实时监控技术在南水北调郑州段高填方工程施工中的应用

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1、实时监控技术在南水北调郑州段高填方工程施工中的应用摘要：南水北调总干渠属大型过水土渠，土方填筑量大，填方高，防渗要求高，因此渠堤土方填筑施工与质量控制尤为重要。高填方碾压施工质量实时监控技术在郑州段工程中的研究与应用，实现了碾压控制参数的全过程、全天候实时监控，对提升现场质量管控水平、优质高效的完成土方填筑施工提供了技术支持，有很大的推广价值，以期为类似工程土方填筑施工提供参考。关键词：实时监控；南水北调；高填方；碾压控制；应中图分类号：TU74文献标识码：A1.工程概况南水北调工程分东线、中线、西线3条调水线，是缓解中国北方水资源严重短缺局面的战略性工程，其中，

2、中线工程南起丹江口水库，北至北京市团城湖，全长1432km，其中输水总干渠长约1276km，主要采用明渠自流输送，年平均调水量约95亿m3。郑州段工程起点位于新郑市观音寺镇英李村，终点位于穿黄隧洞出口，途径新郑、中牟、管城、二七、中原、高新、荥阳等七个市（县、区），包括新郑南段、潮河段、郑州1段、郑州2段四个设计单元工程，全长128.94km，占中线总干渠总长的1/10，占河南境内总干渠长度的1/5。中线工程土石方工程量巨大，开挖量80049万m3，回填量32398万m3，总干渠全填方渠道长82km,半挖半填渠道长523km，全挖方渠道长498km,填方高度大于6

3、m的渠道为高填方渠道，全线高填方长139.5km，填筑总量约7872.97万m3。郑州段工程高填方量达366.236万m3，高填方渠道长9.329km，最大填筑高度17米。1.实施背景总干渠高填方段施工影响因素多、潜在危险性大，事故危害性大。高填方段是采用扰动后的土料逐层压实填筑，填筑高度大，每一层碾压参数控制好坏都直接影响堤身的稳定性；内外水条件复杂，尤其在渠内高水位运行情况下，水位差大，存在渗透破坏的可能性；高填方段渠道一旦溃堤会造成水量大量流失，将直接影响沿线居民的生命财产安全。常规的控制方法不能很好适应南水北调工程的建设要求。常规的压实质量控制主要依靠监理

4、现场旁站、巡检方式来控制渠道施工过程的碾压参数和试坑试验来检验质量，一方面与南水北调大规模机械化施工不相适应；另一方面，无法实现过程中质量信息的及时反馈控制，往往发现问题在全部碾压施工完成之后，返工的工作量巨大。此外南水北调作为一个线性工程，填筑施工更是长距离、大面积、连续性作业，这对监理现场旁站和巡检都提出了更高的要求，往往难以有效地监控施工质量。因此，在建设过程中如何有效对填筑施工质量进行监督、管理与控制，是南水北调高填方渠道工程建设能否实现高质量、高强度安全施工的关键。为此，河南省南水北调中线工程建设管理局委托天津大学开展新郑南段高填方渠道工程填筑碾压质量实

5、时监控试验研究项目，对新郑南段高填方填筑碾压全过程进行实时监控，以确保高填方施工质量。1.碾压施工质量实时监控系统3.1主要特点实时监控系统先进性与实用性俱备，是具有实时性、连续性、自动化、高精度等特点的施工管理与控制系统，其依托当前计算机相关技术，以互联网为基础，借助于现代测绘技术、电子信息技术、管理科学等，实现工程建设管理的网络化、可视化、数字化与集成化，通过在碾压设备上安装施工信息监测采集仪器，对渠道填筑碾压机械施工过程（轨迹、速度、振动状态、遍数、碾压厚度、压后高程等）进行全天候实时自动监测，当发现不迗标情况时，向相关质量人员报警，以指导现场整改，实行远程

6、、现场“双监控”，保证了质量控制的快速反应及业主和监理对工程建设质量的深度参与；系统客户端软件采用图形化操作界面，操作简单，界面友好，能有效地减少用户的认知负担，实用性强。3.2实时监控系统构成新郑南段高填方渠道工程填筑碾压质量实时监控系统主要由总控中心、现场分控站、GPS基准站、监测流动站（碾压机械）和网络系统等部分组成，总控中心是实时监控系统的核心组成部分，设置于业主营地，主要包括服务器系统、数据库系统、通讯系统、安全备份系统以及现场监控应用系统等。现场分控站建于施工项目部，用于监理人员24小时实时监控碾压质量，一旦出现质量偏差，现场及时纠偏，主要由无线数据通

7、讯网络设备、图形工作站监控终端、双向对讲机以及UPS设备等组成；GPS差分基准站即定位差分基准站，是整个监测系统的“位置标准”，包括定位接收机、卫星天线、无线电台和差分信号无线发送天线等，主要用于计算流动站的空间位置信息，采用Trimble双频R5GPS接收机集成测绘单元和RTK（动态差分）技术，使差分基准站和碾压机械GPS移动终端的测量精度迗到厘米级；监测流动站也称碾压机械机载终端，包括安装于碾压机械上的GPS接收机、DTU、激振力监测设备及报警接收设备，主要对包括碾压机械的动态位置坐标、定位时间和激振力输出状态等碾压过程信息进行高精度、高稳定性的自动实施采集，

8、通过DTU