重大水利水电工程施工实时控制关键技术及其工程应用

重大水利水电工程施工实时控制关键技术及其工程应用

赵春

安徽水安建设集团股份有限公司，安徽合肥，230011

【摘要】：随着社会经济不断发展，我国政府部门愈发提高对水利水电工程的重视程度，针对水利水电工程提出各种相关政策，来推动水利水电工程实现可持续发展。而高混凝土坝和高心墙堆石坝作为水利水电工程的重要环节，其施工进度控制和施工质量对工程整体质量有决定性作用，如果仍然采用传统监控技术，根本无法保证高混凝土坝和高心强堆石坝的施工质量。经过研究人员研究进程不断深入，结合水利水电工程实际情况，制定出重大水利水电工程实施过程中的控制关键技术，能实时在线控制大坝填筑碾压，将实际施工进度情况和预期计划进行对比，一旦实际情况超过预期情况，会自动触发施工进度警报信息。基于此，本文通过分析高心墙堆石坝施工质量监控技术，让工作人员对质量控制技术内容有初步了解，从而将其灵活应用到实际工程中，提高工程施工效率和质量。

【关键词】：重大；水利水电工程；实时控制；关键技术

作者简介：赵春，男，1982.10，汉族。安徽合肥人。本科学历。安徽水安建设集团股份有限公司，水利水电工程师。主要研究方向：水利水电工程施工方面。
地址：安徽省合肥市瑶海区新店社居委美达建材厂水安项目部
电话：15255130017

一、前言

近年来，我国研究人员虽然对高心墙堆石坝施工质量控制实时监控进行研究，但并未编制大量相关理论知识，和国外发达国家相比，他们对工程项目实时监控研究更深，最初注重研究道路施工碾压质量控制，创建出道路施工碾压控制技术，主要采用碾压设备来控制碾压质量。但值得注意的是，道路碾压数据、质量要求和高心墙堆石坝具有较强差异性，该技术无法适应于高心墙堆石坝施工质量控制中。因此，我国专业人员针对混凝土面板堆石坝施工特征，开发出施工质量实时监控系统，给高心墙堆石坝施工质量控制打下坚实基础。基于此，本文以工程实例为主要研究对象，分析高心墙堆石坝施工质量监控技术日常应用，让工作人员对质量控制技术内容有初步了解，从而提高工程施工效率[1]。

二、高心墙堆石坝施工质量实时监控技术

（一）、填筑碾压质量实时监控技术

根据高心墙堆石坝填筑碾压控制要求，工作人员可利用GPS定位技术来建设监控系统，主要包括现场监控站、基准站、中央控制中心等环节，技术人员要将自动采集装置安装在碾压设备商，来分析碾压设备不同时间段的坐标信息，从而计算出碾压设备激振力的输出数据，如碾压设备碾压次数、激振力输出情况、运行速度等数据，判断碾压数据是否满足标准控制要求，信息从监控终端反馈到相关工作人员手中，有利于工作人员及时掌握碾压中存在的问题，并针对性调整碾压工作，有效控制碾压工作效率。同时，由于动态化海量数据绘制难度较高，很容易给后期施工进度和施工质量带来严重影响。针对该种情况，工作人员利用Bresenham算法和轨道计算方式，沿着碾压设备运行轨迹，基于半碾轮宽向两侧进行规划，能构成一条碾压条带。还能使用移动画笔方式，将画笔宽度作为碾压设备轮宽，保证笔中心位置和轨迹线基本相同，通过字符生成技术显示出碾压设备运行实际效率，将那些满足行业标准的碾压参数用绿线标注出来，未达标的碾压数据用红色画出。另外，利用像素点来计算碾压设备实际工作频率，用多样化颜色体现出碾压次数，当碾压条带需要经过像素区域时，工作人员可提前检查像素颜色，再采用换算表来准确计算出不同颜色所表示的碾压次数，对相同颜色代表的碾压数据进行科学处理，再将不同像素内容和颜色相互结合[2]。

（二）、坝料上坝运输的实时监控技术

通过采用各种先进技术，如GPS技术、PDA技术，来测量从材料起始地到施工地的运输数据控制，每个材料运输车辆都要安装动态信息自动采集设备，结合坝区施工总平面图，来提高施工材料运输的合理性。高心墙堆石坝作为水利水电工程的重要环节，其施工进度控制和施工质量对工程整体质量具有重要意义，如果仍然采用传统监控技术，根本无法保证高混凝土坝和高心强堆石坝的施工质量当施工材料运输出现问题时，会自动向PC控制终端传递警报信息，从而避免坝料分区出现严重问题，提高卸料分区的清晰性，甚至给后期工作带来严重影响。为确保上坝料合理性，动态统计道路行车密度和上坝强度，给现场合理组织运输车辆油耗调度带来各种数据资源。

（三）、施工质量动态信息PDA实时采集方法

通过利用PDA技术来收集施工现场信息，如试坑质量检测信息、碾压机械参数、车辆动态调配信息、坝料运输信息等。制定出重大水利水电工程实施过程中的控制关键技术，能实时在线控制大坝填筑碾压，将实际施工进度情况和预期计划进行对比，一旦实际情况超过预期情况，会自动触发施工进度警报信息。结合水利水电工程实际情况，制定出重大水利水电工程实施过程中的控制关键技术。目前，管理人员都采用PDA客户端程序来收集各种动态信息，再利用GPRS无线通信方法，结合Internet网络，将所收集的信息传输到PDA数据服务器，然后对信息内容进行深度分析。该方法有效实现上坝运输车辆信息和大坝填筑碾压质量信息的事实采集，给工作人员掌握现场施工情况、管理施工人员、动态调度坝料运输车辆提供各种真实数据

[3]。

三、工程应用

在糯扎渡心墙堆石坝工程日常施工过程中，工作人员要合理控制大坝工程所有上坝运输车辆和碾压机械的实际工作，如行车速度、碾压遍数、压实厚度等参数，保证堆石坝各项碾压参数都满足行业标准，降低返工数量，优化资源配置，提升施工效率。同时，构建以数字大坝系统为核心的施工主梁监控体系，将监控数据全部导入到单元质量验收环节（如图1所示）。在集中一千多个仓面后，发现碾压遍数超过十遍的面积占仓面总面积的97.6%，碾压数达到8遍的面积占总面积的99.7%，远高于行业标准面积。同时，在黄河第一高拉西瓦拱坝工程中，长期利用高混凝土坝施工进度实时控制系统来合理调整施工方案，给该水电站发电打下坚实基础[4]。

                图1  高心墙仓面碾压遍数统计   

四、总结

综上所述，通过建立数字大坝系统，不仅能实现大坝施工过程实时控制，提高高心墙堆石坝施工质量，还能合理控制混凝土坝施工进度，给工作人员定期发电、防洪防汛、上坝安全性提供重要保障，避免大坝质量受到各种外在因素影响。

参考文献：

 [1] 淄博市黄河工程局. 一种基于物联网在线监测的水利工程施工用自动排水系统:CN201711377136.4[P]. 2019-11-01.

[2] 洪铮. 水泵水轮机调节系统动力学分析及反演滑模控制器设计[D]. 湖北:华中科技大学,2019.

[3] 赵宇飞,祝云宪,杨峰,等. 水利工程建设质量控制与管理云平台开发[Z]. 河南省出山店水库建设管理局. 2020.

[4] 王利华. 闸门自动化监控系统在水利工程中的应用[J]. 魅力中国,2021(9):443-444.