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水利工程高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量控制方法探討

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水利工程高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量控制方法探討

【摘要】以王屋水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程右岸高邊坡開(kāi)挖為例,利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量實(shí)時(shí)控制,及時(shí)掌握了高邊坡開(kāi)挖施工動(dòng)態(tài),保證了施工質(zhì)量,有效控制了施工工期。

【關(guān)鍵詞】王屋水庫(kù);水利工程;高邊坡開(kāi)挖面;質(zhì)量控制

三維激光掃描是近幾年興起的一種新型高邊坡開(kāi)挖面形態(tài)測(cè)量技術(shù),利用此技術(shù)能夠精確獲取被測(cè)對(duì)象的表面空間數(shù)據(jù),相較于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)具有測(cè)量精度較高、測(cè)量時(shí)間較短、測(cè)量自動(dòng)化程度較高等優(yōu)點(diǎn),對(duì)此本文利用高邊坡開(kāi)挖面平均坡度、局部超欠挖、坡腳標(biāo)高、不平整度等計(jì)算模型,再結(jié)合三維激光掃描技術(shù)獲取高邊坡開(kāi)挖面測(cè)量數(shù)據(jù),對(duì)高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和評(píng)估,及時(shí)掌握高邊坡開(kāi)挖施工動(dòng)態(tài),保證施工質(zhì)量,控制施工工期。

1高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量控制

1.1高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

1)高邊坡開(kāi)挖的平均坡度應(yīng)小于等于設(shè)計(jì)坡度。2)局部超欠挖施工,欠挖尺寸要小于等于20cm,超挖尺寸要小于等于30cm。3)坡腳的標(biāo)高應(yīng)在±20cm范圍內(nèi)。4)高邊坡開(kāi)挖不平整度要小于15cm。

1.2高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)計(jì)

高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量分析的基礎(chǔ)是需要提前設(shè)計(jì)好工程施工參數(shù),設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括施工區(qū)域、工程類型、施工高度差、施工編號(hào)、開(kāi)挖面坡比、控制點(diǎn)相應(yīng)參數(shù)等數(shù)據(jù)。本文將水利工程施工的設(shè)計(jì)參數(shù)提前輸入到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中,對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的參數(shù)化重構(gòu)。平面開(kāi)挖面和曲面開(kāi)挖面可以分別用以下公式進(jìn)行表示:將設(shè)計(jì)參數(shù)輸入到公式中,用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,最終可以確定開(kāi)挖面的控制參數(shù)。

1.3數(shù)據(jù)掃描和預(yù)處理

利用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行高邊坡開(kāi)挖面掃描主要包括地形勘探、選點(diǎn)設(shè)站、數(shù)據(jù)掃描、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等,在進(jìn)行掃描站點(diǎn)設(shè)置時(shí)場(chǎng)地應(yīng)選擇空曠、無(wú)遮擋物、避風(fēng)安全位置且掃描范圍不能遺漏應(yīng)覆蓋整個(gè)高邊坡開(kāi)挖面。在數(shù)據(jù)采集時(shí)由于施工場(chǎng)地影響會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集過(guò)程中出現(xiàn)大量噪聲,另外由于數(shù)據(jù)采集基數(shù)較大,會(huì)產(chǎn)生一些無(wú)用或錯(cuò)誤數(shù)據(jù),這時(shí)就需要進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理主要是處理云數(shù)據(jù)中的施工噪音及錯(cuò)誤和重復(fù)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)預(yù)處理利用三維激光掃描儀系統(tǒng)自帶數(shù)據(jù)后處理軟件cyclone進(jìn)行,然后系統(tǒng)將處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)出以txt格式存儲(chǔ)到三維激光掃描儀儲(chǔ)存卡上用于后續(xù)的數(shù)據(jù)精細(xì)處理及計(jì)算。

1.4數(shù)據(jù)提取

利用三維激光掃描技術(shù)獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù),經(jīng)預(yù)處理后可獲得比設(shè)計(jì)高邊坡開(kāi)挖面面積稍大的點(diǎn)云數(shù)據(jù),為了保證獲得數(shù)據(jù)的精確度,將獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)區(qū)域和設(shè)計(jì)高邊坡開(kāi)挖面區(qū)域進(jìn)行匹配,在保證精確度的同時(shí)提取符合設(shè)計(jì)高邊坡開(kāi)挖面區(qū)域條件的數(shù)據(jù),本文的數(shù)據(jù)提出采用射線法進(jìn)行,即利用高邊坡開(kāi)挖面的設(shè)計(jì)控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取。

1.5高邊坡開(kāi)挖施工質(zhì)量實(shí)時(shí)控制

高邊坡開(kāi)挖施工通常按照從上到下、分層爆破開(kāi)挖、邊開(kāi)挖邊支護(hù)的施工方式。每層高邊坡在開(kāi)挖前需要提前做好準(zhǔn)備工作,進(jìn)行測(cè)量放樣并校準(zhǔn)后才能進(jìn)行分層爆破開(kāi)挖,每爆破開(kāi)挖一層后需要進(jìn)行一次質(zhì)量檢查,以保證開(kāi)挖質(zhì)量,另外每爆破一層需要進(jìn)行支護(hù)施工,以保證施工安全。高邊坡開(kāi)挖是一個(gè)動(dòng)態(tài)施工過(guò)程,在不斷施工下高邊坡開(kāi)挖面的形態(tài)不斷變化,所以高邊坡開(kāi)挖面的數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)采集,以保證能夠及時(shí)糾正高邊坡開(kāi)挖工程,保證施工進(jìn)度。高邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)采集采用三維激光掃描儀進(jìn)行,在開(kāi)挖面施工期間及時(shí)采集開(kāi)挖數(shù)據(jù),根據(jù)采集的高邊坡開(kāi)挖數(shù)據(jù)對(duì)高邊坡開(kāi)挖施工進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和評(píng)定,并將評(píng)定結(jié)果反饋給施工技術(shù)人員,技術(shù)人員根據(jù)施工數(shù)據(jù)糾正施工偏差,以保證高邊坡開(kāi)挖面符合工程設(shè)計(jì)要求。

2工程實(shí)例分析

以王屋水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程右岸高邊坡開(kāi)挖作為實(shí)例,該右岸高邊坡長(zhǎng)約70m,高度約為15m,初步勘探此高邊坡形狀為不規(guī)則的四邊形,高邊坡開(kāi)挖面設(shè)計(jì)坡比為1∶0.75,高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)采集采用型號(hào)為L(zhǎng)eicaHDS8800三維激光掃描儀進(jìn)行。按照工程設(shè)計(jì)資料要求獲取四個(gè)控制點(diǎn)的已轉(zhuǎn)換相對(duì)坐標(biāo),按照控制點(diǎn)坐標(biāo)對(duì)Ax+By+Cz+D=0方程進(jìn)行擬合,確定A值為-1.3594,B值為-0.0528、C值為1.0000,D值為1018.8508,按照該設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面平面方程對(duì)擬合誤差進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表1。工程點(diǎn)云數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后,按照預(yù)處理后的控制點(diǎn)坐標(biāo)提取高邊坡設(shè)計(jì)開(kāi)挖面以外數(shù)據(jù),實(shí)際高邊坡開(kāi)挖施工數(shù)據(jù)提取范圍和高邊坡施工設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面基本吻合,沒(méi)有設(shè)計(jì)范圍外數(shù)據(jù)。對(duì)高邊坡開(kāi)挖面點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后分析高邊坡開(kāi)挖面施工質(zhì)量,將5m作為開(kāi)挖質(zhì)量分析間距,共分析14個(gè)高邊坡開(kāi)挖斷面,求得開(kāi)挖斷面的平均坡腳標(biāo)高為1144.62m,平均坡比為1∶0.742,上述數(shù)據(jù)均符合高邊坡開(kāi)挖工程質(zhì)量要求。高邊坡開(kāi)挖超欠挖分析,在開(kāi)挖斷面每間隔15m取一個(gè)典型施工斷面進(jìn)行分析,可知:在高邊坡坡腳位置存在超挖現(xiàn)象,而且越靠近坡腳位置,超挖現(xiàn)象越嚴(yán)重。高邊坡開(kāi)挖不平整度分析,利用三維激光掃描儀獲得的高邊坡開(kāi)挖面點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算出開(kāi)挖面的不平整度為23.58cm,此數(shù)值大于高邊坡開(kāi)挖設(shè)計(jì)要求,對(duì)不平整度進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生不平等度數(shù)值較大的主要原因是高邊坡存在超挖現(xiàn)象,經(jīng)進(jìn)一步數(shù)據(jù)分析確定高邊坡超挖位置,將分析數(shù)據(jù)反饋到施工技術(shù)人員進(jìn)一步分析,從而及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃,保證高邊坡開(kāi)挖施工質(zhì)量。

3結(jié)語(yǔ)

本文基于高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)采集的精確度和效率方面,利用高邊坡開(kāi)挖面平均坡度、局部超欠挖、坡腳標(biāo)高、不平整度等計(jì)算模型,同時(shí)結(jié)合三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)的采集及預(yù)處理,在保證精確度的同時(shí)提取符合設(shè)計(jì)高邊坡開(kāi)挖面區(qū)域條件的數(shù)據(jù),對(duì)實(shí)際高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和評(píng)估,及時(shí)掌握高邊坡開(kāi)挖施工動(dòng)態(tài),實(shí)時(shí)調(diào)整高邊坡開(kāi)挖施工計(jì)劃。以王屋水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程右岸高邊坡開(kāi)挖作為實(shí)例,對(duì)上述高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量實(shí)時(shí)控制方法進(jìn)行了分析驗(yàn)證,運(yùn)用高邊坡開(kāi)挖面質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)建立的評(píng)價(jià)計(jì)算模型再結(jié)合三維激光掃描技術(shù)高邊坡開(kāi)挖面數(shù)據(jù)采集和處理能夠切實(shí)保證高邊皮開(kāi)挖的施工質(zhì)量,在高邊坡開(kāi)挖施工期間不斷獲取開(kāi)挖數(shù)據(jù)進(jìn)行分析評(píng)估,調(diào)整施工計(jì)劃,在規(guī)定工期內(nèi)高質(zhì)量完成高邊坡開(kāi)挖任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔飛.水利工程中高邊坡開(kāi)挖與支護(hù)工程的施工要點(diǎn)分析[J].工程技術(shù)研究,2019,4(24):84-85.

[2]盧志剛.水利工程施工中高邊坡開(kāi)挖與支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2019(22):97-98.

作者:任秀芳 聶懷軍 任廣艷 單位:費(fèi)縣水利局

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