基于gps的面板堆石坝监测与填筑质量控制研究

1、工程技术基于GPS的面板堆石坝监测与填筑质量控制研究陈连军(汉江水电开发有限责任公司，湖北丹江口442700)H奄耍】随着我国西部大开发惟幕的拉开及大量基础建设项目的启动，GPS定位教书基于监澍精度高、琨测时问短、浸B站问无需通视、全，天候作业以反操作简便等诸多优点。应用市场前景极为广阔。本文比较详细地介绍了目前运用于GPS的面板堆吞埂质量和移位监测的系统主要站构组成、功能原理以强技术特点。GPS实时监控系统通过野外数据采集、毅据传输以及数据处理和分析达到实时监控失坝运行状况和填4筑质量控制。为我国大坝位移监测以及施工质量控制定提供了一种有效的方法。f巨键河】GPS技术；面板堆石坝；监测；质量

2、控稍“1概述我国是世界上的筑坝大国，无论是从筑坝数量和规模均居世界第一。在已建的86900多座大坝中，很大部分是堆石坝，在西部大开发的拟建大坝中，堆石坝也占大多数。据不完全统计，全国坝高超过100m的有30多座，其中已建的有坝高178m的天生桥一级水电站面板堆石坝，坝高183m的洪家渡面板堆石坝，坝高233m的水布垭面板堆石坝。这些工程在国民经济中已经或者将产生巨大的效益，然而由于多种原因，如水文、地质、施工质量、运行管理和坝体老化等原因，造成坝体破损。渗漏、以致失事时有发生。部分大坝存在不安全因素，影响著这些工程效益的发挥，甚至威胁下游人民的生命财产安全。由于大坝及坝基工作条f牛十分复杂，荷

3、载、计算参数、计算模型、计算方法等还难于精确模拟。因此，对大坝及其基础的监测，提供可靠观测资料，为在建或拟建大坝的设计、施工和运行提供反馈信息。随着社会的不断发展，监测设计理论的逐步完善，以及监测仪器和技术的革新，为大坝的设计、施工和运行提供了有力保障。如光纤传感技术运用来监测裂缝，应力应变的监测尚需进步研究：渗流热监测坝体、坝基渗流。目前，堆石坝填筑施工的质量管理主要采取控制碾压参数和试坑法检测的”双控”制，以控制碾压参数为主。在实施过程中，也发现了一些不足，如试坑取样费工费时以及测量试坑体积方法不精确的等问题，而且监理工程师难以现场实时记录和检测碾压参数实施的详细情况，很难适应新形势发展的

4、要求，因而引入高精度、高自动化的方便检测方法势在必行。同时监控大坝的安全问题，有重大的实用意义和科学价值。GPS(全球定位系统)具有全天侯、实时性、连续性、自动化、高精度等特点已在隔河岩等大坝变形监测中获得了应用，随着成本的降低，测量精度的提高，将在土石坝监测中逐步应用，这为我国大坝位移监测以及施工质量控制又提供了一种有效的方法。2GPS监控系统主要结构组成及功能21系统细成通常GPS(GlobePositioningSystem)实时监控系统由3个部分组成：系统监控中心、无线通讯中继站和移动远端监控系统，GPS监控系统由监控中心、网络中继站、现场分控站、GPS基准站和移动远端(或GPS流动站

5、、振动碾和工程监理车)等部分组成。GPS构成一个自动监测系统，通过：；洹人工干预就能很容易地获取堤坝长期和短期变化隆兄。其系统组成如图1所示：图1系统组成莺橱嘲22系统原理该系统主要利用GPS技术，无线局域网等技术，通过基准站向各移动远端实时发播差分，同时也能够接受各移动远端的位置信息，实现了野外数据采集、数据传输、数据记录、数据解码、基线解算、GPS平差、数据入库、成果报表、模拟信号与图象转换、图表自动绘制，极大地提高了自动化程度，降低了对操作人员的要求。23监控中心是本系统的核心系统综合应用了无线网络传输和卫星定位系统(GPS)，通过无线数撼茜讯方式，将GPS基准站的差分数据连续、实时地发

6、布给各GPS流动站，同时，接收各流动站反馈的位置信息。其主要观测项目有碾压机械的运行轨迹、运行速虐E；c曝压遍数，另外，还可以通过雉铺鄹显压前后的堆石抖厚度的变化，计算控制摊铺层厚度与平整度，从而为计算压实率提供数据，并将观测结果发送回中，b控制室。根据系统监控数据，从质量管理角度指导现场施工。24GPs监控系统特点1)连续、实时监控。通讯数据实现了真正意义上的双向实时传选测点速度般只十几分钟或几分钟。无论在监控中心、现场分控站还是在移动远端，均可实时显示碾压机械的运行轨迹和运行速度，在显示屏上实时反映系统1S采样率的三维位置信息。也非常2)简g-fCf便。苛便。移动远另外侈动远端端设备简洁，

7、体积小，的操懈非并简便，仅重量轻，安装和拆卸涉及到开机和关机等几个必要步骤。3)全天候和高精度的优点。其表面定位精度可到厘米级甚至毫米级，高程可达四等水准。由于其点位问不存在误差积累，测量点不像传统控制测量那样有等级之分。采用GPS技术无需过渡点，不用造标，点位间不需要通视。3填筑质量控制现代混凝土面板堆石坝施工中，利用堆石体抗冲刷和抗渗透破坏能力较强的特点。作为支承结构的堆石体的嗔筑碾压施工质量直接关系到大坝的运行安全。而堆石体的施工质量，主要与坝料的级配和填筑的密实度有关：因此在堆石坝的施工中，有效地控制坝料级配和填筑密实度是保证大坝施工质量的关键所在。31筑坝材料的开采、运输控制面板坝的

8、主体材料是堆石，筑坝材料的开采、运输、填筑并列为面板堆石坝施工的三大要素。料场开采规划和备料是坝料供应的关键因素：料场实行合格证铌嚏，掺拌料经检测签署合格证后方可上坝。同时利用其他建筑物的开挖料可使工程造价降低。堆石体填筑材科主要来源于料场开采或枢纽室筑物的开挖。必须重视料场的勘察、规划、开采工作。堆石料质量控制除按最大粒径控制外，尚有其抗压强度不小于40MPa等要求。主堆石料：主堆石科由采石场爆破开采，最大粒径宜不超过800mm，D<5mm含量为50'0200o，D<0075mm含量为5。在面板坝填筑成本中，筑坝材料运输占相当大的比重，约为面板坝整个建设费用的55一62。在决定施工速度的因素中，运输也是极重要的环。因此，