該專著以某工程大壩智能數(shù)字化施工為依托, 結(jié)合西藏果多水電站和四川涼山立洲水電站等筑壩新工藝, 系統(tǒng)深入地介紹了碾壓混凝土筑壩創(chuàng)新工藝與技術(shù)。全書從混凝土碾壓熱層質(zhì)量參數(shù)的智能化采集、碾壓層及層間質(zhì)量智能精細評價、變態(tài)混凝土材料增強與數(shù)字化施工饋控、全倉面機械智能化組合作業(yè)與碾壓施工全過程智能數(shù)字化質(zhì)量管控系統(tǒng)等方面, 闡述了最新數(shù)字化施工技術(shù)與自主研發(fā)的智能裝備原理、方法及實例應(yīng)用成效。
相較于常態(tài)混凝土壩,碾壓混凝土壩具有以下主要施工工藝特征:填筑速度快、水泥用量省、溫控要求低、施工組織方便。因此,碾壓混凝土筑壩工藝采用薄層大倉面碾壓與加漿澆筑,減少了分縫分塊,便于連續(xù)施工,簡化溫控措施,生產(chǎn)效率高,工期短,整體施工費用經(jīng)濟。但伴隨碾壓混凝土施工技術(shù)不斷成熟和質(zhì)量要求不斷提升,實踐中也暴露出一些亟待解決的現(xiàn)實工藝與質(zhì)量問題,如入倉壩料性能精細管控難,倉內(nèi)布料碾壓加漿振搗工序多、干擾大,碾壓層面結(jié)合質(zhì)量差,碾壓熱層壓實度檢驗缺乏代表性,倉內(nèi)施工時空受限、高效組織作業(yè)不易,大升層高大模板工藝技術(shù)不夠完善等。
近年來,水電工程項目的智能化技術(shù)應(yīng)用逐步走向常態(tài),業(yè)內(nèi)眾多項目業(yè)主、設(shè)計施工企業(yè)以及高?蒲袉挝坏纫恢痹谔剿骱蛣(chuàng)新碾壓混凝土施工的新工藝、新材料與新方法。其中,天津大學(xué)、清華大學(xué)、河海大學(xué)、三峽大學(xué)、中國水科院等許多高?蒲袉挝唤Y(jié)合工程實踐,在碾壓混凝土智能化施工方面開展了許多創(chuàng)新研究并取得了許多有益成果。如在碾壓混凝土的制備、運輸、入倉、攤鋪、碾壓、加漿、振搗、溫控等各環(huán)節(jié)都開展了一系列的自動化乃至智能化實時管控的技術(shù)開發(fā)研究工作,同時借助物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)技術(shù),在智能調(diào)度、施工仿真優(yōu)化、全過程信息化管控等方面也構(gòu)建了若干系統(tǒng)和平臺,為服務(wù)現(xiàn)場智慧施工提供了很好的理論研究和技術(shù)手段,積累了許多寶貴成果和經(jīng)驗,也為碾壓混凝土智能施工技術(shù)的進一步開發(fā)應(yīng)用奠定了良好基礎(chǔ)。
盡管如此,現(xiàn)場碾壓混凝土施工實踐中,由于原料波動、環(huán)境影響、工藝不穩(wěn)定性等眾多客觀因素的影響,以及現(xiàn)場備倉條件及工期壓迫下的工藝工序變化需求等,施工中不確定因素經(jīng)常性發(fā)生。由此凸顯出筑壩施工過程中的人機料科學(xué)組織協(xié)調(diào)、原料制備與工藝管控的全過程智能感知評判、質(zhì)量精準評價與實時數(shù)字化反饋控制等現(xiàn)代化新技術(shù)的重要性和迫切性。此外,智能管控技術(shù)也越來越多地被納入項目履約合同中施工保障必備技術(shù)。鑒于此,本書圍繞中國電建水利水電第七工程局有限公司多年來聯(lián)合河海大學(xué)等高校共同研究開發(fā)的碾壓混凝土智能工藝創(chuàng)新技術(shù),結(jié)合多個碾壓混凝土大壩施工實踐應(yīng)用,針對混凝土碾壓熱層質(zhì)量參數(shù)的智能化采集、碾壓層及層間質(zhì)量智能精細評價、變態(tài)混凝土材料增強方法、變態(tài)混凝土數(shù)字化施工饋控手段、全倉面機械智能化組合作業(yè)模式、大升層高大模板施工技術(shù)與碾壓工藝全過程智能數(shù)字化質(zhì)量管控系統(tǒng)等方面,開展了系列創(chuàng)新開發(fā)與實踐總結(jié),以期為業(yè)內(nèi)同行們提供有益參考。
本書共分為上下兩篇,共10章。上篇主要闡述了碾壓混凝土入倉原材料、碾壓工藝及加漿振搗的智能化采集分析,以及數(shù)字化饋控模型建立的理論方法與技術(shù)裝備;下篇著重介紹了上篇相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)與裝備的應(yīng)用與成效總結(jié)。
本書編寫單位為水利水電第七工程局有限公司、河海大學(xué)。其中李榮果、田正宏、夏維學(xué)、鄭祥、徐池撰寫第1~3章;孫嘯、劉英、范道林、倪軍、李萬洲撰寫第4~6章;楊帆、張巨會、林曉旭、黃艷梅、米元桃撰寫第7~8章;葉勁松、林培、萬國卿、陳丹、林偉春撰寫第9~10章。
限于編寫組人員水平有限,以及工程實例資料龐雜,因此整理充分性與完備性仍存不足,敬請讀者不吝指正。
前言
上篇 碾壓混凝土智慧施工理論與技術(shù)
第1章 技術(shù)綜述
1.1 碾壓混凝土壩施工技術(shù)成就綜述
1.1.1 概述
1.1.2 當(dāng)前技術(shù)
1.1.3 存在問題
1.2 數(shù)字信息化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
1.2.1 國內(nèi)外土石壩智能施工技術(shù)
1.2.2 國內(nèi)外常態(tài)混凝土數(shù)字化施工技術(shù)及應(yīng)用
1.2.3 施工現(xiàn)場實體無損檢測技術(shù)
1.3 碾壓混凝土壩智能施工關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)
1.3.1 理論方法
1.3.2 技術(shù)裝備
1.4 碾壓混凝土壩智能施工技術(shù)應(yīng)用前景
1.4.1 智能碾壓工藝開發(fā)必要性
1.4.2 智能碾壓技術(shù)前景
第2章 混凝土碾壓熱層質(zhì)量參數(shù)智能化采集
2.1 拌合料性能及碾壓工藝參數(shù)采集
2.1.1 技術(shù)現(xiàn)狀問題
2.1.2 研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)
2.2 智能含濕率測試儀研發(fā)
2.2.1 可碾性控制原理
2.2.2 含濕率測試儀
2.2.3 智能含濕率測試儀
2.2.4 智能含濕率測試儀測試標準方法
2.2.5 開發(fā)試驗及驗證
2.2.6 適用范圍及特點
2.2.7 維修保養(yǎng)及注意事項
2.3 碾壓熱層智能應(yīng)力波速儀研發(fā)
2.3.1 傳統(tǒng)核子密度儀檢測方法
2.3.2 基于表面波波速測定壓實度原理
2.3.3 表面波濾波處理方法
2.3.4 基于SASW的波速計算模型
2.3.5 智能應(yīng)力波速儀研制
2.3.6 智能應(yīng)力波速儀測試標準方法
2.3.7 智能應(yīng)力波速儀試驗及驗證
2.4 熱層碾壓軌跡跟蹤技術(shù)
2.4.1 碾壓條帶識別技術(shù)
2.4.2 GPS-RTK定位
2.5 碾壓含濕率及熱層波速在線聯(lián)合檢測技術(shù)
2.5.1 技術(shù)實現(xiàn)方法
2.5.2 壓實度和含濕率現(xiàn)場聯(lián)合測定試驗
2.6 級配和膠砂比實時獲取
2.6.1 級配
2.6.2 膠砂比
2.7 碾壓過程多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成與交互方法
2.7.1 碾壓過程數(shù)據(jù)特點
2.7.2 數(shù)據(jù)的集成與交互
第3章 碾壓層質(zhì)量智能精細評價方法
3.1 碾壓施工質(zhì)量評價現(xiàn)狀
3.1.1 層面壓實質(zhì)量
3.1.2 層間結(jié)合質(zhì)量
3.1.3 壓實薄弱區(qū)域質(zhì)量
3.2 倉面參數(shù)的不確定性分析
3.2.1 常用空間插值方法
3.2.2 基于IDW的倉面離散采樣參數(shù)不確定性分析
3.3 碾壓熱層壓實度智能評價模型
3.3.1 GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型原理
3.3.2 基于GA-BP-ANN的碾壓壓實質(zhì)量饋控模型
3.3.3 模型精度
3.4 基于BP-ANN的碾壓層間結(jié)合質(zhì)量智能預(yù)測模型
3.4.1 模型基本訓(xùn)練
3.4.2 模型結(jié)構(gòu)
3.4.3 模型精度
3.5 基于加權(quán)平均思想和Voronoi圖的薄弱區(qū)域評價方法
3.5.1 壓實質(zhì)量薄弱區(qū)域分析
3.5.2 基于加權(quán)平均思想的區(qū)域壓實程度評價模型
……
下篇 工程應(yīng)用
參考文獻