“一張大屏,一目了然!施工現場的各項作業環境數據和人員施工情況,隨時可以實時掌控。”這就是TB項目智慧工地項目管理平臺。該平臺有效融入物聯網、大數據、北斗衛星等先進技術,為TB項目增添智慧化新應用。
TB水電站位于云南省迪慶州維西縣中路鄉境內,屬一等大(1)型工程,擋水建筑物采用碾壓混凝土重力壩,壩頂高程1740m,壩頂全長477m,最大壩高158m,是目前國內在建最高碾壓混凝土重力壩。大壩工期緊張、結構復雜、溫控要求高,施工難度較大。應用大壩智能建造技術為大壩施工質量、安全保駕護航,從首倉混凝土澆筑開始應用智能建造系統,采用STDPA平臺系統架構體系。
遵循“全面感知、真實分析、實時控制”的閉環智能控制理論,將智能化技術與水電工程建設深度融合,以關鍵技術創新為引領,以智能建造平臺為支撐,圍繞安全優質高效建設TB水電站的工程需求,在復雜施工條件下應用智能碾壓、智能溫控、智能灌漿、智慧鋼筋廠、智能拌和系統、通用管理系統等保障大壩建設質量和運行安全。
智能碾壓是大壩混凝土澆筑的“監護人”。
TB水電站引入了一種具有實時、連續、自動、高精度、可視化等特點的智能碾壓監控系統,構建了涵蓋碾壓混凝土生產、運輸、攤鋪、碾壓、振搗的智能澆筑平臺,開展了智能導引、智能壓實度分析、無人碾壓等關鍵技術研究應用,并形成了一套全流程智能碾壓控制體系。
質量智能監控系統——如何確保碾壓機速度、激振力、碾壓遍數和壓實厚度等全過程達標,是保證大壩施工質量的關鍵、也是難點。智能碾壓系統通過GNSS和北斗衛星等先進技術,實時對平倉機和碾壓機的作業狀況進行監控,層間覆蓋時間控制精度達到分鐘級,碾壓遍數、軌跡、厚度等定位達到厘米級。目前共監控碾壓混凝土1266層,碾壓遍數覆蓋率達97%以上,壓實度合格率100%。
智能導引系統——數字大壩通過管理人員指揮碾壓機操作手對漏碾位置進行補碾,漏碾條帶無法精準定位,易出現反復碾壓。項目部在傳統數字碾壓基礎上安裝智能導引系統,采用(AR)技術將碾壓軌跡、碾壓數據以圖像的形式展現在屏幕上,引導碾壓機司機進行自主作業,提高倉面碾壓作業一次合格率。
壓實度智能預測系統——核子密度儀存在核輻射,會對檢測人員造成一定傷害。傳統質量檢測以點代面檢測,難以實現對壓實參數的精準控制。項目部在現場開展了“壓實度智能預測” 技術研究,結合碾壓機遍數、核子密度儀和智能設備監測數據大數據分析,建立壓實度智能預測模型,實現倉面壓實質量的“智能預測” 和實時壓實“質量評價”。
智能無人碾壓——在高強度碾壓作業過程中,操作手易疲勞、作業效率低、碾壓條帶不平順、搭接處易漏碾,易出現質量問題。高寒、缺氧等惡劣條件對施工人員工作效率影響較大。無人碾壓在TB項目經過多次倉外和倉內試驗,各項功能均已實現,成功應用于大壩施工中,開創了復雜工況下“碾壓機群”作業的先河,為下一步西藏等高海拔地區無人、少人化施工創造了條件。
智能溫控是大壩混凝土澆筑的“守護神”。
針對TB施工強度高、晝夜溫差大等溫控管理痛點,TB項目聯合水科院、清華大學開展智能溫控研究應用,集成混凝土拌合、運輸、澆筑、碾壓、養護等全流程一體化智能溫控平臺。智能噴霧。云南地區太陽輻射強、蒸發快,碾壓混凝土施工過程中,對混凝土保鮮性要求較高。智能噴霧系統結合現場實際溫度、濕度自動進行混凝土噴霧及養護,保證了混凝土施工質量和養護要求。智能性態仿真。項目部建立全壩、全過程、實時溫控仿真云計算平臺,實現7-10天完成一次大壩整體溫控性態仿真計算,對大壩應力情況進行全面分析。智能通水。項目部采用智能通水系統為每個澆筑塊選擇最優的控溫策略和通水調控時機、流量、開度等參數,保證混凝土內部溫度保持在規范區間,全面提升了大壩混凝土溫控水平。
現有灌漿技術難以建立智能灌漿策略進行可視化分析,項目部在現場采用智能灌漿技術,實現了自動分析巖石裂隙情況、灌漿壓力自動控制、灌前可灌性分析和灌后成果展示,實現灌漿工程的“陽光智能化”作業。傳統手動調節油泵油壓對張拉力控制,精細化和智能化水平較差。為保證錨索張拉質量,項目研發應用智能錨索張拉系統,實現錨索張拉全過程的可視化、精準化、智能化參數控制。
智慧物料是大壩混凝土結構的“生命線”。
大壩結構復雜,鋼筋用量大,翻樣任務重,材料浪費大,人工加工慢。智慧物料系統對鋼筋廠進行全流程的任務監控,系統可以隨時看到鋼筋的庫存、加工明細、配送明細、出庫明細等,鋼筋實現自動加工,降低了鋼筋損耗,提高了生產效率。針對拌和系統產量要求高、工藝復雜、運行環境差等管理痛點,項目部運用智能拌和系統,實現操作人員工廠化辦公,車輛自動識別,灰罐自動監測;骨料含水率、混凝土溫度、生產數據實時自動監測、采集、傳輸等功能,提高了工作效率和混凝土生產強度。
為了克服工程建設過程中的各種疑難雜癥,TB水電站引用先進的科學技術,構建以大壩智能建造、綠色智慧砂石加工、地下工程安全智能動態管控三大關鍵技術為核心,打造“1+3+N”的科技創新與綠色智能建造體系,使智能建造貫穿整個工程生命周期,大壩取出世界最長碾壓混凝土芯樣,實現全流程、全過程、全生命周期數字化、智能化管控,建成精品、智慧、綠色、效益、廉潔工程。
心懷“國之大者”,鑄好“國之重器”,項目部通過科技賦能,創新引領,加強科研攻關,推進科技創新成果轉化,打造時代標桿工程,TB水電站大壩工程項目將成為可復制性的成功案例工程,能夠為其他類似項目的智能化建設提供有益的參考,進一步推動水電行業的數字化轉型和高質量發展。
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