控制流程技术方案优化策略

1.标定

运用静态标定信号的相关采集系统,来观察区分出所要试验的系统在标定前后的具体精度。

(1)试验所要用的器材。JF-2型激振信号发生器、数据采集仪(YE6263)、机械振动综合实验台、万用表、笔记本电脑、示波器、加速度传感器、激振器、电荷放大器(TYPE5853)等。

(2)试验的具体步骤。

1)利用磁座(或螺钉)的安装方式,将传感器固定到振动台上,之后用电缆线将传感器和放大电荷的放大器连接起来,将电荷放大器的放大倍数调整到100倍,将灵敏度的设置参数调整为传感器灵敏度的10倍。将示波器与电荷放大器输出端相连,并适当调整示出波形,读出并记录下峰峰值和频率值。

2)将数据采集仪通过网线与电脑相连,取下与电荷放大器相连的接头,迅速接到数据采集仪的输入端。打开YE7600软件,启动软件后进行相关参数的设置,采集试验压路机的振动波形来计算出特征值,与此同时,需要读出和记录下波形的频率与峰值。

3)调节试验的信号发生器,选择不同频率、振幅的信号,重复以上步骤,进行多组试验,记录下相应数据。

4)分析试验所得数据。可以调整数据采集系统中相关的一些参数设置值,通过不断标定与修整直到标定的误差最小为止。

2.现场碾压试验

碾压质量实时监控系统以碾压机械为监控对象,碾压质量过程控制指标中的碾压速度、碾压遍数、铺层厚度指标均为碾压机机械运动的结果,振动状态指标则是碾压机内部电路状态的反映:激振力大小是通过挡位开关来确定的,一般有高挡和低挡两种状态。另外还有手动、自动状态以及频率高、低状态,开关挡位通过电压高低来触发。因此,选取空间定位技术实现对于碾压速度、碾压遍数、铺层厚度指标的监控,选取电平转换技术,实现电子电路向数字信号的转换继而提取出振动状态。

《碾压式土石坝施工规范》(DL/T 5129—2007)规定,大坝填筑料的摊铺厚度误差不得超过规定摊铺厚度的10%。心墙堆石坝粗堆石料摊铺厚度一般在100cm左右,反滤料摊铺厚度一般在60cm左右,防渗土料摊铺厚度一般在30cm左右,因此,竖直方向上的定位精度应在3cm之内。对于摊铺厚度,如采用轻型移动机械作为空间定位设备载体进行监测,在增加人力、物力消耗的同时还可能影响施工进度;如采用推土机、平地机作为空间定位设备载体进行监测,载体的行进高速性造成的剧烈颠簸、推(平)土部件高度的人工可操作性会导致监测数据误差偏大、可靠性差。故本系统采用以碾压机作为空间定位设备载体监测碾压高程以计算压实厚度的方式,实现自动监测压实厚度与人工测量铺料厚度的填筑层厚度“双控”。

结合不同粒径级配的填筑坝料,其施工过程控制指标类别基本相同,但是其指标量值是不同的。根据碾压施工现场试验,设定不同的坝内洒水量、铺料方法、铺料厚度、碾压遍数、碾压速度、碾压过程中激振状态以及激振能量、搭接宽度等指标。碾压完成后,对填筑坝料碾压后的物理指标进行检测,建立含水量、压水遍数、激振力与压实度的相关模型。

以此为据,进行后期工程施工及碾压压实度相关模型的完善和优化。通过常规检测成果,建立不断更新的施工碾压压实度控制模型。

3.现场碾压施工

碾压一般采用自行式双滚筒振动碾。振动碾自重一般不低于10t,产生50～100kg/cm滚筒宽度的冲击力,振动碾行走速度不超过2.0km/h。碾压应分条带进行,条带间应采用搭接法,碾压条带间的搭接宽度为10～20cm,端头部位的搭接宽度为100cm左右。连续上升铺筑的混凝土,层间允许间隔时间应控制在混凝土初凝时间内,混凝土拌和物从拌和到碾压完毕的时间尽量控制在1.0h以内,应不大于2.0h。碾压混凝土压实度的质量控制标准:二级配不小于98%;三级配不小于97%。

(1)粗堆石料填筑施工过程控制。

1)施工单位根据施工图纸每层放样、画线,测量监理进行抽查复核,保证粗堆石料区中粗、细堆石料的位置、尺寸、铺料厚度满足设计要求。

2)铺料前,要求施工单位对先期填筑体的边坡松渣进行挖除至密实部位,形成与铺料后作业面同高程的平台,监理工程师方可同意本层填筑料的铺筑。

3)粗堆石料填筑采用进占法卸料,岸坡接触部位细堆石料填筑采用后退法卸料,推土机平料;应用移动标尺、目视、工具测量控制层厚,仓面起伏差不得超过层厚的10%;每一填筑层碾压前后均按20m×20m网格定点测量高程,据此检查铺料厚度与压实层厚;在定点测量检查铺料层厚满足要求后,监理工程师方同意施工单位进行碾压作业。

4)要求施工单位对岸坡接触部位3m宽细堆石料与大面积粗堆石料同层铺筑、同层碾压。

5)粗堆石料加水采用坝外加水与坝面补水相结合的方式。坝外加水按不同车型控制加水量,坝内加水以单位面积洒水量控制,洒水车洒水。对坝料加水实时旁站及巡视监理,无坝外加水条件时停止堆石料填筑。

6)碾压前进行坝面补洒水。碾压采用进退错距法,沿坝轴线方向碾压,靠近岸坡接触部位2m范围内采用平行于岸坡方向碾压,监理单位按照批复的施工参数实施旁站监理。

7)大面积碾压完成后进行边角处理,要求并监督施工单位针对岸坡接触部位易出现的粗骨料集中现象,每层均须用反铲进行处理,之后使用自行式振动碾顺岸坡方向碾压。局部岸坡边角部位采用平板振动夯夯实或小型振动碾压实,该部位要求尽量铺填细料并减薄铺料层厚度。

8)只有在旁站监理施工参数满足要求、试验检测合格、边角处理经现场监理工程师验收合格后方可进行下一层的填筑。

(2)细堆石料填筑施工过程控制。

1)施工单位根据施工图纸每层放样、画线,测量监理进行抽查复核,保证细堆石料的位置、尺寸、铺料厚度满足设计要求。

2)细堆石料采用后退法卸料,人工配合反铲摊铺,推土机平料;应用移动标尺、目视、工具测量控制层厚,仓面起伏差不得超过层厚的10%;须清除细堆石料与反滤料交界处细堆石料分离出的直径大于100mm的块石;采用定点方格网测量摊铺层厚度满足设计要求后方可碾压。

3)细堆石料与反滤料须平起填筑,骑缝碾压;采用进退错距法平行于坝轴线碾压,对碾压参数实施旁站监理。

4)填筑料与岸坡接触部位2m范围内采用平行于岸坡进行碾压,局部大型碾压设备碾压不到的部位采用平板振动夯夯实或小型振动碾压实,该部位要求尽量铺填较细料或减薄铺料层厚度。(www.xing528.com)

5)只有在旁站监理施工参数满足要求、试验检测合格、边角处理经现场监理工程师验收合格后方可进行下一层的填筑。

(3)碾压施工过程。

1)碾压铺筑应分条带进行,各条带铺料、平仓、碾压方向应与坝轴线平行。采用自卸汽车直接入仓卸料时,应采用退铺法依次卸料。

2)严禁在仓内加水,不合格的碾压材料不得入仓,已进仓的不合格料应予挖除或采用经批准的方法处理后继续铺筑。

3)用于碾压摊铺的平仓设备应是宽平板式履带推土机或类似产品,并配备控制铺料厚度或斜层铺料坡度的激光仪。平仓厚度根据现场试验确定,应满足压实厚度的要求。

4)碾压尽可能采用大仓面通仓薄层、均衡连续铺筑。

5)碾压在卸料位置适时就地铺开,土料宜卸在未碾压的面上。

6)铺筑过的碾压层表面应平整,无凹坑,并稍向上游倾斜,坡度为1∶50,不允许有向河床倾斜的坡度。

7)当采用斜层铺筑法时,开仓前按拟定的斜层坡度在模板上放样,并严格按放样要求进行摊铺。摊铺沿坝轴线由坡顶至坡脚,为避免坡脚处的骨料被压碎,摊铺时应形成“靴”形。“靴”长3～4倍层厚,厚度与层厚相同。

8)所有施工机械进仓前必须冲洗干净。仓内施工机械设备不得有污染土料的现象发生;否则按正常工作缝处理。

4.现场检测及分析评价

在采集到的大坝填筑施工过程数据基础上,要实现远程数据访问与整理分析,应该结合相关的工程建设管理流程与规范规程,在此基础上进行数据分析技术的研究与开发。主要的数据分析技术有以下几个方面。

(1)数据稀疏技术与实现。由于在实际工程中,GPS系统所采集到的施工过程中的坐标点非常多,这样可能使数据库中的数据异常巨大,此时开发的在线系统如果网络环境不是特别好的情况下,可能导致数据查询或者相关的质量分析会非常慢,因此,在此基础上,要对数据库中采集到的施工数据进行抽稀处理,也就是在进行数据分析时,对给定的区域内平均抽取一定数目的数据进行分析。另外,抽稀操作也是将采集的数据中冗余、无效的数据进行去除,对有效的数据进行在同样整体效果下按规定比例抽取,存储在数据库的新表中,与原始数据分开,并将其显示在云图上,抽稀操作处理示意图如图6-20所示。

图6-20　抽稀操作处理示意图

(2)坝料摊铺厚度的分析。根据记录的定位坐标数据,确定该层每个网格填筑的最后碾压高程(即定位坐标数据库中每个网格上的最后一个点的高程),记为z(m,n,k),其中,(m,n)是平面坐标矩阵中的坐标,而k为层序。

根据(m,n)寻找该网格下面一层碾压高程z(m,n,k-1),特殊的如z(m,n,k)中无下一层碾压,则z(m,n,k-1)不存在,则此网格是不进行压实厚度计算的。可以计算得到已有的每一层的压实厚度,即

Δz=z(m,n,k)-z(m,n,k-1)

以上是压实厚度计算的数学公式。

(3)碾压遍数的统计与分析。将GPS定位天线安装于车顶中心位置(即碾压滚轮中心位置),滚轮宽度L cm;碾压区域数字化,为进行碾压遍数计算将仓面进行网格化,网格越小则计算精度越高。

网格剖分方法为:采用一足够大的能包含大坝各分区形体的长方体,高程从上到下按层剖分网格,然后与大坝分区相交,确定各填筑分区的网格编号及其坐标。碾压遍数计算示意图如图6-21所示。

图6-21　碾压遍数计算示意图

在对数据库抽稀处理之后,小方格的各焦点坐标都可以计算出来,则根据小方格中不同时间落入的坐标点的时间与数值,可以用来分析在实际施工的大坝填筑过程中某一点的碾压遍数。

(4)碾压设备行进速度的计算分析。根据处理之后的坐标数据及其时间信息,可求出碾压机某个时刻的行走速度。设某碾压设备相邻时刻t1与t2的点位坐标分别为P1(x1,y2,z3)和P2(x2,y2,z2),则两点间的距离为

数据采集间隔为Δt,则碾压设备的行走速度为

(5)碾压轨迹的分析。对于碾压设备的轨迹而言,则计算比较简单,将相邻时刻的两点左边连起来就可以形成碾压设备的碾压轨迹。