堆石坝主堆石区填筑质量控制与碾压方案评价研究

摘要

水利工程项目是国家“十二五”、“十三五”规划的重点建设任务，因堆石坝填筑碾压施工受环境影响小，机械化施工程度高、取材方便、相对成本低等优点，故根据中国国情，堆石坝是水利枢纽工程坝型首择之一。堆石坝坝体质量控制的关键是填筑质量，则如何对填筑碾压方案进行科学、合理的评价选择和填筑质量控制成为施工项目管理者所面临的关键问题。本文在主堆石区填筑质量要求的基础上，对适用于中小型水库的填筑碾压质量控制方法、质量控制指标体系和碾压方案评价模型的构建进行了研究，具体为以下几方面:
　　首先，建立堆石坝主堆石区填筑质量控制方法。通过分析堆石坝主堆石区填筑施工特点和质量控制机理，得出堆石坝主堆石区填筑施工过程质量控制属于小批量生产模式，在此基础上提出以EWMA控制图作为主堆石区填筑施工质量控制的基准方法，由于主堆石区填筑质量检测数据少（样本数量小），计算出的控制图的控制界限不够合理准确，因此本文引入Bootstrap法对控制图进行改进，建立Bootstrap WV-EWMA施工控制图，同时结合《混凝土面板堆石坝施工规范》中对主堆石区填筑质量的要求，形成双重控制界限的“小批量施工控制图”。
　　其次，构建堆石坝主堆石区填筑质量控制指标体系。根据堆石坝主堆石区填筑施工特点和质量要求，及相关文献资料和专家咨询形成初步指标体系，运用相关分析和差异系数分析进行指标筛选，建立较为全面的填筑质量控制指标体系，并将质量控制指标体系作为主堆石区填筑碾压方案的评价指标。
　　再次，根据填筑碾压质量要求和施工系统的运行规律，拟定碾压参数，形成碾压方案，并建立组合赋权和TOPSIS法相结合的方案评价模型对其进行评价。采用层次分析法和熵权法分别计算方案评价指标的主、客观权重，基于Lagrange条件极值原理的“加法”集成法对各指标进行组合赋权;再用TOPSIS法对碾压方案进行评价排序。利用MATLAB编程仿真本文构建的评价模型，形成了完整的评价系统，简化决策过程，为施工项目管理者提供决策依据。
　　最后，依托工程实例验证了本文提出的方案评价模型和Bootstrap WV-EWMA施工控制图分别在主堆石区填筑碾压方案的评价选择和施工过程质量控制中的适用性和可行性。本文提出可将此评价模型和质量控制方法运用到堆石坝坝体其他分区。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 堆石坝填筑质量控制研究现状

1．2．2 堆石坝填筑碾压方案评价研究现状

1．3 主要研究内容及方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 研究方法

1．4 本文研究的技术路线

第2章 堆石坝主堆石区的施工特点

2．1 面板堆石坝主堆石区的功能

2．1．1 面板堆石坝的结构组成及其功能

2．1．2 主堆石区的施工要求

2．2 主堆石区施工工艺与流程

2．3 主堆石区填筑施工质量要求

2．3．1 对主堆石区原材料性能的要求

2．3．2 对堆石料摊铺与整平的要求

2．3．3 对堆石料压实的要求

2．4 堆石坝主堆石区施工质量保障的特点

2．4．1 主堆石区典型施工质量病害与成因

2．4．2 主堆石区填筑碾压施工质量的重要性

2．4．3 主堆石区填筑施工质量保障的难点

第3章 堆石坝主堆石区填筑质量控制理论与方法

3．1 一般质量控制理论

3．2 一般质量控制方法

3．3 质量控制图

3．3．1 控制图的原理

3．3．2 控制图的类型

3．3．3 控制图的判别准则

3．4 生产模式类型分析

3．4．1 大批量生产模式

3．4．2 小批量生产模式

3．4．3 堆石坝主堆石区填筑的生产模式

3．5 小批量生产模式下质量控制方法

3．5．1 小批量生产质量控制图类型

3．5．2 一般小批量生产质量控制图的局限性

第4章 主堆石区填筑质量控制方法与碾压方案评价模型

4．1 主堆石区填筑碾压施工质量小批量控制图的建立

4．1．2 改进后的控制图——Bootstrap WV-EWMA图

4．1．3 辅助控制方法——过程能力指数

4．2 构建主堆石区填筑施工质量控制指标体系

4．2．1 质量控制指标初选

4．2．2 质量控制指标筛选

4．3 小批量控制图质量观测点的判断

4．4 堆石坝主堆石区填筑碾压方案评价模型

4．4．1 利用层次分析法确定评价指标的主观权重

4．4．2 利用熵权法确定评价指标的客观权重

4．4．3 评价指标的主客观权重组合赋权

4．4．4 运用TOPSIS法进行方案评价

4．5 堆石坝主堆石区填筑碾压方案评价指标体系

第5章 堆石坝主堆石区填筑碾压方案的形成

5．1 主堆石区填筑碾压施工方案各要素分析

5．2 主堆石区填筑碾压施工方案的形成

5．2．1 主堆石区填筑碾压施工工艺

5．2．2 主堆石区填筑碾压施工机械

5．2．3 主堆石区填筑碾压施工人员

5．2．4 主堆石区填筑碾压施工质量、进度、费用目标

5．2．5 主堆石区填筑碾压施工参数

5．2．6 主堆石区填筑碾压施工过程能力分析

5．3 主堆石区填筑碾压施工目标的保证措施

第6章 主堆石区填筑碾压方案评价模型与质量控制方法的应用

6．1 工程概况

6．2 主堆石区填筑碾压方案的形成

6．3 主堆石区填筑碾压方案评价

6．3．1 权重的确定

6．3．2 评价结果的确定

6．4 主堆石区填筑碾压施工质量控制方法的应用

6．4．1 堆石料级配的控制

6．4．2 铺料厚度的控制

6．4．3 孔隙率的控制

6．4．4 干密度的控制

第7章 结论与展望

7．1 研究结论

7．2 研究展望

致谢

参考文献

附录

在攻读学位期间取得的研究成果