大体积混凝土防裂动态智能温控系统应用与监测分析.pdf

水 力 发 电 第4 1 卷第 1 期 2 0 1 5年 1月 大体积混凝土防裂 动态智能温控 系统 应 用与监测分析 杜 小凯 ，孙保 平 ，张国新 2 ，刘 毅 ，郭 晨 ( 1 水 电水利规划设计 总院，北京1 0 0 1 2 0 ；2 中国水利水 电科学研究院 ，北京1 0 0 0 3 8 ； 3 北京木联 能工程科技 有 限公 司 ，北京1 0 0 1 2 0 ) 摘要 ：针 对大体积 混凝 土工程浇筑过程 中的温度裂缝 问题 ，研发 了大体积混凝 土防裂动态智能温控系统 ，实现工 程建设 期监测数据的 自动获取 、数据高效管理 、实时评估 、风 险预警和温控智能控制等功能 ，已在多个水 电工程建 设 中得 以应用 ，取得 了良好的应用效果。介绍 了该 系统 的模块组成和功能特点。 关键词 ：混凝土坝 ；温度裂缝 ；仿真分析 ；智 能控制 F u n c t i o n s a n d Ap p l i c a t i o n o f Dy n a mi c I n t e l li g e n t Te mp e r a t u r e Co n t r o l S t e m o f Ma s s Co n c r e t e An t i - c r a c k i n g DU Xi a o k a i ， S U N Ba o p i n g ， Z HANG Gu o x i n ， L I U Yi ， GUO C h e n ( 1 C h i n a R e n e w a b l e E n e r g y E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e ， B e ij i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a ； 2 C h i n a I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r R e s e a r c h ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ， C h i n a ； 3 B e ij i n g Mi l l e n n i u m E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： F o r c o n t r o l l i n g t h e c r a c k i n g o f ma s s c o n c r e t e d u rin g p o u r i n g p e ri o d ， a d y n a mi c i n t e l l i g e n t t e mp e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m i s d e v e l o p e d ，w h i c h c a n a c h i e v e a u t o ma t i c mo n i t o r i n g d a t a a c q u i s i t i o n ， e f f i c i e n t d a t a ma n a g e me n t ，o n - t i me a s s e s s me n t ，r i s k w a r n i n g a n d t h e r m o s t a t i n t e l l i g e n t c o n t r o l i n c o n s t r u c t i o n p e r i o d T h e s y s t e m h a s b e e n u s e d i n m a n y h y d r o p o w e r p r o j e c t s a n d a c h i e v e d s i g n i fi c a n t s u c c e s s T h e s y s t e m s mo d u l e s a n d f e a t u r e s a r e i n t r o d u c e d h e r e i n Ke y W o r d s ： c o n c r e t e d a m； t e mp e r a t u r e c r a c k ； s i mu l a t i o n a n a l y s i s ； i n t e l l i g e n t c o n t r o l 中国分类号 ： T V 6 9 8 1 文献标 识码 ： A 文章 编号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 5 ) 0 1 0 0 4 6 0 4 0 引言 大 体 积 混 凝 土 被 广 泛 应 用 于 水 利 水 电 工 程 建 设 中 ，尤 以混 凝 土 坝建 设 中应 用最 为 广 泛 。 大体 积 混 凝土 开裂 问题 长期 困扰 工程 建设 人 员 虽 然从 2 0世 纪 3 0年 代 开 始 ， 已发 展 了 一 整 套 温 控 防 裂 的 理 论 体 系 ，并 采 取 了 一 系 列 如 改 善 混 凝 土 抗 裂 性 能 、 分 缝 分 块 、水 管 冷 却 、骨料 预 冷 、表 面保 温 等混 凝 土 防 裂措 施 ，但混 凝 土坝裂 缝 现象仍 比较 普遍 1 。 大 坝数 字 监 控 已成 为 当今 坝 工领 域 的重 要 研 究 方 向圈。利 用 先 进 的 GP S技 术 、软 件 技 术 、网 络 技 术 、数据 库技 术 、 自动 化 监测技 术 和数 值 仿 真技术 ， 开发 包 含 自动 化 数据 采 集 、施 工信 息 管 理 、仿 真 反 馈 分 析 、预 警 决 策支 持 及 智 能控 制 5大模 块 的数 字 监控 系统 ，可 实 现 大坝 施 工 期各 种 施 工 和 监测 数 据 的 自动获 取 、高效 管 理 、实 时评 估 、风 险预 警 和 温 控智 能 控制 功能 等 。 1 系统模块组成与功能特点 “ 大 体积 混凝 土 防裂动 态智 能温 控 系统 ” 由数 据 采 集 、信 息 管 理 、仿 真 分 析 、评 价 预 警 和 自动 控 制 5个 模 块 组 成 _ 3 l 。模 块 功 能 组 成 见 图 1 。 一 般 混凝 土 坝 施 工质 量 监 控 多采 取 人 员 旁 站 的 方 式 ，管 控 效 果受 限于 人 为 因素 的影 响 。传 统 的监 控 模 式也 存 在 仪 器布 设 仅 限 于有 限断 面 、数 据 采 集 与 整 理分 析 存 在 时 间上 的滞后 效 应 、监测 数 据 与 仿 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 9 1 7 作者简介 ：杜小凯 ( 1 9 7 9 一 ) ，男 ，北 京人 ，高级工程师 ，博士 从事水 电工程的设计 、审查 、安鉴和验收工作 帚4l雹 勇弓1只 月1 J 、 己 J L ， 号 手： 八 1 4 7 E 巴 E 上 忉 教 心 笛 目 E 坷l 糸 zB 卜 - 图 1 预 测 温 度 、 目标 温 度 及 买 测 温 度 成 果 集成 与 分析 。 ， ( )大 坝 全 过程 温 控 信 息 的统 计 与 查 询 。通 过 现 场 服 务 器 将 大 坝 有关 温 控 信 息 进 行 数 字 化 备 份 ， 成 功 实 现不 同时 段 、不 同坝 段 、各 温控 信 息 的统计 成 果 分 析 与 原始 资料 及 成果 的查 询 工 作 ，极 大方 便 了 资 料 的 管 理 与 分 析 。 ( )实 现 大 坝 混 凝 土 开 裂 风 险 的 预警 和 报 警 。 通 过 资 料 分 析及 现 场 团 队的 仿 真计 算 ，实 现 混凝 土 各 时 段 的开裂 风 险 的 自动 预警 及 自动报 警 。 ( 4)分 析 成 果及 预 警 信 息 的 自动 发 布 。根 据 工 程 的现 场 需要 ，将 报 警 信 息 和处 理 措 施 实 时 发布 到 网 页 及 现 场 管 理 人 员 的 上 。 ( ) 为 满 足 年 5月 蓄 水 要 求 ， 、 号 坝段 由于 度 汛影 响 ，需 采 取 连 续上 升 浇 筑 方 案 ，混 凝 土 最高 温度 较 难控 制 ，给温 控 防裂 带来 较 大挑 战 。 通 过 智 能通 水 系 统 的应 用 ，使 大 坝混 凝 土 内部 温度 过 程 在“ 无 人 干 预 ” 的情 况 下 全 面满 足 温 控 技术 要 寺 ( 上 接 第 3 4页 ) 蓄 水 初 期 是 一 个 事 故 风 险 相 对 较 大 的 阶段 。 为 防止 或减 少 大 坝 蓄 水 初 期 事 故 的 发 生 ， 首 先 应精 心 设 计 、精 心施 工 ，最 大 程度 不 遗 留事 故 隐 患 ：高 坝 大 库 需 制定 蓄水 初 期 运行 实 施 方 案 ，内 容 涵 盖 蓄水 加 荷 程 序 、可 能 产 生 事故 预 判 、重 大 风 险应 对 措施 等 ：设 计 和施 工 者 应 全 程 参 与 蓄水 初 期 阶 段 的 监 测 分 析 和 应 急 处 理 ： 必 须 纠 正 重 建 设 轻 管 理 的错误 倾 向 ，建 管 结合 ，管 理 者 应尽 早 介 入 设 计 和 施 工 过 程 ，透 彻 了 解 工 程 特 点 和 薄 弱 环 节 ；布 设 监 测 手段 及 时 掌 握 蓄水 加 荷 过 程 大 坝运 行 性 态 变 化 趋 势 ，发挥 巡 视 检 查 的 特殊 作 用 ，努 力避 免 事 故 的 突然 发 生 ；要 制 定 对 策 ，消 除库 区和 下 游 经济 建 设 对 工 程 安全 可 能 带 来 的不 利 影 响【 埘。建 章 立 制 ，科 学 调 度 依法 管 坝 ，充 分 发挥 工 程 效 益 ，确保 大 坝 蓄水 初期 安全 运行 。 参考文献 ： 汝乃 华 ，牛运 光 土 石坝 的事故 统计 和 分析 J 大 坝与安 全 求 ，预 测 温度 与实 测温度 基 本一致 。 4 结论 本 系统 利用 先 进 的 技术 、软 件技 术 、 网络 技 术 ，数 据 库 技 术 、 自动 化 监 测 技 术 和 数 值 仿 真 技 术 ，开 发 包 含 大 坝 施 工 信 息 管 理 、 自动 化 数 据 采 集 、仿 真 反 馈 分 析 和 预 警 决 策 支 持 及 反 馈 控 制 5大 模 块 的 大 坝 智 能 监 控 系 统 ，实 现 大 坝 施 工 期 各 种 施 工 和 监 测 数 据 的 自 动 获 取 和 高 效 管 理 、 安 全 状 况 的 实 时 评 估 和 预 测 以 及 大 坝 质 量 与 安 全 风 险 的 预 警 和决 策 支 持 。在 锦 屏 一 级 、 鲁 地 拉 、藏 木 等 水 电站 的 实 际 工 程 应 用 表 明 ，该 系 统 效 果 良 好 。 参考文献 ： 朱伯芳 混凝土坝理论 与技 术新进 展 M 北京 ：中国水利 水电 出 版社 2 朱伯芳 大体积混凝土温度应力 与温度控制 北京 ：中嗣电力 出版社 3 张 国新 ，刘毅 ，李枕辉 ，等 混 凝土坝温控防裂智能监控 系统及 其工程应用 J 水利水 电技术 ， ， () ： 一 张 国新 ，刘有志 ，刘毅 ，等 特 高拱坝施工期裂缝成 因分析与温 控防裂措施 讨论 J 水力发电学报 ， ) ： 一 5 陈志远 ，谭恺 炎 ， 王振振 大体积混凝 土冷却通水智能控制方法 的应 用 J ， 水力发 电， ， ) ： 一， ( 责任编辑杨健 ) ( 1) ： 一 2 汝乃华 ，姜忠胜 大 坝事故与 安全 拱 坝 M 北 京 ： 中国水利水 电出版社 3 里 根 大坝事 故与其运 行年 限的关系 J 水利水 电快 报 ， 1 ， 3 2 ( ) ： 4 邢林生 水 电站大坝维修加 固的实 践与思考 J 红水河 ， ， 2 0 ( ) ： 一 5 漆富冬 柘溪和风滩水库库岸变形的情况及原因分析 J 水力发 电 ， ( ) ：1 4 2 1 左秀泓，赵冬 ，李祖信 新疆 喀什一级水电站大坝地震震 害的初 步分析 J _ 水力发 电 ， ) ： 一 7 邢林生 纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析J 水 利学报 ， ( 8 ) ：3 8 4 3 8 黄显泰 安全 是枢纽布置设 计之首要考虑 因素 J _ 大坝 与安 全 ， ) ： 李君 纯 沟后 面板 坝溃决 的研 究 水利水 运科学 研究 ， ( ) ： 一 1 0 鲁结根 ，谭大文 溪洛渡 大坝 运行初期安全 风险与应对措施 分 析 J J 水力发电 ， ， () ： 一 ( 责任编辑杨健)