交匯點(diǎn)觀察︱滿滿“科技范”！淮河入海水道二期工程建設(shè)向數(shù)據(jù)智能躍遷

盈盈初夏，江淮大地氣象萬千、云蒸霞蔚。從空中俯瞰，淮河入海水道二期工程現(xiàn)場(chǎng)挖掘機(jī)轟鳴，運(yùn)輸車輛來回穿梭，建設(shè)者們頂烈日、戰(zhàn)高溫，搶抓施工黃金期，爭(zhēng)分奪秒推進(jìn)項(xiàng)目建設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)一派熱火朝天的繁忙景象。

作為淮河流域防洪體系的標(biāo)志性、戰(zhàn)略性工程，淮河入海水道二期工程是國(guó)務(wù)院規(guī)劃的172項(xiàng)重大水利工程之一，也是新中國(guó)成立以來江蘇投資最大的水利工程，肩負(fù)著淮河安瀾的使命。新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者獲悉，淮河入海水道二期工程2025年度建設(shè)任務(wù)70億元，今年將全面迎來建設(shè)高峰期。截至6月底，累計(jì)完成年度投資36億元，占計(jì)劃任務(wù)的51.4%。

面對(duì)建設(shè)體量大、技術(shù)難度高、施工組織復(fù)雜等難點(diǎn)，新質(zhì)生產(chǎn)力如何賦能工程建設(shè)質(zhì)效、安全和進(jìn)度?又有哪些新材料、新工藝的推廣應(yīng)用?近日，記者走進(jìn)二期工程淮安樞紐、濱海樞紐現(xiàn)場(chǎng)，看到一項(xiàng)項(xiàng)“黑科技”正成為水利新“神器”：BIM(建筑信息模型)讓圖紙“說話”，鋼筋、混凝土有了專屬的智慧云工廠，AI和自動(dòng)化助力項(xiàng)目管理，無人機(jī)傾斜攝影有效跟蹤進(jìn)度……

“數(shù)字大腦”模型智控全周期

在科技飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)的水利行業(yè)如何煥發(fā)出新的生機(jī)與活力?答案就藏在數(shù)字孿生技術(shù)里。這一曾在航空航天、城市建設(shè)中大放異彩的“智慧大腦”，正以“虛實(shí)交互、動(dòng)態(tài)映射”的方式重塑水利治理的邊界，為重大水利工程項(xiàng)目建設(shè)注入新動(dòng)能。

簡(jiǎn)單來講，所謂“數(shù)字孿生”就是在數(shù)字世界中為真實(shí)的水利工程打造一模一樣的“雙胞胎”，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等前沿技術(shù)，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)映射和精準(zhǔn)模擬。

記者從省水利工程建設(shè)局了解到，在淮河入海水道二期工程前期設(shè)計(jì)中，通過建立數(shù)字模型，全面分析研判施工能力、施工組織、技術(shù)節(jié)點(diǎn)，合理制定工期安排，有力支撐智慧工地建設(shè)。

“僅臨時(shí)航道的北船閘土建部分圖紙就有450余張，過去需要用小卡車去拉的‘海量’藍(lán)圖，如今都變成智慧管理系統(tǒng)里一個(gè)個(gè)可視化模型?！痹跒I海樞紐施工現(xiàn)場(chǎng)，濱海樞紐工程項(xiàng)目部BIM中心主任徐永勝介紹，該項(xiàng)目應(yīng)用智能建造理念，依托現(xiàn)有模型庫(kù)，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、水工、金結(jié)、機(jī)電、建筑及施工等多專業(yè)BIM模型的參數(shù)化協(xié)同建模，逐個(gè)開展設(shè)計(jì)方案比選、仿真分析、智能算量與出圖等協(xié)同設(shè)計(jì)，迅速推進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)交付，逐步實(shí)現(xiàn)正向出圖和虛擬建造。

不僅如此，當(dāng)數(shù)字孿生賦能水利行業(yè)，對(duì)未來可能發(fā)生的情況也能進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和預(yù)演，相當(dāng)于為水利工程提前穿上了一層“防護(hù)服”。尤其是當(dāng)建筑物比較密集時(shí)，通過數(shù)字模型推演，可及時(shí)安排、調(diào)整工期，數(shù)字化管控“人、機(jī)、料、法、環(huán)”要素，合理設(shè)計(jì)最佳方案。

“基于BIM、VDC(虛擬數(shù)據(jù)中心)技術(shù)，我們根據(jù)工程建設(shè)內(nèi)容、項(xiàng)目劃分、施工組織等，預(yù)先構(gòu)建水工、房建、金結(jié)、電氣等各專業(yè)模型，優(yōu)化場(chǎng)區(qū)布置，形成4D模型，按照施工組織計(jì)劃實(shí)戰(zhàn)化開展施工進(jìn)行1比1預(yù)演，科學(xué)測(cè)算施工力量投入，可以預(yù)先識(shí)別可能存在的建設(shè)堵點(diǎn)?！痹跒I海樞紐工程智慧建設(shè)調(diào)度中心，徐永勝直言，從項(xiàng)目立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、施工、竣工到后期運(yùn)維，省里推廣的這套智慧管理系統(tǒng)有效指導(dǎo)了工程全生命周期。

作為淮河入海水道二期工程關(guān)鍵樞紐建筑物，淮安樞紐是目前亞洲最大的“水上立交”工程。

“上個(gè)月大圍封截滲墻順利完工，該工程創(chuàng)下全省同類結(jié)構(gòu)深度之最，為樞紐主體工程施工創(chuàng)造關(guān)鍵條件。”淮陰水建公司淮安樞紐工程項(xiàng)目副總工丁竹青介紹，目前進(jìn)入到“上槽下洞”主體工程施工，擴(kuò)建30孔新地涵，與既有15孔一期工程形成聯(lián)動(dòng)，計(jì)劃明年5月前完成。

為破解深基坑施工安全、超長(zhǎng)薄壁混凝土一次澆筑等重大難題，建設(shè)單位以“現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化、建造智能化、施工標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品數(shù)字化、管理信息化等五化建設(shè)理念”為指引，構(gòu)建“動(dòng)態(tài)虛擬工地”，通過數(shù)字孿生技術(shù)實(shí)現(xiàn)全生命周期智能管控。

在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，處處可見水利行業(yè)的數(shù)智足跡——

智能攪拌站，基于智能算法、智能傳感、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)商品混凝土生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)全流程數(shù)智化;智能安全帽，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)佩戴人員的精準(zhǔn)定位，還具有實(shí)時(shí)錄像、安全監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)對(duì)話、脫帽報(bào)警、應(yīng)急報(bào)警等功能;電子圍欄，員工通道與車輛通道分開設(shè)置，通過車輛智能車載系統(tǒng)及智能安全帽的GPS定位功能實(shí)現(xiàn)人車分流……施工設(shè)備仿佛被賦予思考的能力，在保證質(zhì)量的同時(shí)，降低人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)。

“數(shù)字工廠”助力改造水利建設(shè)產(chǎn)業(yè)

在淮河入海水道二期工程淮安樞紐施工工地上，有一座“鋼筋智慧云工廠”，在國(guó)內(nèi)水利行業(yè)處于領(lǐng)先地位。

記者看到，4080平方米的工廠內(nèi)，從原材料入場(chǎng)、圖紙智能翻樣、平臺(tái)分配設(shè)備自動(dòng)化到成品產(chǎn)出，工人同時(shí)在崗人數(shù)不到10人，卻有著日產(chǎn)200噸鋼筋的強(qiáng)大能力。云工廠內(nèi)數(shù)智設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并配備移動(dòng)式空調(diào)。

據(jù)了解，傳統(tǒng)鋼筋加工現(xiàn)場(chǎng)往往是機(jī)器轟鳴，工人露天作業(yè)。該模式存在工序繁雜、原材料吊裝轉(zhuǎn)運(yùn)頻繁及人工輔助等問題，生產(chǎn)平衡與質(zhì)量難以保障。

“鋼筋云工廠共配置6條全自動(dòng)化生產(chǎn)線，分別是鋼筋滾焊機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、數(shù)控鋼筋彎曲中心、數(shù)控鋼筋彎箍機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線等，配備兩臺(tái)智能桁車，提高物流運(yùn)轉(zhuǎn)效率。”淮安樞紐項(xiàng)目經(jīng)理蔣一波介紹，目前每天產(chǎn)量大概在200噸，一個(gè)月最高產(chǎn)能高達(dá)6000噸，專項(xiàng)供應(yīng)二期工程淮安樞紐建設(shè)。

智慧云工廠“聰明”在哪兒?蔣一波給記者算了一筆賬，相比于傳統(tǒng)鋼筋加工場(chǎng)，每噸鋼筋的加工綜合成本降低30%。通過智能算法優(yōu)化多工序同步作業(yè)，鋼筋加工效率較傳統(tǒng)工藝提升30%，損耗率降低1.5個(gè)百分點(diǎn)。僅需10人左右即可輕松完成傳統(tǒng)工藝下30人的工作，降低成本的同時(shí)，鋼筋制作的精度與質(zhì)量也得到保障。

如果說鋼筋是工程結(jié)構(gòu)物的“骨骼”，混凝土則是其“軀干”，也是工程建設(shè)的關(guān)鍵。

“我們引入自動(dòng)化施工設(shè)備與機(jī)器人技術(shù)，使用混凝土溫度智能調(diào)控機(jī)、混凝土抹平機(jī)器人等，提高施工精度和效率?！被春尤牒Ｋ蓝诠こ虨I海樞紐項(xiàng)目經(jīng)理肖強(qiáng)介紹，為滿足高峰期混凝土澆筑需求，建設(shè)了兩臺(tái)全封閉結(jié)構(gòu)的拌和站，皮帶機(jī)全自動(dòng)進(jìn)料、上料，根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度控制，平均生產(chǎn)4000—5000立方米混凝土，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不中斷運(yùn)行，在提高效率的同時(shí)提升了項(xiàng)目安全效益。

在濱海樞紐的智能管控中心現(xiàn)場(chǎng)，記者看到施工人員只需按動(dòng)遙控器即可下達(dá)施工指令，同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)嚢枵緝?nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)混凝土從原材料進(jìn)場(chǎng)、檢驗(yàn)生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)綕仓B(yǎng)護(hù)全過程的精細(xì)化管理，為項(xiàng)目混凝土管理提供數(shù)字化服務(wù)支持。

針對(duì)混凝土制備效率的關(guān)鍵問題，項(xiàng)目部還開發(fā)混凝土云工廠，推進(jìn)AI應(yīng)用與數(shù)字孿生技術(shù)深度融合，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)線設(shè)備聯(lián)動(dòng)操控、骨料含水率毫秒級(jí)響應(yīng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、15類異常工況的精準(zhǔn)識(shí)別，提升生產(chǎn)效率、降低質(zhì)量波動(dòng)率，實(shí)現(xiàn)工廠少人值守。

據(jù)悉，在淮河入海水道二期樞紐工程建設(shè)中，省淮河入海水道二期樞紐工程建設(shè)局全面推進(jìn)智能建造，建設(shè)混凝土、鋼筋加工等智能云工廠，提升中間產(chǎn)品加工制作精度，提高產(chǎn)品質(zhì)量可控程度，已完成的樞紐工程質(zhì)量等級(jí)均為優(yōu)良。

“智慧管理”推廣新設(shè)備新技術(shù)新工藝

在施工現(xiàn)場(chǎng)，水利的“神經(jīng)末梢”幾乎無處不在。通過部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器和智能監(jiān)控設(shè)備，海量數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)匯聚至指揮中樞。項(xiàng)目管理人員像是擁有“透視眼”一樣，清晰地掌握每一處工程的細(xì)微脈動(dòng)。

而在過去的水利工程管理中，項(xiàng)目方遇到復(fù)雜的工程問題時(shí)，往往只能依靠經(jīng)驗(yàn)來決策，這無疑增加了決策失誤的風(fēng)險(xiǎn)。

“我們?cè)诮ㄖ锢锇惭b各類傳感器，為建筑施工及后期運(yùn)行期間提供健康診斷，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)感知、矩陣化管理?！蹦暇┧茖W(xué)研究院濱海樞紐安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人方緒順介紹，僅濱海樞紐工程北船閘就布設(shè)了超700個(gè)傳感器，包括應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)、裂縫計(jì)、土壓力計(jì)、水位計(jì)、滲壓計(jì)、位移計(jì)等不同功能傳感器，協(xié)同檢測(cè)并幫助項(xiàng)目部掌控樞紐建筑物的健康狀態(tài)。

基于智慧工地現(xiàn)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)，項(xiàng)目部對(duì)接施工現(xiàn)場(chǎng)智能傳感器設(shè)備，利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)分析處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可視化呈現(xiàn)、多方提醒，實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的全面安全監(jiān)督。

“去年年底氣溫驟降，對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)是不利的，我們就是通過應(yīng)變力計(jì)的數(shù)值來判斷健康狀態(tài)，并提醒施工單位現(xiàn)場(chǎng)采取相應(yīng)養(yǎng)護(hù)措施;再比如，通過布設(shè)在墻后土壓力和墻體內(nèi)部應(yīng)力傳感器，判斷墻體安全性狀，指導(dǎo)施工方的墻后填土上升速度?！狈骄w順透露。

為了適時(shí)全天候監(jiān)控基坑邊坡的位移變形情況，項(xiàng)目部安裝GNNS位移監(jiān)測(cè)儀器?！霸搩x器無論晴天雨天都能接收衛(wèi)星信號(hào)，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)監(jiān)控，第一時(shí)間把位移情況傳輸?shù)皆破脚_(tái)上?！狈骄w順說。

新技術(shù)、新材料、新工藝的創(chuàng)新推廣，不斷提高施工管理的效率與質(zhì)量。在淮安樞紐項(xiàng)目部，以數(shù)字孿生為代表的新技術(shù)不僅解決痛點(diǎn)，更創(chuàng)造了多項(xiàng)行業(yè)首創(chuàng)應(yīng)用。

例如在地下連續(xù)墻精準(zhǔn)控制方面，面對(duì)厚砂層易塌孔風(fēng)險(xiǎn)，創(chuàng)新“物聯(lián)網(wǎng)+BIM+AI”協(xié)同控制，自動(dòng)糾偏抓斗與超聲波測(cè)斜儀聯(lián)動(dòng)，垂直度控制精度達(dá)千分之一，遠(yuǎn)超行業(yè)千分之四標(biāo)準(zhǔn)，保障超薄超深地連墻結(jié)構(gòu)安全;在堤防工程智能管控上，通過構(gòu)建三維動(dòng)態(tài)模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)碾壓厚度、速度、遍數(shù)，結(jié)合AI算法自動(dòng)糾偏，壓實(shí)度合格率提升至98%以上，填補(bǔ)行業(yè)空白。

此外，濱海樞紐項(xiàng)目部還聯(lián)合院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)混凝土工程抗裂性仿真計(jì)算軟件與系統(tǒng)平臺(tái)，開展抗裂風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、方案設(shè)計(jì);研發(fā)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。

淮水湯湯終入海，一泓碧水利萬代。這座用現(xiàn)代科技與拳拳匠心澆筑的豐碑，詮釋了新時(shí)代水利建設(shè)者“硬實(shí)力”與“軟溫度”的融合之道。

邁入水利建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展新階段，省水利工程建設(shè)局牢牢把握“在推動(dòng)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合上打頭陣”的重大要求，堅(jiān)持把發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力作為提升水利建設(shè)管理效能的突破口，組織協(xié)同攻關(guān)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，運(yùn)用數(shù)智技術(shù)改造提升傳統(tǒng)水利產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持教育、科技、人才一體化推進(jìn)，讓科技賦能工程全生命周期管理鏈。

新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 萬晨

江蘇省水利廳供圖