地質(zhì)BIM在雙江口水電站圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用

袁國(guó)慶，馬 宏

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

地質(zhì)BIM在雙江口水電站圍堰防滲墻施工中的應(yīng)用

袁國(guó)慶，馬 宏

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

雙江口水電站壩址區(qū)地形地質(zhì)條件復(fù)雜，工期緊張，為保證防滲墻質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)合同目標(biāo)，保障工程安全度汛，降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確判定基巖面，確保防滲墻嵌巖成為亟待解決的問(wèn)題。本文介紹了防滲墻施工過(guò)程中地質(zhì)BIM的構(gòu)建過(guò)程、應(yīng)用情況及其優(yōu)點(diǎn)。采用信息化的數(shù)據(jù)管理，隨時(shí)更新三維模型，可以動(dòng)態(tài)反饋河床基覆界面被槽孔揭示形態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)墻體入巖深度是否滿足要求，不易出錯(cuò)，有利于存檔查詢，避免造成誤判，確定是否存在脫空等問(wèn)題。

地質(zhì)BIM;三維;圍堰;防滲墻;雙江口

1 工程概況

雙江口水電站位于四川省阿壩州大渡河上游腳木足河與綽斯甲河匯口以下2 km處，距馬爾康縣城約46 km，距金川縣城約45 km，是以發(fā)電為主的大型水庫(kù)電站，最大壩高312 m，水庫(kù)總庫(kù)容約28.97億m3，裝機(jī)容量200萬(wàn)kW。采用斷流圍堰、隧洞過(guò)流、大壩基坑全年施工的導(dǎo)流方式。計(jì)劃于第一年11月中旬截流，第二年4月30日過(guò)流保護(hù)鋼筋石籠和混凝土面板施工完成并向大壩標(biāo)交面，確保第二年汛期洪水由1號(hào)導(dǎo)流洞與過(guò)水圍堰聯(lián)合渲泄，建設(shè)工期十分緊張，其中防滲墻施工為控制工期最關(guān)鍵的因素。

前期勘探初步查明了河床覆蓋層的深度和層次結(jié)構(gòu)，以及基覆界面的總體形態(tài)。壩址區(qū)圍堰河床沖積層從下至上由老至新總體可分為3層(見圖1、2)：第①層為漂卵礫石，厚2.57～36.57 m；第②層為(砂)卵礫石層，厚7.2～36.53 m；第③層為漂卵礫石層，厚5.6～28.0 m；河床覆蓋層中還夾有一系列砂層透鏡體，厚度一般1～3 m；洪積堆積主要分布于沖溝溝口，呈扇狀分布；兩岸崩坡積塊碎石層塊徑大小懸殊，架空較嚴(yán)重，前緣與沖積漂卵礫石層呈交錯(cuò)堆積，左岸分布較廣，厚度一般10～22 m。從河床形態(tài)可以看出，上游圍堰河床寬緩，現(xiàn)主河道位于左岸，右岸存在古河槽；下游圍堰河床較狹窄，現(xiàn)主河道位于左岸，右岸受崩塌堆積體擠壓。

圖1 上游圍堰軸線工程地質(zhì)剖面

圖2 下游圍堰軸線工程地質(zhì)剖面

2 防滲墻施工中基巖鑒定的難點(diǎn)

雙江口水電站上游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 272～2 280 m，河谷寬約222 m，最大深度約67 m，工程量約8 226 m2。下游圍堰防滲墻施工平臺(tái)高程2 254.50 m，河谷寬約138 m，最大深度約74 m，工程量約5 450 m2。防滲墻厚度1.0 m，入巖深度1.0 m。

上、下游圍堰河床形態(tài)復(fù)雜，存在古河槽；防滲墻最深約70余米，河床覆蓋層中含有大量孤石，其巖性與下伏基巖相同，均為花崗巖；河床基巖面起伏較大，兩側(cè)及局部基巖面陡立，可能存在倒懸體及空腔等，地質(zhì)專業(yè)準(zhǔn)確鑒定防滲墻基巖面的難度大，易產(chǎn)生誤判。由于地形地質(zhì)條件復(fù)雜、工期緊張，為保證防滲墻質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)合同既定目標(biāo)，保障工程安全度汛，降低工程施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于防滲墻施工，準(zhǔn)確判定基巖面、確保防滲墻嵌巖成為亟待解決的問(wèn)題。

3 構(gòu)建地質(zhì)BIM系統(tǒng)的必要性

施工過(guò)程中存在大量先導(dǎo)鉆孔、槽孔的編錄數(shù)據(jù)采集、存檔和輔助分析工作，借助地質(zhì)BIM系統(tǒng)將更加有效；可以對(duì)三維模型的及時(shí)更新，動(dòng)態(tài)地反映地質(zhì)界面延展情況，預(yù)測(cè)預(yù)判更準(zhǔn)確；通過(guò)直觀的三維形態(tài)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)墻體與基巖面的接觸問(wèn)題。

4 防滲墻地質(zhì)BIM的構(gòu)建過(guò)程

在我公司地質(zhì)處自主開發(fā)的工程地質(zhì)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)GeoSmart(見圖3)中的信息管理GeoIM模塊(見圖4)中錄入每一個(gè)完成的先導(dǎo)孔和槽孔信息，包括坐標(biāo)、孔深、覆蓋層深度等數(shù)據(jù)外，還可上傳巖芯、孔渣樣品和鑒定表等不易保存的實(shí)物照片。

圖3 工程地質(zhì)三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)GeoSmart登錄界面

通過(guò)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，在GOCAD軟件中利用大量先導(dǎo)孔和槽孔數(shù)據(jù)重新建模，對(duì)前期的基覆界面設(shè)置約束并重新進(jìn)行DSI插值運(yùn)算。為避免計(jì)算量過(guò)大，可在軸線兩側(cè)約20m范圍內(nèi)選取區(qū)域，設(shè)置邊界控制(見圖5)。

圖4 在GeoIM模塊中錄入槽孔數(shù)據(jù)

圖5 在GOCAD軟件中利用槽孔數(shù)據(jù)重新約束基覆界面

5 防滲墻施工過(guò)程中地質(zhì)BIM的應(yīng)用

通過(guò)先導(dǎo)孔數(shù)據(jù)在GOCAD中擬合出基覆界面的三維模型，切出剖面后與前期勘探成果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)總體趨勢(shì)變化較小，但局部差異較大(見圖6、7)。其中上游圍堰主要是部分覆蓋層深度跟預(yù)計(jì)的略有差別，從而引起了工程量的少量變化。而下游圍堰基覆界面形態(tài)差異較大，現(xiàn)主河道部位(左岸)基巖比預(yù)計(jì)的要淺很多，而右岸存在深槽，主要由于前期下游圍堰勘探鉆孔僅2個(gè)，數(shù)量較少并且孔位較集中，界面的推測(cè)過(guò)程中進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。通過(guò)先導(dǎo)孔數(shù)據(jù)的及時(shí)更新和三維模型的動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)現(xiàn)下游圍堰右岸深槽后，及時(shí)通知承包商對(duì)施工組織進(jìn)行了調(diào)整，對(duì)該部位加大了投入，確保了防滲墻的按期完成。

在模型中輸入防滲墻的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，可直觀地展示墻體嵌入巖體情況(見圖8)。大部分槽段均嵌入基巖，但在局部陡坡槽段存在三角區(qū)懸空(見圖9)。針對(duì)上述防滲墻嵌巖陡坡段存在三角區(qū)懸空問(wèn)題，提出了如下的措施建議：

(1)防滲墻主、副孔基覆界面高差較大時(shí)，建議適當(dāng)加深終孔入巖深度；

圖6 上游防滲墻工程地質(zhì)剖面

圖7 下游防滲墻工程地質(zhì)剖面

圖8 基覆界面與防滲墻之間的關(guān)系

(2)結(jié)合帷幕灌漿檢查孔及鉆孔電視成像等手段，對(duì)防滲墻尤其是陡坡段嵌巖情況，重點(diǎn)檢查有無(wú)空腔分布及墻體與基巖接觸部位有無(wú)脫空現(xiàn)象；

(3)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求，加強(qiáng)陡坡段帷幕灌漿質(zhì)量控制，特別是防滲墻與基巖面接觸面的灌漿處理。

6 結(jié) 論

(1)防滲墻施工過(guò)程中槽孔多，施工次序不一，采用GeoIM進(jìn)行信息化的數(shù)據(jù)管理，不易出錯(cuò)，有利于存檔、查詢；

(2)及時(shí)利用槽孔數(shù)據(jù)更新三維模型，可以動(dòng)態(tài)反饋河床基覆界面被槽孔揭示的真實(shí)形態(tài)，事先了解基覆界面大體的趨勢(shì)，避免因孤石、陡坡、古河槽等原因造成誤判；

(3)三維模型可以更直觀地反映基覆界面與防滲墻之間的關(guān)系，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)墻體入巖深度是否

圖9 局部陡坡段防滲墻下部存在三角區(qū)懸空

滿足要求、陡坡段是否存在脫空等問(wèn)題。

[1] 王剛,李明超,周四寶.水利水電工程多源地質(zhì)數(shù)據(jù)集成處理與分析[J].水利水電科技進(jìn)展,2015,35(2):73-76,84.

[2] 王剛,楊靜熙.復(fù)雜地質(zhì)背景下的三維建模及應(yīng)用分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2016.

[3] 李明超,繆正建,劉菲,王剛.復(fù)雜地質(zhì)曲面三維插值—逼近擬合構(gòu)造方法[J].中國(guó)工程科學(xué),2011,13(12):103-107.

2017-01-16

袁國(guó)慶(1979-)，男，湖北黃岡人，高級(jí)工程師，從事水電站工程地質(zhì)勘察工作。

TV222; TV640.31

B

1003-9805(2017)02-0023-04