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科技赋能向“新”行—— 淮河入海水道二期工程滨海枢纽建设向数智跃迁

万晨
  从空中俯瞰,淮河入海水道二期工程现场挖掘机轰鸣,运输车辆来回穿梭,建设者们顶烈日、战高温,抢抓施工黄金期,争分夺秒推进项目建设,现场一派热火朝天的繁忙景象。
  作为淮河流域防洪体系的标志性、战略性工程,淮河入海水道二期工程是国务院规划的172项重大水利工程之一,也是新中国成立以来江苏投资最大的水利工程。面对建设体量大、技术难度高、施工组织复杂等难点,新质生产力如何赋能工程建设质效、安全和进度?又有哪些新材料、新工艺的推广应用?
  “仅临时航道的北船闸土建部分图纸就有450余张,过去需要用小卡车去拉的‘海量’蓝图,如今都变成智慧管理系统里一个个可视化模型。”在滨海枢纽施工现场,滨海枢纽工程项目部BIM中心主任徐永胜介绍,该项目应用智能建造理念,依托现有模型库,实现地质、水工、金结、机电、建筑及施工等多专业BIM模型的参数化协同建模,逐个开展设计方案比选、仿真分析、智能算量与出图等协同设计,迅速推进数字化设计交付,逐步实现正向出图和虚拟建造。
  不仅如此,当数字孪生赋能水利行业,对未来可能发生的情况也能进行精准预测和预演,相当于为水利工程提前穿上了一层“防护服”。尤其是当建筑物比较密集时,通过数字模型推演,可及时安排、调整工期,数字化管控“人、机、料、法、环”要素,合理设计最佳方案。
  “基于BIM、VDC(虚拟数据中心)技术,我们根据工程建设内容、项目划分、施工组织等,预先构建水工、房建、金结、电气等各专业模型,优化场区布置,形成4D模型,按照施工组织计划实战化开展施工进行1比1预演,科学测算施工力量投入,可以预先识别可能存在的建设堵点。”在滨海枢纽工程智慧建设调度中心,徐永胜直言,从项目立项、设计、施工、竣工到后期运维,这套智慧管理系统有效指导了工程全生命周期。
  “引入自动化施工设备与机器人技术,使用混凝土温度智能调控机、混凝土抹平机器人等,提高施工精度和效率。”滨海枢纽项目经理肖强介绍,为满足高峰期混凝土浇筑需求,建设了两台全封闭结构的拌和站,皮带机全自动进料、上料,根据生产进度控制,平均生产4000~5000立方米混凝土,实现24小时不中断运行,在提高效率的同时提升了项目安全效益。
  在滨海枢纽智能管控中心现场,施工人员只需按动遥控器即可下达施工指令,同时远程监控搅拌站内各项数据,实现混凝土从原材料进场、检验生产、运输到浇筑养护全过程的精细化管理,为项目混凝土管理提供数字化服务支持。针对混凝土制备效率的关键问题,项目部还开发混凝土云工厂,推进AI应用与数字孪生技术深度融合,实现全产线设备联动操控、骨料含水率毫秒级响应动态补偿、15类异常工况的精准识别,提升生产效率、降低质量波动率。
  水利的“神经末梢”几乎无处不在。通过部署物联网传感器和智能监控设备,海量数据被实时汇聚至指挥中枢。项目管理人员像是拥有“透视眼”一样,清晰地掌握每一处工程的细微脉动。而在过去的水利工程管理中,项目方遇到复杂的工程问题时,往往只能依靠经验来决策,这无疑增加了决策失误的风险。“我们在建筑物里安装各类传感器,为建筑施工及后期运行期间提供健康诊断,实现基础数据感知、矩阵化管理。”南京水利科学研究院滨海枢纽安全监测项目负责人方绪顺介绍,仅滨海枢纽工程北船闸就布设了超700个传感器,包括应变计、钢筋计、裂缝计、土压力计、水位计、渗压计、位移计等不同功能传感器,协同检测并帮助项目部掌控枢纽建筑物的健康状态。
  基于智慧工地现场物联网云平台,项目部对接施工现场智能传感器设备,利用云计算、大数据等技术分析处理监测数据,实现可视化呈现、多方提醒,实现施工现场的全面安全监督。“去年年底气温骤降,对混凝土养护是不利的,我们就是通过应变力计的数值来判断健康状态,并提醒施工单位现场采取相应养护措施;再比如,通过布设在墙后土压力和墙体内部应力传感器,判断墙体安全性状,指导施工方的墙后填土上升速度。”方绪顺透露。
  为了适时全天候监控基坑边坡的位移变形情况,项目部安装GNNS位移监测仪器。“该仪器无论晴天雨天都能接收卫星信号,实现24小时监控,第一时间把位移情况传输到云平台上。”方绪顺说。此外,项目部还联合院士团队开发混凝土工程抗裂性仿真计算软件与系统平台,开展抗裂风险评估、方案设计;研发提升混凝土抗裂功能和耐久性新材料,全面提升混凝土性能等。