)加以驗(yàn)證。將彌散裂縫理論引入水力劈裂問題的研究中，與比奧固結(jié)理論相結(jié)合，推導(dǎo)和建立了用于描述水力劈裂發(fā)生和擴(kuò)展過程的有限元分析方法(見圖3)。

圖3 水力劈裂發(fā)生形成的張開裂縫Fig.3 Opening cracks caused by hydraulic fracturing

3 摻礫土料填筑質(zhì)量檢測(cè)方法研究

3.1 摻礫土料填筑工藝

農(nóng)場(chǎng)土料不同部位、不同深度的粗礫含量、粘粒含量差別較大，其壓實(shí)性能并不相同。為此規(guī)定土料開采應(yīng)采用立采法，使混合土料盡可能均勻，隨后運(yùn)到摻合場(chǎng)與人工碎石摻拌。摻合場(chǎng)共4塊，每塊約6 000 m2，按生產(chǎn)性試驗(yàn)的摻合比和工藝流程，將混合土料和人工碎石水平互層鋪攤成料堆，土料單層厚1.03 m，礫石單層厚0.5 m，一層鋪混合土料、一層鋪礫石料，堆土機(jī)平料，如此相間鋪3層，總高控制在5 m，用4 m3正鏟摻混3次后裝32 t自卸車上壩，后退法卸料，平路機(jī)平料鋪土厚度30 cm，采用20 t凸塊振動(dòng)碾碾壓10遍。

人工碎石摻量為35%(重量比)，最大粒徑為120 mm，要求5～100 mm含量占94%，摻礫土的礫石含量和含水量均在摻合場(chǎng)控制。摻礫土料含水率控制在最優(yōu)含水率-1%～+3%。

生產(chǎn)性試驗(yàn)挖試坑和挖槽檢測(cè)表明，上述工藝礫石分布均勻，鋪層之間無(wú)顯見接縫，壓實(shí)度、滲透系數(shù)和抗剪強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求。

3.2 摻礫土料質(zhì)量檢測(cè)方法研究

設(shè)計(jì)要求心墻防滲土料全料壓實(shí)度按普氏595 kJ/m3功能應(yīng)達(dá)到 100%，按修正普氏2 690 kJ/m3功能應(yīng)達(dá)到95% 以上?，F(xiàn)行規(guī)范要求對(duì)礫石土采用全料壓實(shí)度檢測(cè)，但對(duì)摻礫土料進(jìn)行全料擊實(shí)時(shí)，至少需采用φ300 m擊實(shí)儀，試驗(yàn)工作量大、時(shí)間長(zhǎng)，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度要求，因此需要研究一種既準(zhǔn)確又能快速檢測(cè)摻礫土料壓實(shí)度的方法。

工程經(jīng)驗(yàn)表明，如果土料粗粒含量＞30%，細(xì)料壓實(shí)度控制的計(jì)算壓實(shí)度會(huì)偏大，還可能出現(xiàn)細(xì)料壓不密實(shí)，且全料擊實(shí)干容重低于細(xì)料擊實(shí)換算的全料干容重現(xiàn)象[2]，因此應(yīng)同時(shí)采用全料擊實(shí)以提高壓實(shí)度計(jì)算準(zhǔn)確度，了解是否存在細(xì)料未被壓實(shí)現(xiàn)象。

糯扎渡大壩對(duì)摻礫土料的全料擊實(shí)特性、細(xì)料壓實(shí)度和質(zhì)量檢測(cè)方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究。對(duì)混合土料按 0%、20%、30%、40%、50%、60%、80%、100%共8種全料摻礫量，按595 kJ/m3、2 690 kJ/m3兩種擊實(shí)功能進(jìn)行試驗(yàn)。為此還專門研制了φ600 mm超大型擊實(shí)儀進(jìn)行全料擊實(shí)試驗(yàn)，與φ300 mm大型擊實(shí)儀等量替代法全料擊實(shí)試驗(yàn)和φ152 mm擊實(shí)儀將小于20 mm細(xì)料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，重點(diǎn)比較了全料與細(xì)料干密度、壓實(shí)度的關(guān)系，主要結(jié)論如下[3]:

1)摻礫土在原級(jí)配全料超大型與替代法全料大型擊實(shí)時(shí)，其最大干密度均隨摻礫量增加而呈先增后降的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在摻礫量80%處;相應(yīng)P20細(xì)料的干密度也隨著摻礫量的增加而呈先增后降的趨勢(shì)，峰值出現(xiàn)在摻礫量60%處。當(dāng)摻礫量大于60%時(shí)，摻礫碎石骨架效應(yīng)明顯，土料出現(xiàn)架空現(xiàn)象。

2)小型擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)，由于摻礫碎石顆粒較小，骨架效應(yīng)不明顯，摻礫土能夠被充分擊實(shí)，因此隨著摻礫量的增加，細(xì)料最大干密度呈持續(xù)增加趨勢(shì);其對(duì)應(yīng)的全料干密度也隨摻礫量的增加而增加(見圖4)。

3)在各擊實(shí)參數(shù)下，摻礫土最優(yōu)含水率均隨摻礫量的增加而降低。

4)由于摻礫碎石級(jí)配及擊實(shí)參數(shù)的差異，導(dǎo)致?lián)降[土原級(jí)配全料與替代法全料在2 690 kJ/m3功能下的擊實(shí)特性有所不同。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)摻礫量為0% ～30%時(shí)，2 690 kJ/m3功能下超大型擊實(shí)全料最大干密度略小于大型擊實(shí)全料最大干密度;當(dāng)摻礫量為40%～50%時(shí)，超大型擊實(shí)全料最大干密度與大型擊實(shí)全料最大干密度差異不大;當(dāng)摻礫量為60% ～100%時(shí)，超大型擊實(shí)全料最大干密度則大于大型擊實(shí)全料最大干密度(見圖5)。因此，當(dāng)摻礫量為50%以下時(shí)，采用2 690 kJ/m3功能大型擊實(shí)成果對(duì)摻礫土全料進(jìn)行質(zhì)量控制是合適的。

圖4 摻礫量與最大干密度關(guān)系Fig.4 Graph of gravel mixture amount vs.maximum dry density

圖5 超大型擊實(shí)儀與大型擊實(shí)儀最大干密度比較Fig.5 A Comparison of different MDD of super electric compaction device＆of large electric compaction device

5)在相同擊實(shí)儀下，采用595 kJ/m3功能所得到的最大干密度較2 690 J/m3功能所得到的最大干密度小，且相差較大。

6)當(dāng)摻礫料≤60%時(shí)，2 690 kJ/m3功能下超大型、大型擊實(shí)100%壓實(shí)度換算的細(xì)料干密度均大于595 kJ/m3功能下小型擊實(shí)的細(xì)料最大干密度，細(xì)料壓實(shí)度大于100%。在相同摻礫量下，大型擊實(shí)換算的細(xì)料干密度大于超大型擊實(shí)換算的細(xì)料干密度。

7)當(dāng)摻礫量約20% ～50%時(shí)，由小型擊實(shí)所得細(xì)料最大干密度計(jì)算出的全料干密度均小于超大型、大型擊實(shí)所得的全料最大干密度，即若按595功能小型擊實(shí)細(xì)料壓實(shí)度100%控制時(shí)，計(jì)算出的超大型、大型擊實(shí)全料2 690功能壓實(shí)度均大于100%。

8)綜上所述，采用2 690 kJ/m3功能大型擊實(shí)成果對(duì)摻礫土全料進(jìn)行質(zhì)量控制是合適的。

3.3 施工現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法

糯扎渡心墻摻礫土料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)全料壓實(shí)度按修正普氏2 690 kJ/m3功能應(yīng)達(dá)到95%以上，按普氏595 kJ/m3功能應(yīng)達(dá)到100%。用595 kJ/m3擊實(shí)功能對(duì)小于20 mm細(xì)料進(jìn)行三點(diǎn)法快速擊實(shí)試驗(yàn)，其壓實(shí)度應(yīng)達(dá)到98%。質(zhì)量控制時(shí)采用壓實(shí)度指標(biāo)，根據(jù)本工程特征，采用雙控法，即以細(xì)料擊實(shí)控制為主，以全料壓實(shí)度控制校核。

3.3.1 全料壓實(shí)度預(yù)控線法

由于糯扎渡大壩心墻摻礫土料中礫石最大粒徑達(dá)120 mm，用φ300 mm大型擊實(shí)儀三點(diǎn)擊實(shí)法確定全料最大干密度檢測(cè)填筑壓實(shí)度需用時(shí)8 h以上，不能滿足快速施工要求。為此，施工單位提出了摻礫土料全料壓實(shí)度預(yù)控線法。該方法利用摻礫石土料備料過程，在備料倉(cāng)中取多組混合土料摻入不同礫石進(jìn)行φ300 mm擊實(shí)儀擊實(shí)試驗(yàn)，確定某一施工時(shí)段內(nèi)摻礫土料最大干密度與礫石含量的關(guān)系曲線并取其平均線作為預(yù)控線，填筑碾壓后根據(jù)坑測(cè)干密度和礫石含量與預(yù)控線對(duì)照計(jì)算全料壓實(shí)度。該方法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)時(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單，所得到的壓實(shí)度代表了土料的整體性能，并在一定程度反映了土料性質(zhì)的變化。該方法的前提是假定在某一較短施工時(shí)段內(nèi)，混合土料開采自同一區(qū)域，經(jīng)開采、摻拌、鋪料等工序混合多次后，混合土料性質(zhì)已基本均勻，此時(shí)影響摻礫土料最大干密度的主要因素是礫石含量，可按不同含礫量相應(yīng)的最大干密度計(jì)算壓實(shí)度。全料壓實(shí)度預(yù)控線法采用填筑碾壓前對(duì)土料開展φ300 mm的儀器替代法全料擊實(shí)試驗(yàn)以確定土料的預(yù)計(jì)最大干密度。當(dāng)土料較為均一時(shí)，其檢測(cè)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)擊實(shí)試驗(yàn)全料壓實(shí)度控制法相同，由于現(xiàn)場(chǎng)碾壓只需挖坑檢測(cè)碾壓干密度，檢測(cè)時(shí)間大大縮短，效率較高，優(yōu)勢(shì)明顯。但當(dāng)土料性質(zhì)不均勻時(shí)，存在確定預(yù)控線所用試驗(yàn)土料與現(xiàn)場(chǎng)挖坑檢測(cè)土料擊實(shí)特性的差異，從而影響檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.3.2 全料壓實(shí)度雙控法

全料壓實(shí)度控制是在室內(nèi)進(jìn)行全料擊實(shí)試驗(yàn)得到全料最大干密度，現(xiàn)場(chǎng)直接用試坑干密度進(jìn)行全料壓實(shí)度計(jì)算。根據(jù)中心試驗(yàn)室和施工單位兩方對(duì)糯扎渡大壩不同土料進(jìn)行的摻礫土料 φ600 mm擊實(shí)儀全料和φ300 mm擊實(shí)儀等量替代法全料595 kJ/m3、2 690 kJ/m3兩種擊實(shí)功能擊實(shí)試驗(yàn)成果對(duì)比，595 kJ/m3功能下，不同礫石含量φ600 mm全料擊實(shí)與φ300 mm等量替代法全料擊實(shí)最大干密度差值在-0.02～0.07 g/cm3之間，最優(yōu)含水量總體上全料擊實(shí)低于等量替代法全料擊實(shí)，摻礫量小于60%時(shí)，替代法全料擊實(shí)最大干密度略低于全料擊實(shí)最大干密度，其差值小于2.5%，最優(yōu)含水量差值在1個(gè)百分點(diǎn)內(nèi);2 690 kJ/m3功能下，其規(guī)律與上述試驗(yàn)成果基本一致。

從現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的精度要求來(lái)看，對(duì)摻礫土料全料三點(diǎn)擊實(shí)法檢測(cè)土料壓實(shí)度時(shí)，以2 690 kJ/m3功能為控制標(biāo)準(zhǔn)，可采用φ300 mm等量替代法全料擊實(shí)試驗(yàn)確定填土的最大干密度;以595 kJ/m3功能為控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用φ300 mm等量替代法全料擊實(shí)試驗(yàn)確定填土的最大干密度時(shí)，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)宜適當(dāng)提高。

最終確定現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)采用試坑內(nèi)小于20 mm的細(xì)料用φ152 mm擊實(shí)儀進(jìn)行三點(diǎn)快速擊實(shí)，功能為595 kJ/m3，細(xì)料壓實(shí)度應(yīng)大于98%，試驗(yàn)過程只需1 h，可滿足施工進(jìn)度要求。每周用φ300 mm大型擊實(shí)儀等量替代法擊實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行復(fù)核，每月用φ600 mm超大型擊實(shí)儀進(jìn)行全料2 690 kJ/m3擊實(shí)功能95%壓實(shí)度的復(fù)核檢測(cè)?，F(xiàn)場(chǎng)含水率可按細(xì)料檢測(cè)，其合適范圍為最優(yōu)含水率的-3% ～+1%。

3.3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果

心墻摻礫土料在2009年4月29日前鋪層厚度為30 cm，以后調(diào)整為27 cm。30 cm厚填筑質(zhì)量檢測(cè)共150組，碾后顆分 ＞20 mm顆粒含量平均27.5%;碾后顆分＞5 mm顆粒含量平均36.7%;碾后顆分 ＜0.074 mm顆粒含量平均36.3%，細(xì)料壓實(shí)度平均99.2%，顆粒級(jí)配總體處于設(shè)計(jì)控制線。考慮到糯扎渡心墻堆石壩壩高261.5 m，心墻填筑質(zhì)量至關(guān)重要。為了提高一次合格率，決定鋪料厚度調(diào)整為27 cm，對(duì)填筑質(zhì)量檢測(cè)共計(jì)2 000組，碾壓顆分總體上與30 cm鋪層相當(dāng)，細(xì)料壓實(shí)度平均達(dá)100.17%，含水量控制及壓實(shí)質(zhì)量良好。

3.3.4 復(fù)合試驗(yàn)成果

大壩固定斷面每隔10 m層高，對(duì)各填筑料進(jìn)行一次現(xiàn)場(chǎng)室內(nèi)物理力學(xué)試驗(yàn)。心墻料干密度為1.90～2.02 g/cm3，平均含水率為9.1% ～14.3%，大于設(shè)計(jì)參考干密度1.90 g/cm3。固結(jié)試驗(yàn)成果，飽和狀態(tài)下各斷面7組固結(jié)試驗(yàn)平均壓縮模量為35.33～64.00 mPa，最大垂直壓力(5.0 mPa)下的軸向變形為5.9% ～11.8%。滲透試驗(yàn)的系數(shù)i×10-6～i×10-7cm/s。

4 施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)[4]

糯扎渡大壩填筑總量共3 365.7萬(wàn)m3，其中心墻防滲料468.42萬(wàn)m3，壩體斷面有8種壩料，12個(gè)分區(qū)，按施工規(guī)劃分Ⅸ期填筑，施工程序復(fù)雜，質(zhì)量要求高。

為解決常規(guī)質(zhì)量控制手段受人為因素干擾大、管理粗放、難以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工質(zhì)量精準(zhǔn)控制的情況，華能瀾滄江水電有限公司會(huì)同天津大學(xué)、昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，以產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的方法，融合水利水電工程科學(xué)、先進(jìn)工程測(cè)量科學(xué)、電子與通信工程科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多個(gè)交叉學(xué)科的先進(jìn)理論和技術(shù)，深入研究高心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)，研究開發(fā)了一種具有實(shí)時(shí)、在線、自動(dòng)、高精度等特點(diǎn)的高心墻堆石壩施工質(zhì)量監(jiān)控的新技術(shù)，以保證工程優(yōu)質(zhì)并長(zhǎng)期安全運(yùn)行。下面簡(jiǎn)要介紹主要技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容。

4.1 填筑碾壓質(zhì)量GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)與反饋控制

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)碾壓機(jī)械運(yùn)行軌跡，自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄碾壓機(jī)械的行車速度、碾壓遍數(shù)、激振力、壓實(shí)厚度，通過GPS、GPRS和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，將施工信息輸入現(xiàn)場(chǎng)分控站和控制中心。自主研發(fā)了碾壓過程信息實(shí)時(shí)自動(dòng)采集PDA技術(shù)，當(dāng)填筑過程鋪料厚度超過規(guī)定，或有漏碾、超速、激振力不達(dá)標(biāo)時(shí)，PDA即報(bào)警提示施工管理人員和質(zhì)量監(jiān)理人員，以便及時(shí)糾偏。開發(fā)了碾壓過程實(shí)時(shí)監(jiān)控的高精度快速圖形算法，實(shí)時(shí)計(jì)算和顯示各項(xiàng)碾壓參數(shù)，為及時(shí)進(jìn)行挖坑檢測(cè)提供依據(jù)，提高了一次檢測(cè)合格率。

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，2010年數(shù)字大壩系統(tǒng)共監(jiān)控堆石料碾壓8遍的合格率占98.6%，心墻料碾壓10遍的合格率為97.5%。GPS監(jiān)控的心墻壓實(shí)度均值為99.89%，三點(diǎn)快速擊實(shí)檢測(cè)平均壓實(shí)度為99.48%，兩者成果非常接近。

4.2 料場(chǎng)料源及上壩運(yùn)輸實(shí)時(shí)監(jiān)控

糯扎渡大壩壩體斷面有8個(gè)壩料分區(qū)，分散于5個(gè)料場(chǎng)，每個(gè)料場(chǎng)與相應(yīng)的堆石分區(qū)相匹配，為防止卸料錯(cuò)誤，對(duì)上壩運(yùn)輸車輛安裝車載GPS定位設(shè)備，從而可實(shí)現(xiàn)上壩運(yùn)輸車輛從料場(chǎng)到壩面的全程監(jiān)控，依靠PDA信息采集技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了料源與卸料分區(qū)的匹配性，以及上壩強(qiáng)度和道路行車密度的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，為確保上壩料的準(zhǔn)確性和現(xiàn)場(chǎng)合理組織施工以及運(yùn)輸車輛優(yōu)化調(diào)度提供了依據(jù)。

4.3 提出了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)字大壩系統(tǒng)集成技術(shù)

建立了高心墻堆石壩數(shù)字大壩系統(tǒng)集成模型，構(gòu)建了基于施工實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)字大壩技術(shù)體系，提出了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下工程綜合信息可視化集成技術(shù)，解決了具有數(shù)據(jù)量大、類型多樣、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)的工程動(dòng)態(tài)信息集成的難題，實(shí)現(xiàn)了大壩建筑各種工程信息的綜合集成，為大壩施工驗(yàn)收、安全鑒定及運(yùn)行管理提供了支撐平臺(tái)，該系統(tǒng)共有10大功能模塊，集成質(zhì)量、安全、進(jìn)度、地質(zhì)、灌漿及滲控工程等動(dòng)態(tài)綜合信息，為工程決策與管理、大壩安全運(yùn)行與健康診斷等提供全方位的信息支撐和分析平臺(tái)。

5 結(jié)語(yǔ)

糯扎渡高心墻堆石壩首次采用在天然土料中摻加35%的人工碎石，既滿足抗?jié)B要求，又提高了心墻土料的力學(xué)性能，并提出了簡(jiǎn)單而有效的摻礫土心墻的填筑工藝。系統(tǒng)研究了摻礫土料質(zhì)量檢測(cè)方法，創(chuàng)新性地開發(fā)了φ600 mm超大型擊實(shí)儀進(jìn)行全料擊實(shí)試驗(yàn)，并與φ300 mm大型擊實(shí)儀等量替代法全料擊實(shí)試驗(yàn)和φ152 mm細(xì)料擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，提出了施工質(zhì)量檢測(cè)以壓實(shí)度為控制指標(biāo)，采用雙控法，即在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)細(xì)料進(jìn)行三點(diǎn)法快速擊實(shí)，在試驗(yàn)室進(jìn)行全料壓實(shí)度復(fù)核，既滿足了快速施工的要求，又提高了壓實(shí)度計(jì)算的準(zhǔn)確度，為高心墻堆石壩質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量控制方法提供了依據(jù)。在大壩施工質(zhì)量控制中，首次采用GPS技術(shù)，對(duì)大壩填筑碾壓的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)、在線、自動(dòng)監(jiān)控和信息反饋，使施工質(zhì)量更加真實(shí)可靠，減少返工，為高心墻堆石壩施工質(zhì)量檢測(cè)提供了一條新途徑，實(shí)現(xiàn)了又好又快的建設(shè)目標(biāo)。糯扎渡大壩2009年填筑820萬(wàn)m3，2010年填筑1 153萬(wàn)m3，平均月填筑強(qiáng)度82.2萬(wàn)m3，平均月上升高度7.5 m，預(yù)計(jì)可提前一年發(fā)電，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

糯扎渡大壩的創(chuàng)新性成果為我國(guó)將要建設(shè)的一批300 m級(jí)高心墻壩提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，是我國(guó)大型水利水電工程質(zhì)量控制手段的重大創(chuàng)新。

[1]華能瀾滄江水電有限公司，等.糯扎渡高心墻壩壩料特性及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究課題研究報(bào)告[R].2006，5.

[2]Robert B Jansen.Earthfill Constiuction，Adranced Dams Engineering for Desing，constiuction，and Rhabilitation[R].1988.

[3]中國(guó)水電顧問集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.心墻堆石壩摻礫土料壓實(shí)特性、壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)及填筑質(zhì)量檢測(cè)方法研究報(bào)告[R].2010，11.

[4]天津大學(xué)，等.高心墻堆石壩施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)及工程應(yīng)用研究報(bào)告[R].2010，4.