中国水利水电第五工程局有限公司 四川省 成都市 610066
摘要：长河坝水电站是国内在建的最高土石坝，该工程从开始施工就采用GPS数字化监控。随着高土石坝技术和数字化监控技术的发展，对其具体的使用方法进行探讨和研究，将对以后高土石坝的数字化施工提供宝贵经验。
关键词：GPS数字化；监控；高土石坝
1 工程概况
长河坝水电站位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，为大渡河干流水电梯级开发的第10级电站，正常蓄水位下库容为10.4亿立方米，是一等大(1)型水电工程。长河坝水电站枢纽建筑物主要由砾石土心墙坝、泄洪系统、引水发电系统组成，电站装机容量2600MW。
长河坝坝顶高程1697.00m，最大坝高240.0m，坝顶宽16.0m，长502.85m，上下游坝坡均为1：2。
2 GPS数字化监控介绍
GPS数字化监控主要包括：（1）上坝运输过程实时监控系统；（2）填筑碾压过程实时监控系统。因使用需求不同，碾压监控系统精度可达厘米级，约1-2cm；上坝运输系统约5m左右。
3.1 系统建设
数字化监控系统主要由施工设备监控终端、手持数字终端、卫星定位基准站、监控中心（总控中心和现场分控站、控制箱）、通信网络和应用软件等组成。
3.2 系统运行
系统运行包括总控中心、现场分控站、机载控制箱、定位基准站、监控终端、监控结果和预警纠偏等的运行管理。
4 GPS数字化监控系统的使用流程
4.1 上坝运输过程实时监控系统
上坝运输监控系统主要包括规划施工单元，设置调度计划。开仓填筑后，可根据情况增加或减少调度计划中的运输车辆。
当调配计划中的运输车辆没有在正确区域装料或卸料时，系统将给监控室和已添加的值班人发送报警信息，提醒监控人员和施工管理人员进行检查和调整。
4.2 填筑碾压过程实时监控系统
碾压数字化监控主要包括以下步骤：建仓、车辆派遣和开仓、过程中监控、关仓。
建仓坐标由测量现场测取，在监控软件上输入坐标和仓面信息，包括仓面名称、碾压参数、错距宽度和设计铺料厚度等内容，即完成建仓操作。
监控员接到现场质检开仓指令后，根据现场情况，进行碾压机派遣（见图4）。碾压机派遣完成完成后，就可以开仓碾压。在开仓碾压的仓面中，就可看到整个仓面碾压情况和仓面里所有碾子的碾压状态。在监控过程中，可随时调进或调出碾子，并根据监控的碾压状况，指导现场碾压，保证无漏压、欠压。碾压达到相应的合格率后，经监理确认，就可以进行关仓操作。
5 系统前期运行存在的问题及解决措施
5.1 存在的问题
在日常使用过程中，使用强度最高的是碾压数字化监控。从平时的使用情况来看，虽然很好地控制了大坝填筑碾压质量，但在实际应用中也存在一些问题，主要有如下几个方面。
(1)信号问题
由于坝区的河谷地形，工作面狭窄，不利于信号传送。在监控过程中，偶尔会出现信号跳跃、信号丢失、信号延迟等问题。信号跳跃指监控碾压轨迹错位，信号丢失即监控记录的碾压轨迹有遗漏，信号延迟是指监控画面与碾压机实际碾压位置不符。
(2)断网断电
因工地处于施工状态，监控室会出现不确定的断网、断电现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆断网、断电以后，所有与监控相关的操作都无法进行，包括开仓、调配碾子、过程监控等，出现报警也无法通知。现场缺乏必要的应急措施。
(3)查找功能
碾压机所在仓面查找：由于全断面填筑时监控仓面较多，碾子调动频繁。进行碾压机派遣时无法看出已占用的碾子在哪个仓位，只能通过现场施工员来快速查找，给监控员操作带来不便。
开仓状态仓面查找：在实际操作中，会同时开很多仓面进行监控，上下层不同部位同时处于开仓碾压状态的仓面无法在软件的初始界面上看出。希望能以文字方式显示所有处于开仓状态的仓面，便于监控员进行操作。
5.2 解决措施
针对系统前期运行存在的问题，为保证大坝填筑质量，提升大坝施工形象，我们主要从以下方面采取了各种措施。
5.2.1 建仓
（1）规范仓面名称
建仓时，输入的仓面名称采用统一格式，包括填筑部位、料别、高程、层数、分区，方便监控员查找仓面及以后统计、分析和识别。
（2）控制仓面面积和搭接
当填筑仓面面积大于15000m3时，宜分区建仓碾压。当仓面面积过大时，仓面轨迹传输速度会受影响，导致信号延迟。分区施工后，信号延迟大大减少，保证了监控的正常运行。
为控制同层坝料但不同仓面之间的搭接碾压质量，在提供仓面坐标时，使仓面顺水流方向重合20cm以上，平行于坝轴线方向重合1m以上。
（3）监控仓面需和现场填筑范围一致
监控应包含现场整体填筑范围，各种坝料间仓面需接合无空白。施工时应根据分区要求进行建仓操作，不建议局部建仓碾压，以反应坝面整体的填筑碾压情况。
(3)建仓时边界部位的处理
由于信号器的安装位置与碾轮不在同一位置，在碾压边角部位时会造成现场已碾压，但监控却无显示的情况。对此我们结合现场实际情况，在建仓时，把左右岸方向的边界缩小1.5～2m。这样既不影响边角部位碾压质量，也能提高仓面碾压的合格率。
5.2.2 过程中监控
（1)做好记录
在施工日志上做好所有开关仓记录，包括仓面名称、高程、开仓日期、关仓日期，方便监控员查找仓面和碾子所在仓位。在断电断网恢复后，根据记录及时进行补建仓面，并经监理工程师确认。
（2)同时运行过个客户端
由于监控软件只能同时监控一个仓面，仓面之间进行切换需要耽搁一定时间。对此可同时打开多个客户端，分别进行监控，可提高作业效率。
（3)信号异常情况判断及处理
每个仓面开仓碾压后，需结合现场通过监控确认碾压机信号正常。避免因异常情况未及时发现，对碾压仓面造成影响。
当出现信号跳跃或信号丢失时，及时通知总控中心并做好详细记录，需包括受影响仓面名称、仓面内碾压机编号、受影响时间段，作为依据备查。信号跳跃受天气和地形影响；如果基站意外断电后来电，也会发生此现象，把基站设备重新启动即可。信号丢失一般是由于碾压机上安装的信号传输器接口松动，应及时通知总控中心维修。信号延迟一般与传输数据量过大有关，因此要控制建仓面积。
（4)增加虚拟碾子
由于所有已开仓的仓面中必须要占用至少1个碾子。实际施工时，由于施工原因可能需要碾子临时调出，有些未碾压完仓面就必须临时关仓，容易造成遗漏。对此，可增加虚拟碾子，虽然现实中并不存在，但可以调入仓面内，保证未碾压完的仓面处于开仓状态。
5.2.3 碾压合格标准
长河坝水电站的碾压合格率为：心墙料超过设计碾压变数的合格率达95%以上，其他坝料的合格率达90%以上。实践表明，以仓面内“达到规定碾压遍数的面积大于90%，且达到小于规定遍数2遍的面积大于95%”作为压实遍数合格标准是合理可行的。
6 结语
GPS数字化监控系统已在梨园水电站、糯扎渡水电站很好的应用。因为其全方位实时控制的特点，有效减少了坝面的漏压、欠压现象，严格控制了铺料厚度，提高了大坝整体和边角部位的填筑施工及碾压质量，对大坝填筑的质量控制起到了很大的促进和监督作用。为减少断电对系统正常运行造成的影响，应在监控室和基站建设过程中配置备用电源，保证监控数据完整和监控系统的正常运行，这在施工中是十分有必要的。
作者简介
侯成林（1966—）男，河北邯郸人，高级工程师、注册安全工程师，从事水电工程施工安全管理工作。
论文作者:侯成林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/21
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