原標(biāo)題：建設(shè)工地變成一臺巨大的“3D打印機(jī)”

工人日報(bào)-中工網(wǎng)記者 吳鐸思 通訊員 邱澎波

距中吉邊境不到50公里的新疆阿克蘇地區(qū)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(nèi)機(jī)器轟鳴聲此起彼伏，數(shù)百臺車輛及機(jī)械設(shè)備工作緊張有序、有條不紊，呈現(xiàn)出一派熱火朝天的施工場面。

正在建設(shè)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(jī)容量75萬千瓦。主要建設(shè)任務(wù)是向塔里木河干流生態(tài)供水，兼顧灌溉、防洪等綜合功能，擔(dān)負(fù)南疆四地州電力調(diào)峰任務(wù)，屬于國家172項(xiàng)重點(diǎn)節(jié)水供水重大水利工程之一。

走進(jìn)大石峽施工現(xiàn)場，項(xiàng)目建設(shè)區(qū)域便利的電網(wǎng)、通信網(wǎng)，先進(jìn)的數(shù)字化智能化技術(shù)，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(xiàng)目建設(shè)將實(shí)現(xiàn)無人駕駛、無人碾壓、智能溫控、虛擬仿真，大石峽水利樞紐或?qū)⒊蔀槿蜃畲蟆?D打印”工程。

工程智慧云平臺將實(shí)現(xiàn)“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(fā)區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜、地震設(shè)防烈度高、壩體填筑量大，大壩變形協(xié)調(diào)控制及面板抗擠壓破壞等關(guān)鍵技術(shù)問題突出、要求極高。施工過程各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)控制僅依靠人工決策與操作已經(jīng)無法滿足工程建造的要求，亟需借鑒“3D打印”技術(shù)理念，采用計(jì)算機(jī)統(tǒng)一調(diào)度與控制，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)尤其是大壩填筑過程的標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、智能化。

“3D打印”技術(shù)在大石峽水利樞紐工程的應(yīng)用，并不是通過一個(gè)巨大的機(jī)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(shè)步驟，一層層地完成作業(yè)，一步步從整體上實(shí)現(xiàn)3D打印的效果。

2020年10月，項(xiàng)目開工初期，在特高混凝土面板壩學(xué)術(shù)交流會(huì)暨智慧大石峽建設(shè)第一屆高端論壇上，相關(guān)專家對智能管理在大石峽項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用提出了初步構(gòu)架。

為此，項(xiàng)目公司、項(xiàng)目部聯(lián)合科研院所、知名院士和博士后工作站組成咨詢團(tuán)隊(duì)，開展了重大科研項(xiàng)目9大項(xiàng)16個(gè)子專題，和一般科研項(xiàng)目13大項(xiàng)的研究，在數(shù)字信息技術(shù)服務(wù)上陸續(xù)投入資金8000余萬元……

“大石峽水利樞紐工程正在建設(shè)基于‘BIM+GIS（地理信息系統(tǒng)）+IOT+區(qū)塊鏈+AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）’等多技術(shù)融合的大石峽水利樞紐工程建設(shè)智慧管理云平臺。”大石峽項(xiàng)目公司科技管理部部長王峰斌介紹，該平臺是在傳統(tǒng)水利工程的基礎(chǔ)上，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能、虛擬仿真等先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)覆蓋工程建設(shè)管理、大壩智能施工等八大核心業(yè)務(wù)的應(yīng)用大系統(tǒng)，自動(dòng)、遠(yuǎn)程、移動(dòng)、便捷的管理與控制技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)“3D打印”智能控制。

附加質(zhì)量法為“3D打印”提供快速無損檢測

工程智慧云平臺的運(yùn)用，裝卸卡車可以實(shí)現(xiàn)無人駕駛，全自動(dòng)的把填筑料運(yùn)到壩址并卸料，之后無人駕駛的推土機(jī)、壓路機(jī)把料攤鋪平進(jìn)行碾壓作業(yè)，這一套“3D打印”流程下來，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的智能規(guī)劃與控制，過程中還需要對填筑壩體質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。

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

“隨著填筑土料圖像識別、人工智能技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)的運(yùn)用，大壩填筑可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，附加質(zhì)量法可以對大壩填筑質(zhì)量進(jìn)行智能控制。”中國科學(xué)院院士陳祖煜在大石峽項(xiàng)目現(xiàn)場考察時(shí)，對項(xiàng)目質(zhì)量控制提出專業(yè)建議。

附加質(zhì)量法是以檢測堆石密度為目的，測試堆石體的動(dòng)力參數(shù)、附加質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)堆石體密度快速無損的檢測技術(shù)。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(qū)，其快速、準(zhǔn)確的優(yōu)越性更加明顯，具有快速、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、簡便、無損和操作簡單的特點(diǎn)，能夠有效避免傳統(tǒng)坑測法出現(xiàn)的倒坡、空洞、采樣坑邊界不清晰等問題。

“附加質(zhì)量法是一種智能化監(jiān)測手段，目前已經(jīng)在大壩填筑中得到運(yùn)用?！敝袊芙ǜ鹬迚稳敬笫瘝{Ⅰ標(biāo)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人李東飛介紹說，附加質(zhì)量法可代替超過60%的坑檢量，能夠減少50%以上檢測時(shí)間，為“3D打印”提供快速無損檢測。

智能溫控系統(tǒng)保障防滲體系安全

除了大壩填筑采用智能精細(xì)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(qū)面板防滲體系，對混凝土溫度控制要求異常嚴(yán)格。

“在溫差大、風(fēng)速高、蒸發(fā)量大等復(fù)雜環(huán)境下，為了防止混凝土出現(xiàn)表面裂縫，必須嚴(yán)格控制高趾墩混凝土的內(nèi)外溫差，溫控技術(shù)要求中指出，任何季節(jié)的混凝土內(nèi)外溫差均應(yīng)控制在15℃～20℃的范圍內(nèi)?！痹擁?xiàng)目總工程師陳松介紹說。

在傳統(tǒng)溫控流程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是人工對冷卻水管進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，往往由于調(diào)節(jié)滯后、人為操作失誤和流量檢測不準(zhǔn)等問題造成溫控效果不佳?！爸悄軠乜叵到y(tǒng)是以通斷法冷卻通水智能控制系統(tǒng)V4.0版為核心，對混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測控，使混凝土溫度滿足溫控技術(shù)要求。‘通斷法冷卻通水智能控制系統(tǒng)’是由中國能建自主立項(xiàng)，在錦屏一級、大藤峽船閘進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，穩(wěn)定可靠且具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。”陳松表示。

該系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置一條混凝土設(shè)計(jì)溫控曲線，定時(shí)自動(dòng)采集混凝土溫度，將采集到的溫度與預(yù)設(shè)溫度對比，若高于預(yù)設(shè)溫度則打開冷卻水管的閥門通水，否則，就關(guān)閉閥門，使混凝土溫度在預(yù)設(shè)溫度線的導(dǎo)引下逐步降至規(guī)定溫度。整個(gè)過程，無需測量流量，直接采用溫度指標(biāo)產(chǎn)生決策，達(dá)到簡化系統(tǒng)、實(shí)時(shí)控制的目的。

隨著大石峽水利樞紐工程智能技術(shù)的深入推進(jìn)，大量的自動(dòng)化機(jī)器作為不同的組件無縫地協(xié)同工作，整個(gè)建設(shè)工地將變成一臺巨大的“3D打印機(jī)”。()

標(biāo)簽： 大石峽水利樞紐工程 智能溫控 3D打印機(jī)