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3D技术“打印”出智慧大坝

祖国西部边陲,新疆阿克苏地区大石峡河谷,一座高达247米的智慧大坝——新疆大石峡水利枢纽,正不断拔节生长、巍然崛起。

这座“神奇”的世界最高面板砂砾石坝,是中国能建葛洲坝集团用“3D打印”技术,奉献给世界的又一座水电丰碑,将为新疆经济社会高质量发展插上“绿色之翼”。

项目施工现场

“3D打印”大坝:中国基建不断攀登技术之巅

走进大石峡河谷,此起彼伏的机器轰鸣,划破荒山戈壁的宁静。

大石峡水利枢纽工程项目现场,数千名工作人员、数百台施工车辆和大型机械设备紧张有序、有条不紊地刷新着大坝建设的“进度条”。——这是一场超大型“3D打印”的现场。

是什么神奇的“黑科技”,能把247米高的庞然大物“打印”出来?

大石峡1标项目部经理李东飞,向记者解释了“3D打印”的秘密:“3D打印技术在大石峡水利枢纽工程的应用,并不是通过一个巨大的机器直接打印出完整的水电站,而是通过工程智慧云平台,利用电脑模型将大坝‘分解’,切片成多个不同的建设步骤,一层层地完成作业,一步步实现3D打印的整体效果。”

工程智慧云平台

大石峡项目现场,先进的数字化、智能化和物联网,让戈壁荒谷焕发出现代科技的色彩。在项目智慧工地监控中心,记者看到,大坝碾压路径、碾压次数、碾压力度、混凝土内部温度等各种数据,在监控中心得到同步动态显示。据介绍,等7月份工程智慧云平台推出后,项目建设还将实现无人驾驶、无人碾压、智能温控、虚拟仿真……媒体惊叹,人工智能+3D打印,让中国建筑、中国建造不断攀上新的科技之巅!

“我们正在建设基于‘BIM+GIS(地理信息系统)+IOT+区块链+AR(增强现实)’等多技术融合的大石峡水利枢纽工程建设智慧管理云平台。”大石峡项目公司科技管理部部长王峰斌介绍,该平台是在传统水利工程的基础上,利用云计算、大数据、物联网、移动互联网和人工智能、虚拟仿真等先进技术,开发覆盖“工程建设管理、大坝智能施工、水库科学调度、工程安全监控、智能分析决策、快速应急响应、一体化运维、综合事务管理”八大核心业务的应用大系统。

自动、远程、移动、便捷的管理与控制技术,把整个建设工地变成一台巨大的“3D打印机”。

这台巨型“3D打印机”是如何炼成的?

据介绍,早在2020年10月,大石峡项目开工初期,葛洲坝人就开始谋划智慧技术在大石峡的应用。为此,项目公司、项目部联合科研院所、博士后工作站组成了强大的咨询团队,开展了重大科研项目9大项16个子专题、一般科研项目13大项的研究,在数字信息技术服务上陆续投入资金8000余万元,组装这台巨型“3D打印机”。

“心电检测仪”:实时为大坝浇筑把脉问诊

“3D打印”的大坝,如何保证“打印”过程中质量始终受控?精准的数据支撑是关键。时时刻刻为大坝浇筑把脉问诊、保证大坝健康的,是大坝的“心电检测仪”——附加质量法。

项目施工现场

走进大石峡项目施工现场,你会发现,处处都体现着数字化、智能化元素:施工人员驾驶着砂石料翻斗车靠近磅房,交通杆自动升起;经过地磅时,监控屏幕上自动显示车辆和所运砂石料的重量;从磅房出来,智能化加水系统自动启动喷淋功能,喷淋系统将自动调节不同气温条件下对砂砾石的喷洒水量。

来到大坝填筑区,技术人员将7块不同质量的大铁块拉升到一定高度,让其自由落体砸向填筑的坝体,不远处承压板的传感器便自动采集振动波数据,经过电脑分析便可得出填筑体干密度,从而指挥碾压设备进行下一步操作,这种现代化检测方法称之为“附加质量法”。

“传统的方法是进行人工挖坑密度试验,但检测效率低、精准度不高,且具有破坏性。附加质量法相当于给大坝连上了台心电检测仪,我们通过测量波动得出‘心电图’,就可以看出大坝填筑的密度,监测大坝当前的健康状况。”在新疆乌鲁瓦提、阿尔塔什等项目工作了24年的技术人员徐树梅,对于这项便捷的新技术非常自信。

“附加质量法可代替超过60%的坑检量,能够减少50%以上检测时间。”徐树梅说,不用再每碾压一层就人工进行坑检,节省了大量人力和时间。

“混凝土身份证”:让每一仓浇筑质量受控

合抱之木,生于毫末;九层之台,起于垒土。“3D打印”大坝,“混凝土身份证”是一个保证每一仓大坝混凝土质量受控的亮眼绝活儿。

现场施工人员介绍说,混凝土正式浇筑之前,施工人员将选取具有代表性的混凝土拌合物装入试模中,成型脱模后送入试验室进行检测。

混凝土浇筑

为了确保试块从取样到检测全过程受控,大石峡水利枢纽工程所应用的智慧管理云平台通过给混凝土试块配上“身份证”,人脑与电脑“同频”于方寸屏幕间,统一实行信息化管控。

通俗来说,就是对每一仓混凝土试块的进行“身份登记”:施工人员、原材料、配合比、设备、统计分析等模块数据一一录入智慧管理云平台,并设置相应的业务操作流程,最终生成一张“身份证”。

有了这张“身份证”,混凝土质量可以随时得以追溯。如果出现质量缺陷,可随时调查到底是在哪个环节出了问题,即刻实现溯源整改,形成“施工-反馈-计划”全过程闭环管理。

将协同优势转化为具体成果,以新技术赋能传统工序,在葛洲坝建设者看来,没有所谓的传统产业,只有不断的创新与进步。

“以往在水电站建设期间,混凝土配比靠人工记录。如今,智慧管理云平台给每一仓混凝土原材料配上“身份证”,在“眼皮子”底下便可进行直接监管,大大提升了监管效率,助力大坝增长“节节高”。

阿克苏的冰雪消融之水,轻抚过新时代的大国重器,正见证着葛洲坝人参与大美新疆建设,助力边疆绿色低碳发展的新征程。磅礴水势孕育着的源源不断的清洁电能,将点亮边陲万家灯火,一幅新时代践行“一带一路”倡议、造福边疆人民、增进民族团结的美丽画卷,正徐徐铺展在雪山流云之间。

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