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【工人日報客戶端】建設工地變成一臺巨大的“3D打印機”

距中吉邊境不到50公里的新疆阿克蘇地區大石峽河谷,盤山路上施工車輛穿梭往來,陡峭山體上建筑物“攀緣直上”,山谷內機器轟鳴聲此起彼伏,數百臺車輛及機械設備工作緊張有序、有條不紊,呈現出一派熱火朝天的施工場面。

正在建設中的大石峽水利樞紐工程最大壩高247米,壩體填筑總量2260萬立方米,水庫總庫容11.7億立方米,電站裝機容量75萬千瓦。主要建設任務是向塔里木河干流生態供水,兼顧灌溉、防洪等綜合功能,擔負南疆四地州電力調峰任務,屬于國家172項重點節水供水重大水利工程之一。

走進大石峽施工現場,項目建設區域便利的電網、通信網,先進的數字化智能化技術,與周遭的荒山戈壁形成鮮明反差,更令人驚嘆的是7月份工程智慧云平臺推出后,項目建設將實現無人駕駛、無人碾壓、智能溫控、虛擬仿真,大石峽水利樞紐或將成為全球最大“3D打印”工程。

工程智慧云平臺將實現“3D打印”智能控制

作為世界最高混凝土面板壩,工程所在地屬于地震多發區,地質條件復雜、地震設防烈度高、壩體填筑量大,大壩變形協調控制及面板抗擠壓破壞等關鍵技術問題突出、要求極高。施工過程各項技術參數控制僅依靠人工決策與操作已經無法滿足工程建造的要求,亟需借鑒“3D打印”技術理念,采用計算機統一調度與控制,實現工程建設尤其是大壩填筑過程的標準化、精細化、智能化。

“3D打印”技術在大石峽水利樞紐工程的應用,并不是通過一個巨大的機器直接打印出完整的水電站,而是通過工程智慧云平臺,電腦模型將大壩“分解”,切片成很多不同的建設步驟,一層層地完成作業,一步步從整體上實現3D打印的效果。

2020年10月,項目開工初期,在特高混凝土面板壩學術交流會暨智慧大石峽建設第一屆高端論壇上,相關專家對智能管理在大石峽項目建設中的應用提出了初步構架。

為此,項目公司、項目部聯合科研院所、知名院士和博士后工作站組成咨詢團隊,開展了重大科研項目9大項16個子專題,和一般科研項目13大項的研究,在數字信息技術服務上陸續投入資金8000余萬元……

“大石峽水利樞紐工程正在建設基于‘BIM+GIS(地理信息系統)+IOT+區塊鏈+AR(增強現實)’等多技術融合的大石峽水利樞紐工程建設智慧管理云平臺?!贝笫瘝{項目公司科技管理部部長王峰斌介紹,該平臺是在傳統水利工程的基礎上,利用云計算、大數據、物聯網、移動互聯網和人工智能、虛擬仿真等先進技術,開發覆蓋工程建設管理、大壩智能施工等八大核心業務的應用大系統,自動、遠程、移動、便捷的管理與控制技術,將實現“3D打印”智能控制。

附加質量法為“3D打印”提供快速無損檢測

工程智慧云平臺的運用,裝卸卡車可以實現無人駕駛,全自動的把填筑料運到壩址并卸料,之后無人駕駛的推土機、壓路機把料攤鋪平進行碾壓作業,這一套“3D打印”流程下來,實現了計算機的智能規劃與控制,過程中還需要對填筑壩體質量進行實時監測。

在堆石壩施工過程中,為保證大壩填筑質量,根據堆石壩填筑規范的要求,需要對填筑壩體施工質量進行原位實時檢測。過去傳統的方法是進行人工挖坑密度試驗,但該方法檢測效率低、代表性差且具有破壞性,是一種以點代面的方法,難以客觀、全面地反映大壩填筑整體質量。

“隨著填筑土料圖像識別、人工智能技術、區塊鏈技術的運用,大壩填筑可以實現自動化,附加質量法可以對大壩填筑質量進行智能控制?!敝袊茖W院院士陳祖煜在大石峽項目現場考察時,對項目質量控制提出專業建議。

附加質量法是以檢測堆石密度為目的,測試堆石體的動力參數、附加質量,實現堆石體密度快速無損的檢測技術。該方法是一種原位、快速和無損的密度測定新方法,特別是在大粒徑的堆石區,其快速、準確的優越性更加明顯,具有快速、準確、經濟、簡便、無損和操作簡單的特點,能夠有效避免傳統坑測法出現的倒坡、空洞、采樣坑邊界不清晰等問題。

“附加質量法是一種智能化監測手段,目前已經在大壩填筑中得到運用?!敝袊芙ǜ鹬迚稳敬笫瘝{Ⅰ標項目負責人李東飛介紹說,附加質量法可代替超過60%的坑檢量,能夠減少50%以上檢測時間,為“3D打印”提供快速無損檢測。

智能溫控系統保障防滲體系安全

除了大壩填筑采用智能精細化控制外,長176米、寬15米、高50米的高趾墩混凝土澆筑,高寒、高海拔和高地震烈度地區面板防滲體系,對混凝土溫度控制要求異常嚴格。

“在溫差大、風速高、蒸發量大等復雜環境下,為了防止混凝土出現表面裂縫,必須嚴格控制高趾墩混凝土的內外溫差,溫控技術要求中指出,任何季節的混凝土內外溫差均應控制在15℃~20℃的范圍內?!痹擁椖靠偣こ處熽愃山榻B說。

在傳統溫控流程中,最關鍵的環節是人工對冷卻水管進行流量調節,往往由于調節滯后、人為操作失誤和流量檢測不準等問題造成溫控效果不佳?!爸悄軠乜叵到y是以通斷法冷卻通水智能控制系統V4.0版為核心,對混凝土內部溫度進行實時測控,使混凝土溫度滿足溫控技術要求?!〝喾ɡ鋮s通水智能控制系統’是由中國能建自主立項,在錦屏一級、大藤峽船閘進行了現場應用,穩定可靠且具有完全自主知識產權?!标愃杀硎?。

該系統預先設置一條混凝土設計溫控曲線,定時自動采集混凝土溫度,將采集到的溫度與預設溫度對比,若高于預設溫度則打開冷卻水管的閥門通水,否則,就關閉閥門,使混凝土溫度在預設溫度線的導引下逐步降至規定溫度。整個過程,無需測量流量,直接采用溫度指標產生決策,達到簡化系統、實時控制的目的。

隨著大石峽水利樞紐工程智能技術的深入推進,大量的自動化機器作為不同的組件無縫地協同工作,整個建設工地將變成一臺巨大的“3D打印機”。(工人日報客戶端記者 吳鐸思 通訊員 邱澎波)

新聞鏈接:http://web.app.workercn.cn/news.html?aid=223538

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