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智能化助推中国坝工技术持续升级

发布时间:2024/10/07       来源:新闻资讯

  碾压混凝土坝(RCC)具有超载能力大、水泥用量少、准备工作少、大仓面施工的特点,是目前乃至未来最受喜爱的水电筑坝方案。截至目前,世界已建成碾压混凝土坝超过860座,巴基斯坦正在建设的巴沙大坝,将以272米的坝高刷新RCC坝的全球坝高纪录。

  作为水电强国,我国立足应对气候平均状态随时间的变化和水电高水平发展的新要求,在碾压混凝土坝等坝工技术创新方面不断探索。在业内专家看来,数字时代,智能化坝工技术的推广应用将助推我国坝工技术持续创新,推动水利水电行业工程建设迈上新台阶。

  截至目前,我国已建在建的RCC达300多座,占世界RCC总坝数的1/3强,为世界碾压混凝土筑坝技术进步作出卓越贡献。

  中国大坝工程学会理事长矫勇日前在“第九届碾压混凝土坝暨胶结坝国际研讨会”上介绍,为克服早期碾压混凝土坝筑坝技术短板,中国创新了二级配碾压混凝土与加浆振捣混凝土组合的技术,实现RCC坝的全断面高效快速施工,并较好解决了大坝防渗问题,并创新了RCC坝的温控防裂技术。

  “随着RCC坝的坝高慢慢的升高、体积量慢慢的变大,后期水化热加大,控制混凝土温度裂缝成为世界性难题。”矫勇表示,为攻克RCC坝温控难题,我国研发了适用于复杂条件的RCC坝防裂设计动态防控方法和成套智能温控防裂技术与装备,实现碾压混凝土生产、仓控、通水和保温的全坝全时空智能化控制。“我国已在年极端温差80摄氏度的严寒地区成功建设百米级无温度裂缝的碾压混凝土坝,成功解决了混凝土坝‘无坝不裂’的世界难题。”

  RCC坝优点很多,适用于建设高坝甚至超高坝,但也有局限性——对地质条件和筑坝材料性能要求比较高,尤其不能建在非岩基基础上。为此,中国坝工专业基于多年实践总结提炼,提出胶结坝新坝型,在土石坝与混凝土筑坝之外,形成胶结筑坝的理论并不断实践,从而形成连续完整的由散粒料到混凝土的筑坝材料谱系。

  中国工程院院士钟登华表示,三十年来,中国建造了超40座RCC坝,坝高均超过100米,同时还在施工或计划建设包括古贤水利枢纽工程在内的许多RCC坝。随着水电站向高海拔、高严寒、高地震烈度地区发展,坝工建设面临着愈加复杂的和具有挑战性的技术难题。“如何建立一个能确保RCC坝长期安全运作的平台,并提升智能建造的智慧化水平,成为水电建设者创新的关键。智慧大坝成为一种有效的方法论,有望满足高质量的施工和长期安全运作,运用于大型水利水电工程中。”

  智慧大坝的内涵是什么?钟登华认为,这种新理念很好地回应了当今一些工程难题,并引领未来发展。“智慧大坝是基于互联网、人工智能、云计算和大数据的一种技术体系,可实现全天气、全生命周期的实时管理和分析,也能实现对大坝运行和各项状态的主动智慧化控制。”

  “从制造到‘智’造,中国在不停地改进革新。”矫勇告诉《中国能源报》记者,为全面加强RCC坝实施工程质量控制,中国坝工建设者利用北斗卫星定位、人工智能、大数据分析等新一代信息技术,开发出一套数字监控与智能建造技术,有效控制RCC坝的混凝土生产、入仓、碾压、升温层、防渗层施工等全环节行,成功解决了碾压混凝土坝层间质量控制难题。“以最能说明碾压混凝土坝实施工程质量的取芯芯样为例,最早的坑口大坝芯样长度仅有60多厘米,数字监控与智能建造技术应用以来,我国超过20米的碾压混凝土坝芯样屡见不鲜。比如向家坝的芯样已超过22米,黄登大坝的芯样超过24米,凤山水库的芯样超过25米。”

  “特别是黄登大坝标准化、规范化、智能化的碾压混凝土建设技术,以及全生命周期集成平台研发等,取得自主知识产产,其研发成果已推广运用在大华桥、丰满重建、乌弄龙、大藤峡等高碾压混凝土坝工程。”中国工程院院士张宗亮说。

  随着新一代信息技术发展,特高碾压混凝土重力坝设计施工关键技术有了更大发展空间。

  张宗亮认为,在综合勘察设计技术方面,未来应大力研究和开发多源数据融合分析技术,实现综合勘察资料的检测融合、评估融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合,推动水利水电综合勘察技术慢慢的提升和完善。

  “在大坝智能设计优化方面,可逐步推动大坝智能设计和智能分析技术的发展。”张宗亮指出,在实施工程技术方面,可加强与BIM和数字孪生技术的深度结合,并通过智能算法实现监控基础上的施工工法优化。“在系统平台研发及应用方面,应逐步推动‘大智移云物链’即大数据、人工智能、移动互联网、云计算、区块链技术集成应用,塑造设计施工集成技术平台国产化新生态。”

  《中国能源报》记者通过调查了解到,中国坝工专家目前正计划开发更多建筑机器人等智能产品,以更好地促进我国水利水电工程建设施工提升质效。

  ■本报记者 苏南《 中国能源报 》( 2023年12月18日 第07 版)

  碾压混凝土坝(RCC)具有超载能力大、水泥用量少、准备工作少、大仓面施工的特点,是目前乃至未来最受喜爱的水电筑坝方案。截至目前,世界已建成碾压混凝土坝超过860座,巴基斯坦正在建设的巴沙大坝,将以272米的坝高刷新RCC坝的全球坝高纪录。

  作为水电强国,我国立足应对气候平均状态随时间的变化和水电高水平发展的新要求,在碾压混凝土坝等坝工技术创新方面不断探索。在业内专家看来,数字时代,智能化坝工技术的推广应用将助推我国坝工技术持续创新,推动水利水电行业工程建设迈上新台阶。

  截至目前,我国已建在建的RCC达300多座,占世界RCC总坝数的1/3强,为世界碾压混凝土筑坝技术进步作出卓越贡献。

  中国大坝工程学会理事长矫勇日前在“第九届碾压混凝土坝暨胶结坝国际研讨会”上介绍,为克服早期碾压混凝土坝筑坝技术短板,中国创新了二级配碾压混凝土与加浆振捣混凝土组合的技术,实现RCC坝的全断面高效快速施工,并较好解决了大坝防渗问题,并创新了RCC坝的温控防裂技术。

  “随着RCC坝的坝高慢慢的升高、体积量慢慢的变大,后期水化热加大,控制混凝土温度裂缝成为世界性难题。”矫勇表示,为攻克RCC坝温控难题,我国研发了适用于复杂条件的RCC坝防裂设计动态防控方法和成套智能温控防裂技术与装备,实现碾压混凝土生产、仓控、通水和保温的全坝全时空智能化控制。“我国已在年极端温差80摄氏度的严寒地区成功建设百米级无温度裂缝的碾压混凝土坝,成功解决了混凝土坝‘无坝不裂’的世界难题。”

  RCC坝优点很多,适用于建设高坝甚至超高坝,但也有局限性——对地质条件和筑坝材料性能要求比较高,尤其不能建在非岩基基础上。为此,中国坝工专业基于多年实践总结提炼,提出胶结坝新坝型,在土石坝与混凝土筑坝之外,形成胶结筑坝的理论并不断实践,从而形成连续完整的由散粒料到混凝土的筑坝材料谱系。

  中国工程院院士钟登华表示,三十年来,中国建造了超40座RCC坝,坝高均超过100米,同时还在施工或计划建设包括古贤水利枢纽工程在内的许多RCC坝。随着水电站向高海拔、高严寒、高地震烈度地区发展,坝工建设面临着愈加复杂的和具有挑战性的技术难题。“如何建立一个能确保RCC坝长期安全运作的平台,并提升智能建造的智慧化水平,成为水电建设者创新的关键。智慧大坝成为一种有效的方法论,有望满足高质量的施工和长期安全运作,运用于大型水利水电工程中。”

  智慧大坝的内涵是什么?钟登华认为,这种新理念很好地回应了当今一些工程难题,并引领未来发展。“智慧大坝是基于互联网、人工智能、云计算和大数据的一种技术体系,可实现全天气、全生命周期的实时管理和分析,也能实现对大坝运行和各项状态的主动智慧化控制。”

  “从制造到‘智’造,中国在不停地改进革新。”矫勇告诉《中国能源报》记者,为全面加强RCC坝实施工程质量控制,中国坝工建设者利用北斗卫星定位、人工智能、大数据分析等新一代信息技术,开发出一套数字监控与智能建造技术,有效控制RCC坝的混凝土生产、入仓、碾压、升温层、防渗层施工等全环节行,成功解决了碾压混凝土坝层间质量控制难题。“以最能说明碾压混凝土坝实施工程质量的取芯芯样为例,最早的坑口大坝芯样长度仅有60多厘米,数字监控与智能建造技术应用以来,我国超过20米的碾压混凝土坝芯样屡见不鲜。比如向家坝的芯样已超过22米,黄登大坝的芯样超过24米,凤山水库的芯样超过25米。”

  “特别是黄登大坝标准化、规范化、智能化的碾压混凝土建设技术,以及全生命周期集成平台研发等,取得自主知识产产,其研发成果已推广运用在大华桥、丰满重建、乌弄龙、大藤峡等高碾压混凝土坝工程。”中国工程院院士张宗亮说。

  随着新一代信息技术发展,特高碾压混凝土重力坝设计施工关键技术有了更大发展空间。

  张宗亮认为,在综合勘察设计技术方面,未来应大力研究和开发多源数据融合分析技术,实现综合勘察资料的检测融合、评估融合、数据关联、异步信息融合和异类信息融合,推动水利水电综合勘察技术慢慢的提升和完善。

  “在大坝智能设计优化方面,可逐步推动大坝智能设计和智能分析技术的发展。”张宗亮指出,在实施工程技术方面,可加强与BIM和数字孪生技术的深度结合,并通过智能算法实现监控基础上的施工工法优化。“在系统平台研发及应用方面,应逐步推动‘大智移云物链’即大数据、人工智能、移动互联网、云计算、区块链技术集成应用,塑造设计施工集成技术平台国产化新生态。”

  《中国能源报》记者通过调查了解到,中国坝工专家目前正计划开发更多建筑机器人等智能产品,以更好地促进我国水利水电工程建设施工提升质效。

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