建设工地变成一台巨大的“3D打印机” - 广州3D打印展

距中吉边境不到50公里的新疆阿克苏地区大石峡河谷，盘山路上施工车辆穿梭往来，陡峭山体上建筑物“攀缘直上”，山谷内机器轰鸣声此起彼伏，数百台车辆及机械设备工作紧张有序、有条不紊，呈现出一派热火朝天的施工场面。

正在建设中的大石峡水利枢纽工程最大坝高247米，坝体填筑总量2260万立方米，水库总库容11.7亿立方米，电站装机容量75万千瓦。主要建设任务是向塔里木河干流生态供水，兼顾灌溉、防洪等综合功能，担负南疆四地州电力调峰任务，属于国家172项重点节水供水重大水利工程之一。

走进大石峡施工现场，项目建设区域便利的电网、通信网，先进的数字化智能化技术，与周遭的荒山戈壁形成鲜明反差，更令人惊叹的是7月份工程智慧云平台推出后，项目建设将实现无人驾驶、无人碾压、智能温控、虚拟仿真，大石峡水利枢纽或将成为全球最大“3D打印”工程。

工程智慧云平台将实现“3D打印”智能控制

作为世界最高混凝土面板坝，工程所在地属于地震多发区，地质条件复杂、地震设防烈度高、坝体填筑量大，大坝变形协调控制及面板抗挤压破坏等关键技术问题突出、要求极高。施工过程各项技术参数控制仅依靠人工决策与操作已经无法满足工程建造的要求，亟需借鉴“3D打印”技术理念，采用计算机统一调度与控制，实现工程建设尤其是大坝填筑过程的标准化、精细化、智能化。

2020年10月，项目开工初期，在特高混凝土面板坝学术交流会暨智慧大石峡建设第一届高端论坛上，相关专家对智能管理在大石峡项目建设中的应用提出了初步构架。

为此，项目公司、项目部联合科研院所、知名院士和博士后工作站组成咨询团队，开展了重大科研项目9大项16个子专题，和一般科研项目13大项的研究，在数字信息技术服务上陆续投入资金8000余万元……

“大石峡水利枢纽工程正在建设基于‘BIM+GIS（地理信息系统）+IOT+区块链+AR（增强现实）’等多技术融合的大石峡水利枢纽工程建设智慧管理云平台。”大石峡项目公司科技管理部部长王峰斌介绍，该平台是在传统水利工程的基础上，利用云计算、大数据、物联网、移动互联网和人工智能、虚拟仿真等先进技术，开发覆盖工程建设管理、大坝智能施工等八大核心业务的应用大系统，自动、远程、移动、便捷的管理与控制技术，将实现“3D打印”智能控制。

附加质量法为“3D打印”提供快速无损检测

工程智慧云平台的运用，装卸卡车可以实现无人驾驶，全自动的把填筑料运到坝址并卸料，之后无人驾驶的推土机、压路机把料摊铺平进行碾压作业，这一套“3D打印”流程下来，实现了计算机的智能规划与控制，过程中还需要对填筑坝体质量进行实时监测。

在堆石坝施工过程中，为保证大坝填筑质量，根据堆石坝填筑规范的要求，需要对填筑坝体施工质量进行原位实时检测。过去传统的方法是进行人工挖坑密度试验，但该方法检测效率低、代表性差且具有破坏性，是一种以点代面的方法，难以客观、全面地反映大坝填筑整体质量。

“随着填筑土料图像识别、人工智能技术、区块链技术的运用，大坝填筑可以实现自动化，附加质量法可以对大坝填筑质量进行智能控制。”中国科学院院士陈祖煜在大石峡项目现场考察时，对项目质量控制提出专业建议。

该系统预先设置一条混凝土设计温控曲线，定时自动采集混凝土温度，将采集到的温度与预设温度对比，若高于预设温度则打开冷却水管的阀门通水，否则，就关闭阀门，使混凝土温度在预设温度线的导引下逐步降至规定温度。整个过程，无需测量流量，直接采用温度指标产生决策，达到简化系统、实时控制的目的。

随着大石峡水利枢纽工程智能技术的深入推进，大量的自动化机器作为不同的组件无缝地协同工作，整个建设工地将变成一台巨大的“3D打印机”。