一种土石坝坝面螺旋式碾压施工方法与流程

本发明属于水利水电工程坝体压实施工领域，涉及一种坝面碾压施工方法，具体涉及一种土石坝坝面螺旋式碾压施工方法。

背景技术：

土石坝包括各种碾压式土坝、堆石坝和土石混合坝，是一种利用当地材料的坝型。在填筑坝体时，为了减少填筑材料的空隙，提高坝体整体性和结构的稳定性，需要进行坝体压实。坝体压实是填筑的重要工序之一，其碾压方式应具有可操作性高、便于质量控制、避免漏碾或过碾等特点。目前有多种碾压行走方式，如进退错距法和圈转套压法。由于这些碾压机械行进方式设计的不合理或操作繁琐，易出现漏碾和过碾等情况，影响坝体填筑质量，带来安全隐患。

技术实现要素：

针对上述碾压方法的局限性，本发明旨在土石坝坝面碾压施工提供一种方法，满足碾压质量好，减少漏碾或过碾的施工目的，保证了坝体压实效果。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种土石坝坝面螺旋式碾压施工方法及算法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据碾滚净宽b确定仓面尺寸，碾压机械在设计仓面的轨迹线最外层边线顺时针方向以前进方向碾压，然后向内逐渐将仓面剩余部分以螺旋式行进方式碾压，记该过程为正向碾压；

步骤2：完成步骤1后，在仓面中心处沿着碾压轨迹线的螺旋式路径向外逆时针方向以倒退方向碾压，直到回到步骤1的碾压起始点，记该过程为反向碾压；

步骤3：重复步骤1和步骤2对仓面进行碾压，直到该仓面满足碾压要求为止。

作为优选，所述步骤1与步骤2中，在螺旋式行进方式的转弯处，其转弯半径应为碾滚净宽b的整数倍，且相邻转弯轨迹线为同心圆弧。

作为优选，所述步骤1与步骤2中，轨迹线每向外一层，其转弯半径便加上一倍碾滚净宽，其轨迹线之间的距离一直为碾滚净宽b，保证不漏碾，不过碾。

作为优选，步骤1中，根据碾滚净宽b确定仓面尺寸具体方法如下：

根据碾滚净宽b确定仓面为长l+2nb，宽(2n+1)b的四边形仓面，相邻转弯半径相差一个碾滚净宽b，记最外层转弯半径为rn，次外层转弯半径为rn-1，公式如下：

rn＝nb(n＝1,2,3,...)

rn-1＝(n-1)b(n＝1,2,3,...)

上式中n为非零的自然数。

作为优选，在步骤1和步骤2碾滚过程中，时间精度小于0.0003秒。

本发明的优点及有益效果为：

1、本发明对土石坝碾压施工方法进行分析，提供了一种螺旋式碾压施工方法，避免坝面施工碾压不致出现漏碾或过碾等质量缺陷；

2、本发明的螺旋式碾压施工方法可实现自动控制运行轨迹，其仓面尺寸可根据施工条件调整，具有很好的适用性；

3、本发明操作简便，易于实现机械化、自动控制轨迹的流水作业。

附图说明

图1是本发明实施例的施工机械正向碾压运行图；

图2是本发明实施例的施工机械反向碾压运行图；

图3是本发明实施例的的碾滚中心处路径线图；

图4是本发明实施例的碾滚中心处路径算法图；

图5是本发明实施例的土石坝坝面螺旋式碾压施工方法流程图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1至图5，本实施例提供的一种土石坝坝面螺旋式碾压施工方法，包括以下步骤：

步骤1：在本实例中，根据碾滚净宽b确定仓面为长l+2nb，宽(2n+1)b的四边形仓面，其中l为任意长度，可根据实际情况进行调整。如图1所示，实线为碾滚碾压时的轨迹线，虚线为碾滚中心处路径线。碾压机械在设计仓面的轨迹线最外层边线顺时针方向以前进方向碾压，向内逐渐将仓面剩余部分以螺旋式行进方式碾压，随着轨迹线每向内一层，转弯半径逐渐减小，相邻两层轨迹线为同心圆弧，其转弯半径相差一个碾滚净宽b。记最外层转弯半径为rn，次外层转弯半径为rn-1，其中：

rn＝nb(n＝1,2,3,...)

rn-1＝(n-1)b(n＝1,2,3,...)

作为优选，为提高施工精确度以及为自动化流水作业做准备，如图3与图4所示，建立碾滚中心处碾压路径线的算法模型。假定该仓面长为l+2nb米，宽为(2n+1)b米，碾压机械行进速度保持v米/秒，仓面碾压遍数为n遍，时间精度为0.0001秒。

步骤2：如图2所示，完成步骤1后，在仓面中心处沿着碾压轨迹线的螺旋式路径向外逆时针方向以倒退方向碾压，碾压路径与步骤1相同，但碾压方向相反。直到回到步骤1的碾压起始点，记录仓面碾压遍数；

步骤3：检查仓面碾压遍数，若是碾压遍数还未满足规范要求，则重复步骤1和步骤2对仓面进行碾压，直到该仓面满足碾压要求为止。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种土石坝坝面螺旋式碾压施工方法，首先根据碾滚净宽B确定仓面尺寸，碾压机械在设计仓面的轨迹线最外层边线顺时针方向以前进方向碾压，然后向内逐渐将仓面剩余部分以螺旋式行进方式碾压，记该过程为正向碾压；然后在仓面中心处沿着碾压轨迹线的螺旋式路径向外逆时针方向以倒退方向碾压，直到回到步骤1的碾压起始点，记该过程为反向碾压；之后重复步骤1和步骤2对仓面进行碾压，直到该仓面满足碾压要求为止。本发明的螺旋式碾压施工方法可实现自动控制运行轨迹，其仓面尺寸可根据施工条件调整，具有很好的适用性；本发明操作简便，易于实现机械化、自动控制轨迹的流水作业。

技术研发人员：胡志根;聂鹏;杨子宇;刘全;廖若川;王哲鑫;周元;黄维
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：2019.07.08
技术公布日：2019.11.05