信息技術(shù)任龍開口水電站碾壓混凝土施工中應(yīng)用

韓可林　王曉偉

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司　　長(zhǎng)沙市　410004）

信息技術(shù)任龍開口水電站碾壓混凝土施工中應(yīng)用

韓可林王曉偉

（中國(guó)水利水電第八工程局有限公司長(zhǎng)沙市410004）

龍開口水電站建設(shè)規(guī)模大、工期緊、施工條件復(fù)雜（氣候干熱），給工程建設(shè)管理、施工質(zhì)量和進(jìn)度控制帶來相當(dāng)大的難度，采用常規(guī)質(zhì)量控制方法具有很大的局限性。因此，具有實(shí)時(shí)性、連續(xù)性、自動(dòng)化、高精度等特點(diǎn)的大壩施工質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)碾壓混凝土倉面碾壓等環(huán)節(jié)進(jìn)行有效監(jiān)控，建立碾壓施工質(zhì)量動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)控制及預(yù)警機(jī)制及施工過程實(shí)時(shí)反饋與主動(dòng)控制機(jī)制，大大提高了混凝土的施工質(zhì)量，可為類似工程提供參考依據(jù)。

信息技術(shù)龍開口水電站碾壓混凝土

1 概　述

龍開口水電站位于金沙江中游、云南省大理州與麗江市交界的鶴慶縣朵美鄉(xiāng)龍開口村河段上，電站裝機(jī)規(guī)模為1800MW。樞紐工程主要由擋水建筑物、泄洪沖沙建筑物、右岸壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)及左右岸灌溉取水口等建筑物組成。攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程1303.00m，最大壩高119.00m。

信息技術(shù)在龍開口水電站碾壓混凝土施工中應(yīng)用主要分以下幾個(gè)方面：

（1）采用GPS技術(shù)、GPRS技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)等，運(yùn)用碾壓混凝土壩澆筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)及相應(yīng)的軟硬件系統(tǒng)和集成技術(shù)，為碾壓遍數(shù)、碾壓軌跡、行車速度、激振力和碾壓層厚度等碾壓參數(shù)進(jìn)行全過程、精細(xì)化在線控制。

（2）采用大壩施工信息PDA實(shí)時(shí)采集技術(shù)，動(dòng)態(tài)采集大壩施工信息和工程管理信息，輔助管理人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的工程建設(shè)情況。

（3）采用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下動(dòng)態(tài)工程綜合信息的數(shù)字化集成技術(shù)，解決具有數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、實(shí)時(shí)性高、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)的碾壓混凝土壩工程海量信息的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化表達(dá)與管理問題。

（4）針對(duì)龍開口水電工程實(shí)際情況，運(yùn)用大壩碾壓混凝土施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（數(shù)字大壩系統(tǒng)）開展工程應(yīng)用，并進(jìn)一步分析龍開口水電工程數(shù)字大壩系統(tǒng)實(shí)施的效果。

2 系統(tǒng)組成

運(yùn)用信息技術(shù)對(duì)龍開口碾壓混凝土壩建設(shè)質(zhì)量控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，主要有以下三套系統(tǒng)：

（1）碾壓混凝土壩澆筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。考慮高碾壓混凝土壩施工質(zhì)量控制的要求與特點(diǎn)，建立了澆筑碾壓實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)學(xué)模型，提出了高碾壓混凝土壩澆筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，研制開發(fā)了碾壓混凝土壩澆筑碾壓質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了碾壓遍數(shù)、碾壓軌跡、行車速度、激振力、碾壓層厚度等碾壓參數(shù)的全過程、精細(xì)化、在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，克服了常規(guī)質(zhì)量控制手段受人為因素干擾大、管理粗放等弊端，有效地保證和提高了施工質(zhì)量。

（2）大壩施工信息PDA實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)。提出了碾壓混凝土壩施工信息PDA實(shí)時(shí)采集技術(shù)，在分析大壩施工質(zhì)量控制中數(shù)據(jù)應(yīng)用流程的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)了大壩施工信息PDA實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大壩施工現(xiàn)場(chǎng)信息（包括VC值、混凝土溫度、壓實(shí)度等）及工程管理信息的PDA實(shí)時(shí)采集，為管理人員及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的施工情況提供了一條有效的解決途徑。

（3）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下“數(shù)字大壩”綜合信息集成系統(tǒng)。提出了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下工程綜合信息數(shù)字化集成技術(shù)，解決了基于Internet的海量數(shù)據(jù)數(shù)字化集成的難題，為具有數(shù)據(jù)類型復(fù)雜、實(shí)時(shí)性高、數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)的工程信息集成管理提供了有效手段，同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下“數(shù)字大壩”綜合集成系統(tǒng)的開發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。結(jié)合金沙江龍開口水電工程碾壓混凝土壩建設(shè)實(shí)踐，研制開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下“數(shù)字大壩”綜合信息集成系統(tǒng)，構(gòu)建了龍開口水電工程大壩綜合數(shù)字信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碾壓混凝土壩建設(shè)過程中涉及壩面碾壓參數(shù)信息、溫控信息、質(zhì)量檢測(cè)信息、監(jiān)理日志等的數(shù)字化集成和高效管理，可為大壩樞紐的竣工驗(yàn)收、安全鑒定及今后的運(yùn)行管理提供信息應(yīng)用和支撐平臺(tái)。

上述系統(tǒng)各項(xiàng)功能指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)碾壓混凝土壩澆筑碾壓施工過程主要環(huán)節(jié)的全天候、實(shí)時(shí)、自動(dòng)、在線監(jiān)測(cè)和反饋控制（包括碾壓遍數(shù)、鋪層厚度、碾壓機(jī)械行車速度、激振力等監(jiān)控）、重要施工數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集（包括VC值、混凝土溫度、壓實(shí)度等采集），以及工程綜合信息的集成化管理，使大壩施工質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)，提高了施工過程的質(zhì)量監(jiān)控水平和效率，尤其是可為我國(guó)大型碾壓混凝土壩建設(shè)質(zhì)量的高要求控制提供有力的技術(shù)保障。同時(shí)，作為現(xiàn)有常規(guī)碾壓混凝土壩施工質(zhì)量控制手段的有益補(bǔ)充，本項(xiàng)目研究建立了以施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)為核心的“監(jiān)測(cè)-分析-反饋-處理”的施工質(zhì)量監(jiān)控體系，并將監(jiān)控成果報(bào)告納入單元驗(yàn)收環(huán)節(jié)，為碾壓混凝土壩施工質(zhì)量的高要求控制提供了新的途徑，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)的創(chuàng)新化、精細(xì)化管理，為打造優(yōu)質(zhì)精品工程提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

3 碾壓混凝土壩澆筑碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)

通過安裝在碾壓機(jī)械上的監(jiān)測(cè)終端，實(shí)時(shí)采集碾壓機(jī)械的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)、激振力輸出狀態(tài)，經(jīng)GPRS網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)發(fā)送至遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；然后，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制標(biāo)準(zhǔn)，服務(wù)器端的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)分析判斷碾壓機(jī)械的行駛速度是否超標(biāo)、激振力輸出狀態(tài)是否與設(shè)定的狀態(tài)相符合，如出現(xiàn)超速行駛以及激振力輸出狀態(tài)不達(dá)標(biāo)的現(xiàn)象則通過駕駛室報(bào)警器和相關(guān)人員的PDA發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警；現(xiàn)場(chǎng)分控站和總控中心的監(jiān)控終端計(jì)算機(jī)通過有線網(wǎng)絡(luò)或無線WiFi網(wǎng)絡(luò)，讀取上述數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，包括碾壓質(zhì)量參數(shù)（含碾壓機(jī)械的行駛軌跡、碾壓遍數(shù)、壓實(shí)高程和壓實(shí)厚度）的實(shí)時(shí)計(jì)算和分析，再將這些實(shí)時(shí)計(jì)算和分析的結(jié)果與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)作比較，指導(dǎo)相關(guān)人員做出現(xiàn)場(chǎng)反饋與控制措施。碾壓混凝土壩澆筑碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控基本方法具體包括如下階段（如附圖所示）。

附圖　碾壓施工質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)控基本方法

4 碾壓混凝土壩施工信息PDA采集技術(shù)

大壩施工質(zhì)量控制過程中需要通過監(jiān)理或施工單位手持的PDA進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，包括出機(jī)口檢測(cè)信息、大壩倉面檢測(cè)信息（核子密度計(jì)檢測(cè)信息）及施工現(xiàn)場(chǎng)照片等。

5 “數(shù)字大壩”綜合信息集成技術(shù)

將龍開口水電站大壩建設(shè)過程中涉及的各種工程信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集，構(gòu)建龍開口水電站大壩綜合數(shù)字信息平臺(tái)，在虛擬的“數(shù)字大壩”環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)各種工程信息的集成化管理，并在工程整個(gè)生命周期里，實(shí)現(xiàn)綜合信息的動(dòng)態(tài)更新與維護(hù)，為工程決策與管理、大壩安全運(yùn)行與健康診斷等提供全方位的信息支撐和分析平臺(tái)。

龍開口數(shù)字大壩系統(tǒng)基于B/S體系結(jié)構(gòu)和中間件技術(shù)構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)的集中管理，降低系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)成本。利用EJB封裝業(yè)務(wù)邏輯，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容展現(xiàn)（圖形界面）和業(yè)務(wù)邏輯（業(yè)務(wù)流程）、以及業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)之間的分離。這樣可以根據(jù)系統(tǒng)的需求以及業(yè)務(wù)規(guī)模，方便快捷地搭建商務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具體業(yè)務(wù)，且系統(tǒng)在安全性、可重用性等都有較好的表現(xiàn)。

6 結(jié)　語

自信息技術(shù)在龍開口水電站碾壓混凝土施工運(yùn)行以來，實(shí)現(xiàn)了對(duì)碾壓混凝土壩澆筑碾壓施工過程主要環(huán)節(jié)的全天候、實(shí)時(shí)、自動(dòng)、在線監(jiān)測(cè)和反饋控制（包括碾壓遍數(shù)、鋪層厚度、碾壓機(jī)械行車速度、激振力等監(jiān)控）、重要施工數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)采集（包括VC值、混凝土溫度、壓實(shí)度等采集），以及工程綜合信息的集成化管理，使大壩施工質(zhì)量始終處于受控狀態(tài)，提高了施工過程的質(zhì)量監(jiān)控水平和效率，尤其是可為我國(guó)大型碾壓混凝土壩建設(shè)質(zhì)量的高要求控制提供有力的技術(shù)保障。

韓可林（1971-），男，高級(jí)工程師，主要從事水利水電及鐵路工程施工技術(shù)，手機(jī)：13755111480。

（2016-06-11）