(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

傳統(tǒng)施工質(zhì)量管理依賴于從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)與責(zé)任，近些年造成大壩建設(shè)中出現(xiàn)混凝土裂縫、壩料碾壓不密實(shí)、灌漿不合格等質(zhì)量問(wèn)題的一個(gè)很重要原因就是信息不暢所導(dǎo)致的措施與管理不到位，信息獲取不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不真實(shí)、不系統(tǒng)。阿爾塔什水利樞紐工程施工，應(yīng)用并建立全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制的大壩智能化監(jiān)控系統(tǒng)，采用信息化、數(shù)字化、智能化手段對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能溫控、數(shù)字大壩、數(shù)字灌漿等質(zhì)量管理目標(biāo)，確保監(jiān)測(cè)、控制與預(yù)警信息的及時(shí)、準(zhǔn)確、真實(shí)、系統(tǒng)，以監(jiān)控管理的智能化促進(jìn)施工的精細(xì)化，對(duì)保證工程質(zhì)量非常必要。

1 阿爾塔什水利樞紐工程概況

阿爾塔什水利樞紐工程是葉爾羌河流域內(nèi)最大的控制性山區(qū)水庫(kù)工程，攔河壩壩型為混凝土面板砂礫石堆石壩，壩軸線全長(zhǎng)795m，正常蓄水位1820.00m，設(shè)計(jì)洪水位1821.62m，校核洪水位1823.69m，最大壩高164.80m，電站裝機(jī)容量755MW，水庫(kù)總庫(kù)容22.49億m3。阿爾塔什水利樞紐工程是一座集生態(tài)供水、防洪、灌溉、發(fā)電等任務(wù)于一體的大(1)型Ⅰ等水利樞紐工程。

2 阿爾塔什水利樞紐工程特殊性分析

阿爾塔什水利樞紐工程是塔里木河主要源流之一的葉爾羌河流域內(nèi)最大的控制性山區(qū)水庫(kù)工程，也是新疆目前在建的最大水利工程。工程因其在設(shè)計(jì)和施工方面“三高一深”的技術(shù)難題，被稱為“新疆的三峽工程”。由于工程地處新疆，具有獨(dú)特的區(qū)位特點(diǎn)和施工難點(diǎn)。

阿爾塔什水利樞紐工程壩基為深厚覆蓋層，河床鉆孔揭露最深達(dá)93.9m；大壩壩體與深厚覆蓋層復(fù)合高度超過(guò)257m。地震烈度高，大壩抗震設(shè)計(jì)烈度為9度。大壩右岸壩肩為高陡邊坡，邊坡處理及加固高度超過(guò)610m，其中1845.00m高程以下坡度陡峭，1845.00m高程以上邊坡近直立，施工難度大。大壩施工體量大，其中壩體填筑工程總量約2500萬(wàn)m3，面板混凝土澆筑工程量約12萬(wàn)m3，面板總表面積約18萬(wàn)m2。大壩上游壩坡比1∶1.7，下游壩坡比1∶1.6，較常規(guī)混凝土面板壩上游壩坡緩，增加了纖維抗裂混凝土的流動(dòng)性和施工性能等方面難度。兩岸基巖裸露，為橫向谷，兩岸地形不對(duì)稱，右岸邊坡高陡，自然坡度55°～80°，局部近直立，左岸自然坡度35°～40°，最大坡高426m。不對(duì)稱河谷也增加了壩體變形協(xié)調(diào)控制方面的難度。

3 阿爾塔什大壩工程智能化監(jiān)控系統(tǒng)的建立

阿爾塔什水利樞紐大壩為混凝土面板砂礫石堆石壩，受技術(shù)難度、地質(zhì)條件及施工技術(shù)水平的限制，大壩面板混凝土的溫控、壩料碾壓、灌漿等施工方面容易出現(xiàn)質(zhì)量控制盲區(qū)。為有效控制施工質(zhì)量，采用信息化、數(shù)字化、智能化手段對(duì)施工質(zhì)量進(jìn)行全面監(jiān)控非常必要。

阿爾塔什水利樞紐施工期智能化監(jiān)控系統(tǒng)是結(jié)合工程實(shí)際建立的一套智能化監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含6個(gè)子系統(tǒng)：大壩混凝土溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字化碾壓質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、壩料加水監(jiān)控系統(tǒng)、大壩施工單元評(píng)定系統(tǒng)、灌漿質(zhì)量自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)、安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。

圖1 阿爾塔什數(shù)控指揮中心

3.1 大壩面板混凝土溫度智能監(jiān)控

結(jié)合阿爾塔什大壩工程的特點(diǎn)及大體積混凝土溫控防裂要求，建立阿爾塔什混凝土面板澆筑施工期溫控防裂智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)、GPS定位技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、信息挖掘技術(shù)、數(shù)值仿真技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)溫控信息實(shí)時(shí)采集和傳輸、溫控信息自動(dòng)管理及自動(dòng)評(píng)價(jià)、溫度應(yīng)力自動(dòng)分析、開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警、溫控防裂實(shí)時(shí)反饋控制，子系統(tǒng)功能劃分見(jiàn)圖2。

圖2 混凝土智能溫控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖

3.2 大壩填筑數(shù)字化碾壓質(zhì)量監(jiān)控

通過(guò)在碾壓車輛上安裝集成高精度北斗定位系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)設(shè)備裝置，基于GPS、GPRS 和 PDA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)碾壓遍數(shù)、碾壓軌跡、行車速度、激振力、壓實(shí)厚度等碾壓參數(shù)的全過(guò)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，采用適合于連續(xù)碾壓質(zhì)量控制要求的壓實(shí)質(zhì)量實(shí)時(shí)評(píng)估指標(biāo)值，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)估大壩壓實(shí)效果，并根據(jù)壩料壓實(shí)情況填寫(xiě)單元碾壓報(bào)表，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和反饋指導(dǎo)施工，智能化監(jiān)控系統(tǒng)操作界面見(jiàn)圖3。

圖3 大壩填筑施工過(guò)程智能化監(jiān)控系統(tǒng)操作界面

3.3 壩料自動(dòng)加水管控

混凝土面板砂礫石堆石壩施工中絕大多數(shù)壩料需全部加水碾壓，大壩施工中每道工序必須嚴(yán)格遵守施工規(guī)范。運(yùn)料車輛上壩加水作為壩料填筑施工工序之一,對(duì)施工質(zhì)量有直接影響。為滿足對(duì)運(yùn)料車輛上壩加水量的控制需求,阿爾塔什水利樞紐采用自動(dòng)加水控制管理系統(tǒng)。自動(dòng)加水控制管理系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)客戶端、服務(wù)器端、瀏覽器客戶端三個(gè)子系統(tǒng)的合理配置,協(xié)調(diào)運(yùn)作,保證加水量的準(zhǔn)確,從而保證工程質(zhì)量?，F(xiàn)場(chǎng)客戶端位于施工現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)合理選擇相關(guān)設(shè)備，優(yōu)化的程序邏輯,準(zhǔn)確高效的數(shù)據(jù)傳輸，及時(shí)有效的預(yù)警信息,獲得第一手加水?dāng)?shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器端。服務(wù)器端負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)解析為可識(shí)別狀態(tài)并存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)中心。對(duì)于異常數(shù)據(jù)執(zhí)行警告操作,同時(shí)向現(xiàn)場(chǎng)客戶端發(fā)送配置信息,起到橋梁作用。瀏覽器客戶端則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的顯示及統(tǒng)計(jì),同時(shí)提供用戶配置接口,方便用戶操作。

3.4 大壩施工單元評(píng)定

大壩填筑工程單元評(píng)定資料多而繁瑣，為更好地反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況，阿爾塔什大壩填筑使用線上施工單元評(píng)定系統(tǒng)。單元評(píng)定系統(tǒng)由PC與移動(dòng)PAD結(jié)合使用，見(jiàn)圖4。PC主要用于新建單元評(píng)定表，提交監(jiān)理審核，單元評(píng)定數(shù)量及優(yōu)良率統(tǒng)計(jì)，打印已評(píng)定完成的單元。移動(dòng)PAD主要用于結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)新建單元評(píng)定表內(nèi)容進(jìn)行填寫(xiě)，系統(tǒng)自評(píng)，施工單位質(zhì)檢人員簽字并拍照提交，監(jiān)理單位驗(yàn)收人審核簽字并拍照，單元驗(yàn)收完成。移動(dòng)PAD填寫(xiě)評(píng)定資料時(shí)可添加視頻、音頻、照片等附件。

圖4 阿爾塔什水利樞紐工程建設(shè)管理信息化平臺(tái)

3.5 灌漿質(zhì)量自動(dòng)化監(jiān)控

灌漿成為各類基礎(chǔ)與地基加固和防滲的重要技術(shù)手段,尤其是對(duì)于水工建筑物基礎(chǔ)與地基。灌漿施工是一項(xiàng)隱蔽性工作,其施工質(zhì)量和效果難以直觀地檢查,常常需要借助于對(duì)施工過(guò)程參數(shù)的分析來(lái)評(píng)定。目前,國(guó)內(nèi)大部分灌漿工程仍采用人工操作方法，一些參數(shù)的取得基本上由操作者自行量測(cè)和記錄。由于操作人員質(zhì)量意識(shí)參差不齊,使用量測(cè)方法的準(zhǔn)確性也較差,使得這些參數(shù)的準(zhǔn)確性差別很大,會(huì)誤導(dǎo)施工質(zhì)量和效果的檢查,嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響工程質(zhì)量,造成不必要的損失和危害。因此,改善和發(fā)展灌漿技術(shù)是當(dāng)前灌漿工作中極為重要的一項(xiàng)任務(wù)。阿爾塔什水利樞紐大壩工程使用灌漿自動(dòng)記錄儀以壓力傳感器測(cè)量噴灌壓力、以流量計(jì)計(jì)量噴灌流量，以微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行采集、分析、數(shù)據(jù)處理，并且控制打印機(jī)打印施工過(guò)程數(shù)據(jù)。該技術(shù)在帷幕灌漿、固結(jié)灌漿、預(yù)應(yīng)力孔道灌漿等系列工藝灌漿中已得到廣泛應(yīng)用。

3.6 大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水利工程安全監(jiān)測(cè)是保證水工建筑物安全的重要技術(shù)措施,是掌握大壩性狀變化和安全狀態(tài)的主要手段。安全監(jiān)測(cè)是對(duì)建筑物的運(yùn)行安全負(fù)責(zé),同時(shí)也是對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)。阿爾塔什水利樞紐大壩工程使用滲壓計(jì)、水管式沉降儀、液壓式沉降儀、引張線水平位移計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)、鋼筋計(jì)、雙向應(yīng)變計(jì)、無(wú)應(yīng)力計(jì)、SAA 陣列式位移計(jì)、土壓力計(jì)、基礎(chǔ)沉降儀等對(duì)大壩整體安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)，全天候采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并及時(shí)進(jìn)行資料整編與分析。

4 結(jié) 語(yǔ)

阿爾塔什水利樞紐工程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大壩建設(shè)全過(guò)程面板混凝土溫度信息、碾壓質(zhì)量、大壩填筑單元評(píng)定情況和變形監(jiān)測(cè)等信息的智能采集、統(tǒng)一集成、實(shí)時(shí)分析與智能監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)了施工質(zhì)量等各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的自動(dòng)獲取，確保了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、有效、準(zhǔn)確和完整，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模式的不及時(shí)、不準(zhǔn)確、不真實(shí)、不系統(tǒng)問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)了大壩混凝土施工的自動(dòng)管理與評(píng)價(jià)，確?；炷潦┕と^(guò)程的可知、可控、可調(diào)，達(dá)到防止危害性裂縫發(fā)生的目的；實(shí)現(xiàn)了大壩填筑施工全環(huán)節(jié)的智能化監(jiān)控，提高了工程管理效率，為施工質(zhì)量提供了可靠保障；為現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急決策提供了可操作、可展示的智能化監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了施工現(xiàn)場(chǎng)各類資料的直觀展示，為建設(shè)決策提供了依據(jù)；為工程的資料管理和驗(yàn)收提供了數(shù)字化檔案服務(wù)。

數(shù)字智能化監(jiān)控系統(tǒng)的全方位應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了水利工程的創(chuàng)新化管理，為打造優(yōu)質(zhì)精品樣板工程提供了有力保障，為工程安全鑒定、竣工驗(yàn)收以及今后的長(zhǎng)期運(yùn)行安全管理提供了支撐平臺(tái)，已成為目前阿爾塔什大壩工程實(shí)施質(zhì)量管理不可或缺的智能化設(shè)施。