[发明专利]土石坝的3D建造系统及建造方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程建造领域，涉及一种土石坝3D的建造系统及建造方法，特别涉及一种碾压土石坝、堆石坝的3D建造系统及建造方法。

背景技术

土石坝是历史最为悠久的一种坝型，目前，土石坝是世界大坝工程建设中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。近代的土石坝筑坝技术自20世纪50年代以后得到发展，并促成了一批高坝的建设，但大多还是处于在人工的组织管理和经验的参考下进行施工，在建造施工过程中有低效率、易误判、失精准、易发生安全事故等不足之处，所以有必要提出一种智能化的土石坝建造技术。

目前，国内外还没有研究者开展针对智能建坝技术方面研究。土石坝建造主要还是靠人工的组织管理及在使用施工机械的基础上进行，施工指导主要以二维工程设计为主，施工设计比较繁琐，人为干预量很大，从而导致人为的主观因素误差比较大，给工程师们和施工人员带来极其不便。而且，随着坝工技术的发展，砼重力坝、拱坝的技术不断提高，同时橡胶坝等新型坝型不断的运用，传统土石坝存在着填筑量大带来的建设时间长的缺点显得极为突出，如何在充分发挥土石坝本身的技术要求低、对坝基适应性强、当地材料使用充分的传统优势下加快施工进度，成为坝型选择的重要方面，在确保填筑施工质量及安全运行的前提下快速施工是各方业内关心的一个问题。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种能够克服土石坝建造技术存在的上述不足，快速高效的土石坝建造方法。

一种土石坝的3D建造系统，包括一工程建设调度模组及一3D建造流水线作业模组，所述工程建设调度模组用于对土石坝的建造过程进行调度，并将调度指令发送给3D建造流水线作业模组；所述3D建造流水线作业模组接收到调度指令后，按照调度指令完成土石坝的建筑；所述工程建设调度模组包括一工程建设3D数字模型模组、一3D数字模型分层切片处理模组及一调度和监控施工过程模组；所述工程建设3D数字模型模组用于形成土石坝的3D数字模型，3D数字模型分层切片处理模组对所述土石坝的3D数字模型进行分层处理，形成土石坝填筑单层数字模型；所述调度和监控施工过程模组是根据土石坝填筑单层数字模型所含的信息数据，调度并监控各施工设备逐层进行土石坝的填筑；所述3D建造流水线作业模组包括一坝料开采模组，一坝料配送模组以及一碾压成形模组。

一种采用如上所述的土石坝的3D建造系统进行土石坝的建造方法，包括如下步骤：

步骤S10，启动3D数字模型分层切片处理模组对所述土石坝的3D数字模型进行分层处理，得到土石坝填筑单层数字模型；

步骤S20，根据土石坝填筑单层数字模型，调度和监控施工过程模组根据3D流水线作业的工序数目将土石坝填筑单层数字模型沿坝轴线分成面积大致相等的多个填筑区段，自动获取单层每一填筑区段的坝料订单，并传送给坝料开采模组；同时，将每一填筑区段分为多个小单元，自动获取每一小单元对应的地理坐标、料类及密实度，并将地理坐标、料类及密实度传送给坝料配送模组；

步骤S30，调度和监控施工过程模组根据每一填筑区段的空间信息以及每一小单元对应的地理坐标、料类及密实度，获得每一小单元对应的碾压质量参数，并且自动规划各个填筑区段进行碾压的路径，得到施工工作面规划碾压路径图，并将施工工作面规划碾压路径图及碾压质量参数传输给碾压成形模组；

步骤S40，所述坝料开采模组接收坝料订单并根据坝料订单对坝料进行按需开采，并实时将备料信息回馈至工程建设调度模组；

步骤S50，所述坝料配送模组接收每一小单元的地理坐标、料类信息，并根据地理坐标、料类信息将坝料精确配送至填筑面每一小单元对应位置，并实时将物流配送信息回馈至工程建设调度模组；

步骤S60，所述碾压成形模组根据施工工作面规划碾压路径图及碾压质量参数对坝料进行碾压，并实时向工程建设调度模组发送碾压质量参数、实际碾压路径。同时实时采集碾压面地理坐标信息，并将碾压面地理坐标信息实时回馈至工程建设调度模组，以便生成下一层土石坝填筑面及下一层单层数字模型并对碾压质量进行监控；

步骤S70，依次逐层循环步骤S10至步骤S60，直至完成土石坝建筑。

相对于现有技术，本发明提供的土石坝的3D建造系统及建造方法，通过对土石坝三维数字模型进行切片处理，能够精确分析单层填筑料的信息，调度施工设备进行高效的流水线作业，逐层施工，能实现大坝建造智能化、快速化、精准化和高效化。这种建造技术适应于各类型的碾压土石坝、堆石坝等。

附图说明