大壩施工信息化管理系統(tǒng)應(yīng)用分析

郭自發(fā) 紅河縣水利水電勘測設(shè)計隊

1.大壩施工信息化發(fā)展

建國至今，我國大壩施工共分為四個階段：20世紀(jì)70年代（機(jī)械化施工時代），大量的機(jī)械設(shè)備被應(yīng)用于水庫大壩建設(shè)中，由此擺脫了效率低下的人力施工方法；20世紀(jì)90年代（自動化施工時代），我國大壩施工機(jī)械化水平不斷提升，開始引進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)，作業(yè)往規(guī)范化、自動化發(fā)展；21世紀(jì)初以來（數(shù)字化施工時代），在信息化技術(shù)大跨越發(fā)展的背景下，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、可視化技術(shù)等被應(yīng)用于大壩工程中，大壩施工模式開始轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化施工、信息化管理；未來（智能化施工時代），智能大壩是數(shù)字大壩的完善模式，其主要是充分利用物聯(lián)網(wǎng)、自動測控、云計算技術(shù)等實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)信息的實時在線管理，達(dá)到閉環(huán)智能建設(shè)效果。

2.大壩施工信息化管理系統(tǒng)實施分析

2.1 信息化管理組織

大壩施工信息化管理主要以技術(shù)為支撐、以信息為載體、以自動化為手段，實現(xiàn)對機(jī)械施工控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、仿真系統(tǒng)的全面整合。在大壩工程建設(shè)中，需由項目建設(shè)方統(tǒng)籌已有的信息化成果，綜合流域的開發(fā)規(guī)劃、相關(guān)政策，設(shè)計、實現(xiàn)信息化管理平臺。在工程項目推進(jìn)時要求參建各方實時提供數(shù)據(jù)，以完善信息化平臺，實現(xiàn)全過程的信息化管理。

2.2 信息化管理框架

根據(jù)大壩等水利工程特點(diǎn)，要求信息化管理體系必須包括以下內(nèi)容：各標(biāo)段的施工管理，專業(yè)保障，如氣象、水情、監(jiān)測、測量、試驗及集控中心，綜合系統(tǒng)，如移民、車輛、檔案管理、固定資產(chǎn)、物資供應(yīng)管理、辦公、后勤等。基于此，協(xié)同工作平臺為中心構(gòu)建信息化管理框架，通過設(shè)定數(shù)據(jù)邊界及時更新狀態(tài)數(shù)據(jù)，為大壩施工管理提供數(shù)據(jù)支撐與決策支持。表1列舉了某大壩部分施工信息組成。

表1 某大壩部分施工信息組成

3.實例探析大壩施工信息化管理系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 工程概況

以某低壩小型水電站為例，具體分析了施工信息化管理系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用。此水電站采用混凝土雙曲拱壩，壩高55m，總裝機(jī)容量為2×3600kW，工程具有工期長、施工難度大、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)。為達(dá)到工程建設(shè)目標(biāo)，重點(diǎn)開展了信息化管理系統(tǒng)的構(gòu)建，以此確保大壩施工各個環(huán)節(jié)規(guī)范落實，實現(xiàn)信息在各個參建單位間及時、全面?zhèn)鬟f，全面實現(xiàn)質(zhì)量、安全、工期、造價管理目標(biāo)。

3.2 項目難點(diǎn)

本工程項目工程量較大、工序多，影響因素大、施工質(zhì)量要求高，具體為：（1）工程項目管理環(huán)節(jié)眾多，施工強(qiáng)度巨大，如何科學(xué)合理保證施工的總體進(jìn)度尤為重要；（2）大壩混凝土澆筑流程監(jiān)控、拌和質(zhì)量控制、纜機(jī)施工機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行是難點(diǎn)工作；（3）大壩施工溫度控制和防裂十分關(guān)鍵，需要制定針對性的措施，為工程項目的順利開展提供精細(xì)化的服務(wù)；（4）對于本項目中的固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等隱蔽性施工節(jié)點(diǎn)，為保證施工質(zhì)量，需協(xié)調(diào)固結(jié)灌漿、帷幕灌漿和混凝土澆筑的時間。

為有效解決以上難點(diǎn)問題，實現(xiàn)大壩施工信息化管理，設(shè)計院積極運(yùn)用大壩施工過程中信息化管理系統(tǒng)，建立了覆蓋本工程項目固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、混凝土施工等的全過程綜合化數(shù)字平臺。

3.3 功能介紹

信息化管理系統(tǒng)在本工程項目中的應(yīng)用是在信息數(shù)據(jù)采集和分析的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，主要包括專項業(yè)務(wù)子系統(tǒng)和施工過程子系統(tǒng)兩部分。其中，專項業(yè)務(wù)子系統(tǒng)主要用來處理與工程項目數(shù)字化相關(guān)節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，如施工安全監(jiān)測系統(tǒng)、地質(zhì)信息測量系統(tǒng)、灌漿監(jiān)測系統(tǒng)、全過程數(shù)據(jù)信息采集管理平臺以及固結(jié)灌漿、帷幕灌漿、混凝土施工管理子系統(tǒng)等；施工過程子系統(tǒng)主要包括金屬結(jié)構(gòu)制造和安裝過程管理子系統(tǒng)等。

3.4 應(yīng)用效果

設(shè)計人員全程參與了本工程項目施工過程中的信息化管理系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用工作，系統(tǒng)中的大部分功能緊緊圍繞工程實際情況來開展，相關(guān)成果也被運(yùn)用到了各個管理環(huán)節(jié)中。該信息系統(tǒng)的應(yīng)用增強(qiáng)了施工過程管理，保證了施工質(zhì)量和施工進(jìn)度，對工程項目的建設(shè)發(fā)揮出了重要的作用，具體體現(xiàn)在：

（1）從首倉混凝土澆筑開始，信息管理系統(tǒng)對每一個澆筑倉、每一盤混凝土和每一次澆筑過程進(jìn)行了盯倉記錄，均實現(xiàn)了全過程的監(jiān)控與管理，從而不僅規(guī)范了大壩澆筑施工過程，還減少了施工過程中的很多不確定因素，確保本工程項目如期交付和按時發(fā)電。

（2）實現(xiàn)了對施工材料、澆筑過程的精細(xì)化管理以及個性化的溫度控制，避免和減少了由于溫度控制不當(dāng)造成裂縫產(chǎn)生的情況，降低了質(zhì)量安全事故的發(fā)生概率。

（3）通過全面監(jiān)控固結(jié)灌漿、帷幕灌漿等重要隱蔽工程，實現(xiàn)了每一孔、每一段施工進(jìn)度和質(zhì)量的控制，規(guī)范了水泥、鋼筋等的物資管理，降低了生產(chǎn)成本、提高了管理效率。

（4）自動形成大量的原始記錄和數(shù)字化檔案，并同步建立了一個虛擬化的“數(shù)字大壩”，為后續(xù)工程項目的建設(shè)提供了重要的理論依據(jù)和寶貴素材，促進(jìn)了施工工藝和管理水平的提升，也為企業(yè)培養(yǎng)出了一批既懂業(yè)務(wù)又懂系統(tǒng)的復(fù)合型人才。

3.5 經(jīng)驗總結(jié)

信息化管理系統(tǒng)在本工程項目中的應(yīng)用比較成功，近些年來也得到了業(yè)內(nèi)人士和各級專家的高度認(rèn)可，總結(jié)起來有以下經(jīng)驗值得分享和借鑒：

（1）信息準(zhǔn)確。在本工程項目立項之初，建立了以“工程項目建設(shè)質(zhì)量”為主的目標(biāo)，信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用為工程項目的建設(shè)質(zhì)量提供了一個良好的工作平臺，而不是為業(yè)主填報數(shù)據(jù)的平臺，各個參建單位都能在這一平臺中開展工作，既保證了數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和可靠性，而且不會增加額外業(yè)務(wù)人員的工程量。

（2）適用性強(qiáng)。大壩施工環(huán)境復(fù)雜多變，影響因素變化頻繁，信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用一方面減少了工作人員繁重的任務(wù)，還大大提升了數(shù)據(jù)信息的真實性，這對于本工程項目的質(zhì)量、進(jìn)度和效率發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。

（3）領(lǐng)導(dǎo)帶頭參與。信息化管理系統(tǒng)的應(yīng)用還推行了一系列的流程和辦法，主要用來規(guī)范信息化管理系統(tǒng)使用過程，這些流程和辦法的推行勢必會碰到很多困難與阻礙。為此，業(yè)主施工單位中的領(lǐng)導(dǎo)帶頭參與，委派專業(yè)人員對系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行檢查，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4.結(jié)束語

在大壩施工中，應(yīng)用計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器等先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建完善的信息化管理平臺，有利于提升施工管理效率與質(zhì)量，實現(xiàn)大壩施工管理朝著精細(xì)化和規(guī)范化方向發(fā)展。同時應(yīng)不斷探索大壩施工管理的智能化發(fā)展，真正實現(xiàn)水電施工事業(yè)的進(jìn)步。