顏東福

（歐陽海灌區(qū)水利水電工程管理局 衡陽市 421800）

1 工程概述

涔天河水庫位于湖南省江華瑤族自治縣境內(nèi)，1960年為急于解決瀟水兩岸的灌溉和木材流放問題，同時控制不淹沒江華瑤族自治縣原縣城所在地水口鎮(zhèn)為前提，將規(guī)劃的高壩方案降為低壩方案，并于1970年9月建成蓄水，大壩正常蓄水位254.26 m，最大壩高46m。涔天河水庫擴建工程擴建后最大壩高114m，壩長328m，壩頂寬10m ，大壩上、下游壩坡比1∶1.4，壩頂高程324m，正常蓄水位313 m。大壩工程采用鋼筋混凝土面板堆石壩，總土石方工程量為土石方開挖67.6萬m3，石方填筑305萬m3。填料采用全幅縱向水平分層方法攤鋪鋪料，厚度80cm，采用26t單鋼輪壓路機沿平行于壩體軸線進行條帶搭接碾壓，碾壓方式為強振、弱振、靜電相結(jié)合，最大工作時速不超過3km/h。為保證碾壓質(zhì)量，采用麥斯泰格（北京）工程技術(shù)發(fā)展有限公司提供的Trimble連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)。

2 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)簡介和應(yīng)用

2.1 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)簡介

2.2 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)施工方式的比較分析

（1）傳統(tǒng)碾壓施工方式存在的不足。目前，大壩土石壩碾壓在壓路機作業(yè)過程中主要依賴機手的操作經(jīng)驗，所以容易造成漏壓、過壓的情況出現(xiàn)，壓實質(zhì)量難以得到保證，而且事后的地質(zhì)勘察點和密度抽檢點間距大，無法有效地檢測到地下潛在的漏洞。

（2）常規(guī)檢測方式的缺陷。常規(guī)檢測點密度小，以點代面，不能準確反映整個作業(yè)面的壓實度；常規(guī)檢測是事后檢測，不能定時控制碾壓過程中的施工質(zhì)量；常規(guī)檢測過程中人為誤差較大,導致檢測結(jié)果不能真實反映作業(yè)面壓實度。

（3）連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)的特點。連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)著眼于壓實過程控制，實時顯示作業(yè)道路的壓實狀況，完全無需憑猜測和施工經(jīng)驗，該系統(tǒng)提供全面的壓實信息，降低了核子密度計等傳統(tǒng)現(xiàn)場壓實工具的使用頻率，降低了成本開銷。連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)是第一個為施工單位提供實時道路表面壓實信息解決方案的衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS接收機和強大的天寶機械控制系統(tǒng)軟件，將天寶3D機械控制擴展至土壤和材料表面的壓實施工作業(yè)上。

（4）連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)施工方式的對比分析（附表）。

附表 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)施工方式的對比

2.3 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)元件組成

（1）CM310壓實傳感器。CM310壓實傳感器測量和記錄壓輪的振幅和頻率。其內(nèi)部的固態(tài)微處理器實時處理鋼輪采集的數(shù)據(jù)信息，生成可以反映壓實度值的CMV值，引導機手對大壩壓實狀況實時監(jiān)控。安裝在壓輪的中心位置。

（2）MS990GPS接收機。MS990智能接收機集成GPS、GLDNASS信號接收定位功能于一體，廣泛用于GCS900機械控制系統(tǒng)的產(chǎn)品。MS990設(shè)計便攜、靈活，即使在嚴酷的施工環(huán)境下仍可提供高精度的定位信息。安裝在機頂，便于接收GPS信號。

（3）LB400光棒。光棒LED燈泡發(fā)出的顏色和個數(shù),對應(yīng)了實際施工數(shù)據(jù)與設(shè)計數(shù)據(jù)的偏差。安裝的方式表明了相應(yīng)位置的引導信息，垂直安裝的光棒對應(yīng)了垂直方向上壓輪高程偏差信息，水平安裝的光棒對應(yīng)壓輪引導點相對于水平引導線的偏差信息。安裝在駕駛室內(nèi)部前擋風玻璃上。

（4）SNR410數(shù)傳電臺。設(shè)計堅固耐用，可實現(xiàn)雙頻段的無線數(shù)據(jù)通信，將接收基站傳遞的差分信號傳遞給控制箱，解算后實現(xiàn)RTK差分定位。安裝在機頂、便于電臺信號接收。

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（5）CB430控制箱?？刂葡渑鋫淞藦姶蟮膽?yīng)用軟件，符合人性化應(yīng)用的用戶界面。實時顯示壓路機動態(tài)位置和路基壓實情況，引導駕駛員精準施工。安裝在駕駛室是里面、駕駛員的右手邊，便于操控。

（6）打印機。為便于施工管理，系統(tǒng)配置了外置打印機（內(nèi)置可充電電池），每次施工完成后可以將施工區(qū)域碾壓狀況打印到紙上，便于觀看。

2.4 連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)管理和應(yīng)用流程

（1）流程圖。針對碾壓數(shù)據(jù)的管理見流程圖（附圖）。

流程圖可以清楚地了解到施工單位和監(jiān)理單位在碾壓數(shù)據(jù)管理方面的職責。每個填筑單元碾壓完成后，壓實系統(tǒng)數(shù)據(jù)報告和原始數(shù)據(jù)必須作為單元驗收資料之一進行備份。

附圖 流程圖

（2）單元碾壓現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。工程部人員根據(jù)碾壓施工設(shè)計要求將目標碾壓遍數(shù)、目標厚度、目標CMV值、行駛速度等參數(shù)設(shè)置到壓實系統(tǒng)中并告知機手；機手嚴格按照碾壓設(shè)計參數(shù)要求，根據(jù)壓實系統(tǒng)的引導進行碾壓；單元碾壓完成后工程部人員現(xiàn)場查看壓實系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)是否滿足要求，不滿足區(qū)域要求機手進行補壓；單元碾壓完成后工程部人員將數(shù)據(jù)拷貝回來并交給安質(zhì)部數(shù)據(jù)處理人員；安質(zhì)部人員負責數(shù)據(jù)的備份及處理，并按照業(yè)主的要求定期提交數(shù)據(jù)及處理報告。單元碾壓完成后現(xiàn)場監(jiān)理查看壓實系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)是否滿足要求，不滿足區(qū)域要求則施工方進行補壓。業(yè)主進行單元碾壓現(xiàn)場數(shù)據(jù)抽查。

（3）目標CMV取值。試驗室人員進行單元常規(guī)檢測，指出質(zhì)量合格區(qū)域作為目標CMV取值區(qū)域，并提供該區(qū)域常規(guī)檢測值；機手按要求駕駛機器在取值區(qū)域碾壓一遍采集數(shù)據(jù)；工程部人員根據(jù)壓實系統(tǒng)自動計算數(shù)值確定目標CMV值；填料發(fā)生變化時工程部人員要重新布置目標CMV取值工作。

（4）薄弱區(qū)域檢測。工程部人員根據(jù)壓實系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)找出薄弱區(qū)域并記錄薄弱區(qū)域中心點位置坐標，要求試驗室人員首先在薄弱區(qū)進行檢測；試驗室人員對薄弱區(qū)域進行檢測并提供檢測結(jié)果給工程部人員；若壓實系統(tǒng)顯示的薄弱區(qū)域經(jīng)常規(guī)檢測合格，則說明其他區(qū)域也合格。經(jīng)過多個單元驗證后，可分析CMV值并進行目標值調(diào)整。

（5）常規(guī)檢測與CMV值對比數(shù)據(jù)采集。工程部人員在每個單元常規(guī)檢測時記錄下檢測點位置坐標、檢測日期等信息；試驗室人員完成檢測后向工程部人員提供檢測結(jié)果；工程部人員將檢測點位置坐標、檢測日期、檢測結(jié)果等整理成表格后轉(zhuǎn)給安質(zhì)部數(shù)據(jù)處理人員；安質(zhì)部數(shù)據(jù)處理人員根據(jù)表格中檢測點的位置等信息在壓實系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)中找出對應(yīng)的CMV值并添加到表格中；安質(zhì)部人員負責上述對比數(shù)據(jù)的備份，并按照業(yè)主的要求定期提交。

（6）常規(guī)檢測與CMV值對比分析。安質(zhì)部人員將常規(guī)檢測和CMV值對比數(shù)據(jù)收集齊后，剔除不合理數(shù)據(jù)并用數(shù)學軟件對兩組值進行相關(guān)性分析，得出結(jié)論；經(jīng)過足夠次數(shù)的相關(guān)性分析后，安質(zhì)部人員要找到最理想的目標CMV值并將該值告知工程部人員指導現(xiàn)場碾壓；安質(zhì)部人員負責對比分析結(jié)果的備份，并按照業(yè)主要求定期提交該資料。

（7）單元碾壓數(shù)據(jù)處理。安質(zhì)部人員按要求及時使用數(shù)據(jù)處理軟件對單元碾壓數(shù)據(jù)進行處理，并制作每個單元數(shù)據(jù)處理結(jié)果報告，將報告作為單元驗收資料中的一部分提交給監(jiān)理和業(yè)主；在數(shù)據(jù)處理過程中，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場碾壓有不合格的情況（如漏壓、遍數(shù)不夠等），必須及時通知工程部人員責令現(xiàn)場進行補壓；補壓完成后工程部人員將補壓數(shù)據(jù)拷回交給數(shù)據(jù)處理人員與之前數(shù)據(jù)進行合并處理。監(jiān)理方根據(jù)施工方提交常規(guī)檢測結(jié)果、壓實系統(tǒng)記錄的碾壓原始數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理報告等單元驗收資料對填筑單元的碾壓情況進行判定，各參數(shù)合格后方可允許下一層填筑。

（8）單元碾壓結(jié)果的管控。工程部和安質(zhì)部的人員首先利用壓實系統(tǒng)記錄的過程信息進行單元碾壓結(jié)果自檢；自檢合格后方可向試驗室申請常規(guī)檢測；常規(guī)檢測合格后向監(jiān)理提交單元驗收資料；如遇到壓實系統(tǒng)故障或其他特殊原因造成的數(shù)據(jù)報告不合格而常規(guī)檢測合格的情況，施工方需向監(jiān)理方進行說明，并提交相關(guān)證明材料（如壓實系統(tǒng)故障單等）。監(jiān)理方對單元驗收資料進行判定，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)報告中的問題后，嚴格監(jiān)督施工方進行整改；壓實系統(tǒng)出現(xiàn)故障或現(xiàn)場遇到其他特殊原因?qū)е聣簩嵪到y(tǒng)不能正常記錄數(shù)據(jù)時，現(xiàn)場監(jiān)理要進行現(xiàn)場確認，并對壓實系統(tǒng)故障單等證明文件進行簽認。

3 各類工程因素對連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)的影響

（1）大壩填筑料級配要求。通過爆破試驗確定復雜條件下溪江石料場鉆爆參數(shù)，以獲取粒徑和級配符合設(shè)計要求及經(jīng)濟合理的壩體堆石料，以并通過現(xiàn)場碾壓試驗對原設(shè)計的壓實密度進行驗證，核定設(shè)計填筑標準。超徑石過多或級配不合格將嚴重影響大壩填筑壓實度。

（2）合理的壩體填筑參數(shù)。通過碾壓試驗,選用合適的壓實機械,確定達到設(shè)計填筑標準的壓實方法及壩體各區(qū)(主堆區(qū)、次堆區(qū)、過渡區(qū)、墊層區(qū))經(jīng)濟合理的施工參數(shù)（如鋪層厚度、碾壓遍數(shù)、加水量等），完善施工工藝和措施，確保壓實質(zhì)量。

（3）機械操作人員的影響。機械操作人員應(yīng)選用具有一定文化水平和專業(yè)素質(zhì)的熟練工人，經(jīng)培訓掌握連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)操作技術(shù)，要固定碾壓設(shè)備的操作機手，同時固定壓實機械的碾壓責任區(qū)域。

（4）壓實數(shù)據(jù)的處理人員的選用。必須選用熟練掌握計算機運用技術(shù)的水利工程專業(yè)技術(shù)人員，及時整理和處理壓實數(shù)據(jù)，并形成合格的數(shù)據(jù)成果報告。

（5）系統(tǒng)故障的影響。必須確?；鶞收镜墓╇娬?，否則導致碾壓數(shù)據(jù)錄入誤差。碾壓機械必須保證正常運行，出現(xiàn)系統(tǒng)故障、部件損壞、傳感器失靈等要及時修復，及時排除故障，正常情況下及時開機、關(guān)機和正常使用。

（6）GPS精度和電臺頻點的影響。選擇能滿足施工要求的GPS精度，選擇需要的頻點施工。不同的施工區(qū)域、不同的碾壓機械要選擇使用不同的頻段。

（7）復雜邊界條件的影響。復雜的邊界條件如不規(guī)則的岸坡、基坑等要用鑿巖機加以修整，大型壓路機不能到位的地方要用小型的靈活的碾壓機械補壓。

（8）天氣條件的影響。接收基準站一般要求選建在比較開闊的地帶，惡劣的天氣條件對GPS定位接收系統(tǒng)有較大的影響。

4 結(jié) 論

涔天河水庫擴建工程大壩填筑連續(xù)壓實過程控制系統(tǒng)的引入，解決了壩體填筑的平整度和壓實度等問題；過程控制有針對性地進行坑檢（過程控制系統(tǒng)只作為補充措施，不替代常規(guī)檢測），減少了傳統(tǒng)檢測的盲目性，保證了壓實質(zhì)量的均勻性；保證了大壩填筑質(zhì)量，降低了高壩變形風險；整個大壩填筑碾壓參數(shù)全過程記錄，可追溯；新技術(shù)的引進提高了人機效率，降低了能耗和排放。