混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统应用技术.pdf

2023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统应用技术刘宽談中国葛洲坝集团建设工程有限公司摘要：面板堆石坝是一种伴随着碾压机械设备使用性能整体提升而发展起来的坝型。因 此，碾压参数的确定与监控实施直接关系到大坝建设质量。然而，凭借人工现场监控、试 坑法这些传统方式进行施工质量监测，已经无法满足现代化机械施工质量与进度控制要 求。为了解决这一难题，在混凝土面板堆石坝施工领域内引进了数字化管理系统，使管理 水平实现了根本性提升。本文结合某工程案例，针对数字化管理系统在混凝土面板堆石坝 施工管理中的应用策略进行了系统化研究，希望所提出的观点与建议可以使这项管理技术 的应用水平获得进一步提升。关键词：面板堆石坝施工；填筑碾压；数字化管理系统；应用技术引言传统的混凝土面板堆石坝施工质量管理工作只 能依赖于人工管理。在这种情况下，管理人员的专 业水平、责任心与个人经验便成为施工质量管理成 效的关键性因素，导致混凝土面板堆石坝施工质量 难以获得可靠保障。近几年来，伴随着我国数字化 技术水平的整体提升，诞生了一种依托数字技术的 混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统。通过这项 新型管理技术的应用，可以及时监控坝料开采运 输、碾压不密实等质量问题，从而帮助项目管理人 员实施科学有效的质量管控，使大坝建设质量获得 可靠保障。1工程概况为了使混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统 的应用方法得到透彻分析，现结合某抽水蓄能电站 主体工程实际情况对其进行系统化研究与分析。该 工程为钢筋混凝土面板堆石坝建筑结构，防渗体系 由挡水大坝、钢筋混凝土面板以及防渗体系共同构 成。坝体由钢筋混凝土面板、堆石由垫层区、过渡 层、主堆石体和下游堆石体共同组成。在整个填筑 施工过程中，全程借助数字化管理系统进行施工质 量管理。截止至本填筑工程竣工验收完毕，工程管 理人员在数字化管理系统的应用方法与管理措施上 取得诸多宝贵经验，并且对套该系统的管理价值与 技术优势给予高度认可，值得在其他同类工程中进 行推广应用。2数字化管理系统在混凝土面板堆石坝施工管理中的应用2.1填筑料源管理由于抽水蓄能电站所处位置的地质水文环境较 为复杂，即使在同一开挖面，也会同时存在多种岩 石种类。不仅如此，还存在断层、蚀变带穿插分布 的复杂情况，而且主要蚀变带宽度在l-5m之间不 等；由于前期爆破还导致料源混合，存在相互污 染。鉴于存在上述复杂情况，为了确保工程建设质 量以及施工过程中的安全系数，需要工程技术人员 结合各个填筑区的特点对其进行分区设计。为了确 保填筑料质量过关，工程建设单位还专门组建了料 源管理团队，利用数字化管理系统针对开挖料从开 挖到使用进行全程监管。在实施动态监管的过程 中，需要数字化管理系统操作人员将每一车填料的 资料信息全部录入到系统当中（如图1所示），为后 续实施监管工作提供基础性信息。在加水点、进坝 口、弃渣场这些主要卡点要设置检查人员，负责对 车内实际装料与料源管理标签、运送目的地的一致 性、准确性进行最终确认。一旦发现不一致的情 67No.l Mar.2023GEZHOUBA GROUP SCIENCE&TECHNOLOGYSerial No.145况，凡是录入到数字化管理系统当中的车辆均会发 出报警。此时，管理人员便需要立即针对此车辆进 行调查处理，避免存在问题的填料运送至大坝填筑 区，确保每一车开挖料均符合施工要求，使填料料源得到科学高效的管理。图1混凝土面板堆石坝施工数字化管理指挥中心2.2上坝车辆管理由于当地石料资源本身较为匮乏，绝大多数填 料需要通过车辆远距离运输。在运输强度达到最高 峰时，可达到100万m3/月，运输车辆多达200余 辆。为了确保将填料安全、正确的运送至相应的填 筑区域内，避免出现错发、中途流失等现象，项目 团队管理引进和采用数字化管理系统对所有上坝车 辆运输过程进行全程动态管理。具体管理流程为：首先，在系统当中录入车辆信息。之后，每一台运 输车辆内安装上车载系统，并且将车载系统与工程 总部的数字管理系统相关联。当两套系统连接完毕 后，料源管理人员将施工单元、料源点、所载料种 类、卸料区、车队名称、车辆编号等数据信息全部 录入到手持终端设备或者数字管理系统当中。做到 一车一信息，为下一步实施点对点管理提供信息基 础；其次，当调度计划生效之后，管理人员便可 以在数字管理系统当中了解运输途中的车流密度以 及所有车辆动态信息。如果某一辆车在运输途中发 生异地倒料、开出监控范围等情况，系统便会立即 发出报警，同时向值班人员发送报警短信。以便于 值班人员及管理人员快速做出应急反映，使问题得 到及时检查与妥善处理。在施工现场，管理人员还 可以根据实际需求情况，利用手持终端设备或者在 数字管理系统当中对运输车辆进行临时调整，确保 填料的及时供应。2.3大坝填筑管理在该混凝土面板堆石坝施工中，需要通过相关 施工技术的运用，使大坝填筑面以均衡的状态上 升。在完成这一施工任务的过程中，数字化管理系 统发挥出非常重要的质量保障作用。在填筑碾压施 工中，数字管理系统按照以下流程实施质量管理工 作：仓面边界测量。测量人员需要按照逆时针或 者顺时针的方式对所有仓面控制边界尺寸进行现场 测量。在测量过程中，需要将测量数据大地坐标转 换成工程坐标。在开仓前_小时之前，将测量数据 以纸质版和电子版两种方式提交给各分控站质管人 员；分控站质管员按照接收到的测量数据，填写 监控系统开仓计划表。之后，将此表提交给监 理人员。鉴于需要填写的测量数据较多，并且为了 确保数据录入环节的高效性与精准性，建议分控站 质管人员首选电子版方式递交仓面边界测量数据；输入信息。监理人员审对监控系统开仓计划 表和开仓证，同时在数字化管理系统当中输入仓 面名称、碾压标准、最大限速、设计铺料厚度、容 许误差、碾压车辆等信息，如果在本次作业仓面当 中，存在一些因客观原因不能碾压的区域，则需要 在系统界面当中进行相应的设置，排除掉不能碾压 的区域；开仓。当各项准备工作就绪以后，便可 以开仓。开仓之后，振动碾进入到碾压区域，开始 正常作业。此时，数字化管理系统也将进入仓面碾 压监控界面，针对整个施工过程进行动态监管；仓面碾压监控。在系统界面当中，会显示出_幅坝 面施工数字化地图，用于显示出当前碾压机械的运 行轨迹、碾压遍数、振动状态以及行进速度等施工 信息。另外，数字化管理系统为了便于质管人员对 碾压过程实施精细化管理，还可以根据监控结果生 成各种图形报告，例如碾压轨迹图形报告、碾压遍 数图形报告、高振、低振、静碾遍数图形报告等 等，为工作人员实施数据监控提供更多便利条件。682023年3月第1期葛洲坝集团科技总第145期此外，数字化管理系统还可以根据自动测量的施工 数据对大坝填筑过程进行全程动态监控。如果在填 筑过程中出现压实厚度超标、激振力未达标等现 象，或者存在漏碾、超速、压实率未达标等问题，系统就是自动发出报警信息。提示分控站质量管理 人员以及工程监理人员针对异常问题给予高度关 注。同时，帮助管理人员及时查找到问题原因，使 异常问题得到及时有效的处理，确保整个过程始终 处于受控状态，使施工质量获得全程保障；大坝 施工信息采集。在混凝土面板堆石坝施工过程中，除了通过数字化管理系统进行全过程质量监管以 外，还需要现场工作人员借助手持终端设备进行人 工检测和巡视检査，再通过手持终端设备的无线通 讯功能将现场数据上传到数字管理系统当中，进一 步提高采集数据的完整性，为数据分析工作提供可 靠支持，需要现场人员利用手持终端设备完成以下 大坝施工信息的采集：填料的干密度、湿密度、孔 隙率等信息的采集；中心实验室试验数据的采集，试验现场图片的采集；收仓。在收仓之前，需要 分控站质量管理人员查询系统信息，查看仓面当中 是否存在漏碾部位。如果确实存在这_问题，则需 要指挥振动碾针对漏碾部位进行补碾，确保实际碾 压质量符合工程设定要求。在确保施工质量达标以 后，方可通知监理人员进行收仓。当监理人员接到 收仓指令后，便可以关闭仓面；生成报告。在收 仓后，数字化管理系统生成多份检查报告。在这些 报告当中，会呈示出碾压轨迹图形、碾压遍数图 形、高振、低振、静碾遍数图形、碾压髙程图形以 及压实厚度图形等等。需要说明的是，这些报表并 非系统主动生成，而是由监理人员订制，需要分控 站质量管理人员报监理人员确认，确认质量无误后 由双方完成签证。3混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统应用成果通过混凝土面板堆石坝施工数字化管理系统的 应用，使该电站工程管理水平得到了大幅提升，使 大坝填筑压实施工质量获得有效保障。从实际施工 质量验收成果上看，大坝填筑压实质量、碾压遍数 均达到相关规范要求，仓面内不存在漏碾、欠碾区 域；从主坝填筑孔隙率、渗透系数检测结果上看，填筑压实质量过关，大坝整体施工质量优良。4结语将数学化管理系统应用于抽水蓄能电站工程建 设当中，有效弥补了人工管理模式的缺陷与不足，使大规模机械化施工过程得到科学有效的动态监 管。尤其针对坝料开采、运输过程和填筑施工进行 全过程的实时监控，使大坝施工过程得到及时、便 捷、先进和高效的管理与控制，极大的提高了施工 质量管理水平与施工效率。参考文献1 冯龙海，王士军，谷艳昌，吴云星.PFMA在混凝土面 板堆石坝安全监测优化布置中的应用J.水利水运工程 学报，2021(02):124-129.2 陈平，刘微微.关于混凝土面板堆石坝碾压质量监控 系统功能的探讨J.浙江水利科技，2021,49(02):76-78.3 王丹，张呈岳，何鹏.混凝土面板堆石坝的监测、运 行和维护分析J.工程技术研究，2020,5(13):149-150.4 陈恩平.混凝土面板堆石坝关键工序的施工管理 J.云南水力发电，2020,36(01):146-148.作者简介刘宽裟男中国葛洲坝集团建设工程有限公司高级工程师安徽金寨23730069