姜威
中铁四局集团第二工程有限公司
摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，智能化发展十分迅速，在“云、物、大、智、移”新一代信息技术背景下，传统水利水电工程建设管理模式与新技术的融合可有效助力“智慧水利水电工程”的建设与应用。针对水电地下工程，综合利用信息化、智能化手段，以工程安全、质量、进度为管控目标，构建了地下工程智能施工安全与质量实时监控系统，对地下工程建设信息管理进行了探索，该系统基本实现了安全实时监控、质量全程可追溯、进度动态控制、信息可视化集成展示。系统成果已成功应用到双江口水电站地下工程建设过程中，可为水电地下工程“智慧工程”建设提供有益参考。
关键词：地下工程；安全质量；智能监控；智慧工程；系统应用
引言
建设项目工程施工过程中，逐渐加大对地下空间的开发与利用，通过现今的技术手段和工程施工工艺，克服地下空间建设中的种种问题，这期间需要工程施工企业各部门之间的全力配合，落实和完善建设项目基坑工程及地下工程施工的具体流程，提高工程施工效率和质量，确保该建设项目工程在安全的施工环境下开展相关工作。
1地下工程施工准备部署
进场后开展桩基施工，工程桩完成后，就开始围护施工。由于该工程的基坑面积较大，为了加快地下结构的施工速度，在土方开挖前（其基础按地上阶段进行塔吊设计和施工），塔吊应尽可能地覆盖基坑，其臂长分别为60m，工程降水设备选择轻型井点降水。该工程地下土方开挖采用挖机进行，分2个阶段进行：第一阶段先行开挖围檩梁，第二阶段待基坑达到开挖条件后，开挖地下基坑。地下结构施工阶段，均要做好周围环境的监测工作，并在施工现场准备一定的抢险物资，以确保周围环境的万无一失。为了节约工期，地下室结构施工按照施工分区全面铺开，首先进行地下室基础底板施工。基础钢筋直径在25mm以上的采用套筒连接，其余均主要采用绑扎连接方式。地下室板墙和柱钢筋接长，直径为16mm~22mm的，采用电渣压力焊，其余采用绑扎连接方式。
2地下工程智能施工信息管理系统研发与应用
2.1施工安全与质量感知方法及成套技术
该技术基于隧洞内高精度定位技术，实现了检-验-审各环节超时预警功能，具有地下工程施工质量验评8类170余项验评标准体系。该技术设有大体积混凝土振捣过程中振捣覆盖度、插入深度、振捣时长等混凝土振捣工艺智能化监控关键参数，并基于振捣能量密度的混凝土振捣质量分布算法研发了混凝土振捣棒监控智能穿戴设备，实现了混凝土振捣质量全过程智能监控与实时动态纠偏。
2.2土建工程
该项目停车场子项土建工程约5×104m2，地铁土建工程5×104m2，服务中心土建工程约20×104m2，且该项均属于地下结构，底板厚度大，柱断面尺寸大，异形结构多，施工辅材损耗偏大，各类施工工序较难衔接。因此，在进行资源配置时，应当在原有的经验施工的基础上附加50%的难度系数，方可符合本项目的使用情况。按照正常施工经验，钢筋∶模板∶混凝土施工人员比例=2∶1∶1，附加难度系数后，项目人员比例为2．5∶1．5∶1．5。
2.3砼施工
为了合理有效地利用现有场地及人力、物理资源，同时，也为了减少混凝土产生收缩裂缝，按照土方开挖的顺序，分批进行底板浇筑。
根据基础底板混凝土方量及泵车的浇注速度（一般为50m3/h~60m3/h）计算，确定配置汽车泵的数量，在浇筑时配置足够的混凝土运输车。混凝土配合比的选择：由于底板混凝土方量较大，因此对混凝土的级配有要求：选用中低水化热的矿渣硅酸盐水泥，最终配合例如下。水泥∶砂∶石子∶水∶外加剂∶粉煤灰∶矿粉的比值为1.00∶2.95∶3.92∶0.63∶0.2∶0.23，坍落度现场测下来在170mm~180mm。浇筑完成后，覆盖薄膜，减少水分流失。
2.4施工安全与质量风险量化分析预警技术
该技术基于对工程建设状态的实时智能感知，建立了涵盖安全/质量/进度多维度、人/机/料/法/环等多要素、现场/部门/项目等多层级的六大类120项分级、量化、协同预警指标体系，并构建了基于智能感知大数据的趋势分析与提前预警模型，基于智能感知海量数据创建了工程建设安全、质量风险量化评价、趋势分析、提前预警和协同管控方法，有效提升风险管控能力、降低工程建设风险。该技术同时将高精度微震监测技术引入洞室群开挖中，采用不同微震预警指标对地下洞室群围岩稳定性进行评价，建立了基于微震监测和数值模拟的地下洞室群安全评价方法；并通过建立厂区三维地质模型和采用数值模拟手段研究深埋地下洞室群在开挖过程中可能出现的大变形情况，圈定和识别地下洞室群潜在风险区域。该技术基于全面监测大数据的分析，提出了基于监测大数据的地下工程围岩时空力学响应与安全稳定动态调控技术，实现了开挖强卸荷过程极高地应力地下洞室群稳定性的动态评价。2.5续建楼栋的后浇带施工工程存在已建区域留设较多后浇带的现象，后浇带留置时间长达4年，外露钢筋留置过长，钢筋杂乱、锈蚀、沾满泥土，原有钢筋已无法使用，后浇带混凝土表面布满垃圾与泥土。续建工程的后浇带施工为该工程的一个重点，特别是在钢筋除锈、止水钢板除锈、混凝土剔除、基层清理冲洗、钢筋连接、膨胀止水条与注浆管的预埋等方面，防止施工不当造成质量隐患。1）外露且锈蚀的钢筋进行除锈后并降级使用，降级使用的原则如下：直径小于10mm的钢筋不计面积按构造钢筋使用，直径大小10mm的钢筋降两级计钢筋面积。2）原有的地库顶板、底板、侧板与新接地库连接时，采用植筋做法。3）原有的地库顶板梁与新接地库连接时，采用植筋加筋的办法，加筋原则：梁底加筋面积不得小于原有的梁底筋钢筋面积的35%且不可少于2根原有底筋；梁面加筋面积不得小于原有的梁面筋钢筋面积的20%且不可少于2C20。梁加筋可放在原有钢筋的内侧（即第二排或第三排位置）。混凝土植筋按要求做拉拔试验，所植钢筋的基材为带肋钢筋，采用A级胶。植筋深度为10d。在设计图纸的基础上，考虑此区域为防渗漏薄弱环节，在实际施工时，增设了一次性注浆管。续建后浇带处理工序如下：1）底板后浇带位置土方开挖。因原先后浇带位置钢筋留置过长且机械开挖困难，现在后浇带部位全部采用人工开挖方式。2）钢筋割除。采用气割机对现有钢筋进行割除处理。3）已建后浇带混凝土剔除。根据设计及施工要求，对后浇带混凝土进行凿除处理，凿除宽度满足设计要求。4）混凝土表面清理。在后浇带混凝土浇筑前清除混凝土表面水泥浮浆、薄膜、松散碎石、软弱混凝土层和油污等，并应用高压喷枪进行冲洗。5）钢筋调直、除锈、补植钢筋。经施工现场查看，后浇带钢筋弯曲、锈蚀严重，现对预留梁板钢筋进行人工调直，并用电动打磨机对钢筋进行打磨处理。涉及加筋的按图纸植筋要求进行植筋。
结语
地下工程智能施工安全与质量实时监控系统的开发应用是信息化、智能化时代下应运而生的产物，该系统的应用能显著提高地下工程建设的数据整合能力、管理运行效率及风险预判能力，有效节约投资成本。该系统在其他水电地下工程乃至市政交通隧洞工程、城市地下空间施工领域都具有很强的推广前景。同时，该系统可作为未来智慧工程的基础，随着新技术的出现，可促进水电工程智能化的进一步发展。
参考文献
［1］李锐，杜治洲，杨佳刚，等.中国水电开发现状及前景展望［J］.水科学与工程技术，2019（6）：73-78.
［2］涂扬举.智慧工程在大渡河水电建设中的探索与实践［C］//中国大坝工程学会.水库大坝高质量建设与绿色发展——中国大坝工程学会2018学术年会论文集.北京：中国大坝工程学会，2018：208-217.