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1、激光导向反铲在天生桥一级水电站面板堆石坝施工中的应用第28卷水利水电技术1997年第l2期激光导向反铲在天生桥一级水电站面板堆石坝施工中的应用一肖志强(中国人民武装警察部队水电第一总队).专嚣【摘要】面板堆石坝垫层料坡面修整是-4非常重要的工作,采用激光旱向反铲修坡,能保证坡面的平整度与准确性.激光导向反铲操作简单.使用方便,工作效率高,在天生桥一级水电站得到了成功应用.【关键词】激光旱向反铲1前言丛天生棒一级兰皇苎,面往,谚压,天生桥一级水电站拦河坝采用混凝土面板堆石坝结构,面板下的垫层料为半透水的IA料.作为面板的基床,IA料坡面的平整度,密实度直接影响到面板混凝土的体型结构与肪渗.符合设
2、计要求的平整坡面,使面板厚度更加均匀,既节省超填的混凝土量,又改善面板的接触支承受力状况.2坡面情况天生桥一级水电站的IA料为级配良好的碎石料,最大粒径8cm.设计干密度为2.2g/cm+IA料的设计填筑宽度为3m,为了保证靠近坡面处的IA料碾压密实.施工中要求在坡面外侧超填30cm.用振动板压实,然后再进行削坡处理.大坝IA料坡面设计坡比为1:1.4,顶长1104m.高l70m.斜坡长2,92m.总面积为17万m.由于修坡工程量大,本工程引进了一台美国产的XL4200型履带式全液压长臂反铲及配套的1145SX一1.5型激光导向装置.3激光导向反铲XL4200型长臂反铲,是一种特殊机型的小型挖
3、掘机.它具有普通反铲的工作特点,又特别适合于修整任意坡度的坡面.它采用液压伸缩式挖掘臂.伸缩长度为3.8m,小臂可加长,但伸缩长度不变,臂及工作铲斗可在22q范围内自由旋转,以保证正面两侧向都能进行修坡施工.该装置由激光发射仪与接收显示系统组成,这套系统与长臂反铲配合使用,能极大地提高生产效率.1145SX型激光发射仪内装二极管激光器与旋转自动我坡装置.激光器发射红外线激光.这束光以600r/mAn转速旋转,从而在工作面上方建立一个参照光平面,仪器自动调整,根据输人的坡度使光面在x,y两轴向做倾斜激光接收器垂直安装在靠近铲头的小臂上.跟随小臂一起移动,将接收到的激光信号转变成无线电信号传输到反
4、铲驾驶室里的信号指示灯.驾驶员就可根据信号进行修坡工作.4激光发射仪及接收系统的安装定位4.1激光发射仪的安装由于激光发射仪只能相对于仪器本身的x,y轴自动找坡度,为了使光平面平行于设计坡面,还需要依靠测量仪器与激光眼(即手持式激光接收器)来人工调上论述了我们在天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝施工中选用的典型筑坝设备,仅仅是在满足设计要求前提下的一种选型和组合,并非最佳组台随着筑坝技术的发展和机器制造商的不断开发创新,会有更新,更合理的设备参与面板堆石坝的施工.?t收祷日期;19970828责任编辑张绪平)57节.使仪器的Y,y轴与大坝纵横轴线一致.在天生桥大坝工地使用的测量仪器是莱卡TC10
5、0型全站倥.根据两个平面平行的理论.若两个平面的正交x,y轴互相平行.那幺这两个平面就是平行的.而激光发射仪的特点是:轴自动拙水平.】,轴自动找坡度.因此只要仪器y轴顺坡向且垂直于大坝轴线,或仪器x轴平行于坝轴线,都能保证光平面与坡面平行.4.1.1安装在坡璜选一点架设激光仪,基座尽可能水平,安装角度板,固定仪器在角度板上,使仪器控制键位于仪器上方.x轴坡度调为零.y轴根据查表计算输入相应的坡度换算值.打齐仪器陡坡开关.仪器自动找坡,进入坡度后,信号灯灭,开始发射激光束.用全站仪测出激光仪顶部中心位置的大坝纵横坐标,对应同一横坐标坡脚处打一术桩,对应同一纵坐标在激光仪左,右两侧距离相等的地方再
6、打上两个木桩.测出三个桩桩顶距设计坡面的铅垂距离.在激光仪顶部架上望远镜,瞄准坡脚木桩.调整仪器固定螺栓,使仪器y轴与大蜘横坐标成一条线,此时激光平面大致平行于坝坡面.4.】.2越调分别在激光仪左,右两个木桩上立测尺,用激光服测出激光平面距木桩的铅垂高度,加上术桩距设计坡面的距离,就得出激光平面距设计坡面的距离.若这两个距离不等,则旋转激光仪微调螺栓(螺栓顺时针转动,皿!l光面右侧抬高,左侧降低反之,则右侧降低,左侧抬高).反复多次,直到左右两个木桩上测出的激光平面距设计坡面的铅垂距离相等,则仪器x轴平行于大坝轴线,激光平面平行于设计坡面,同时也测出了激光平面距设计坡面的铅垂距离.4.】.3检
7、查用同样的方法测出坡脚木桩上激光平面距设计坡面的距离,根据不在同一条直线上的三点确定一个平面的定理,三个木桩上激光平面高度应该相同,若不同,卿要樟查调整输入仪器y轴的坡度换算值.直到三点高度一样.d2安装接收系统激光导向反铲与坡面位置如附图所示,安装接收系统,就是使激光接收器到铲斗头的距离与光平面到设计坡面的距离相等.先将接收器的标杆垂直固定在反铲小臂上,打开铲斗使之与小臂垂直,量出铲斗刃口到标杆底部的距离dL,用式d一/coxa为坡角),计算出标杆底部到设计坡面的距离d.,用激光平面到设计坡面的距离减去d.,再减去坡面碾压沉降量,就得出了接收器在标杆的固定高度d,然后将接收器中部58固定螺桂
8、安装在ds高度上即可跗图激光导向反铲布置示意5反铲的操作当反铲铲斗刃口顺设计坡面移动时,接收器中部刚好处于激光平面内.信号器绿灯亮.上下移动铲斗.当绿灯上面的黄灯亮时.表示铲斗高出设计坡面,欠挖,要向下移动铲斗;下面的黄灯亮时,表示铲斗低于设计面.超挖,要向上移动铲斗.当上,下红灯亮时,表示铲斗太高或太低了.而当上,下黄灯闪烁时表示很靠近设计坡面.由于绿灯亮的范围很小,操作起来很困难,一般使用黄灯闪烁来控制削坡.根据反铲小臂伸缩移动的特点,调整反铲的停机位置,使铲斗处在设计坡面时,反铲臂平行于设计坡面,削坡时,就不必为对准坡面而频繁移动大臂.只需轻松地收缩小臂,这就减轻了驾驶员的劳动强度.用式
9、=o一)/mg.-C(为实测值),可以得出反铲履带到设计坡面的水平距离,在工作面上放出这条线.使履带始终沿着这条线行驶.就能保证大臂与坡面平行.只有当反铲大臂对准坡面放下.铲斗放平,标杆处于铅垂状态,且铲斗与小臂垂直时,信号灯指示的信号才是准确的坡面信息,违背了其中任何一项都得不到准确的坡面信息.因此,将削坡范围分为两个区进行.A区即小臂伸缩控制区,操作手根据激光指示信号进行削坡,区即A区以上的范厨,不能利用激光信号,但可以顺着A区已修整好的坡面,沿着坡顶上放出的坡面设计线.利用小臂旋转能力进行侧向削坡.6小结目前,大坝680.00m高程以下一期面板已经浇筑完毕,大坝也填筑到700.00m高程在A料坡面修整上,激光导向反铲发挥了重要的作用,提高了工效.节省了大批劳动力,也节约了大量1A料.(收稿日期.199708.g8责任编辑马德伟)
