高拱壩混凝土振搗機器人系統研發及應用

王曉玲，王 棟，任炳昱，陳文夫，譚堯升，關 濤

（1. 天津大學 水利工程仿真與安全國家重點實驗室，天津 300072；2. 中國三峽建工（集團）有限公司，四川 成都 610041；3. 中國長江三峽集團有限公司，北京 100038）

1 研究背景

混凝土振搗是常態混凝土澆筑密實的關鍵環節［1-2］，其施工質量對于混凝土壩壩體結構抗震、防滲、抗凍等性能具有重要的影響。混凝土振搗主要是通過振搗器的高頻振動，使得可塑性混凝土內部組成進行空間重構，進而排出混凝土中夾雜的空氣，以達到密實的過程。常態混凝土拱壩建設主要依靠人工操控機械或者手持振搗器進行施工作業［3］，其中，人工振搗作業存在工作強度高、效率低、主觀性強等不足；此外，質量控制主要通過監理旁站方式評估振搗操作和混凝土表面圖像特征是否滿足規范要求［4-5］。該方式受旁站人員經驗差異的影響，振搗施工質量難以得到有效控制。隨著我國高混凝土壩建設逐漸向高寒、高海拔等地區轉移，惡劣的施工環境帶來的人機效率下降、勞動力短缺等難題進一步給澆筑質量控制帶來了巨大挑戰。此外，新一代信息化、智能化筑壩技術的興起驅動著新理論、新技術、新裝備的快速發展，推動傳統人工施工方式迫切需要轉型升級。因此，亟待突破現有倉面人工振搗施工技術瓶頸，研究可替代人工振搗作業的混凝土振搗機器人技術，研發混凝土振搗機器人系統對于解決這一關鍵問題具有重要的科學與現實意義。……