地質BIM在雙江口水電站圍堰防滲墻施工中的應用

袁國慶，馬 宏

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

地質BIM在雙江口水電站圍堰防滲墻施工中的應用

袁國慶，馬 宏

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川 成都 610072)

雙江口水電站壩址區地形地質條件復雜，工期緊張，為保證防滲墻質量，實現合同目標，保障工程安全度汛，降低工程施工風險，準確判定基巖面，確保防滲墻嵌巖成為亟待解決的問題。本文介紹了防滲墻施工過程中地質BIM的構建過程、應用情況及其優點。采用信息化的數據管理，隨時更新三維模型，可以動態反饋河床基覆界面被槽孔揭示形態，及時發現墻體入巖深度是否滿足要求，不易出錯，有利于存檔查詢，避免造成誤判，確定是否存在脫空等問題。

地質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，是以發電為主的大型水庫電站，最大壩高312 m，水庫總庫容約28.97億m3，裝機容量200萬kW。采用斷流圍堰、隧洞過流、大壩基坑全年施工的導流方式。計劃于第一年11月中旬截流，第二年4月30日過流保護鋼筋石籠和混凝土面板施工完成并向大壩標交面，確保第二年汛期洪水由1號導流洞與過水圍堰聯合渲泄，建設工期十分緊張，其中防滲墻施工為控制工期最關鍵的因素。

前期勘探初步查明了河床覆蓋層的深度和層次結構，以及基覆界面的總體形態。壩址區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，架空較嚴重，前緣與沖積漂卵礫石層呈交錯堆積，左岸分布較廣，厚度一般10～22 m。從河床形態可以看出，上游圍堰河床寬緩，現主河道位于左岸，右岸存在古河槽；下游圍堰河床較狹窄，現主河道位于左岸，右岸受崩塌堆積體擠壓。

圖1 上游圍堰軸線工程地質剖面

圖2 下游圍堰軸線工程地質剖面

2 防滲墻施工中基巖鑒定的難點

雙江口水電站上游圍堰防滲墻施工平臺高程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、下游圍堰河床形態復雜，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，兩側及局部基巖面陡立，可能存在倒懸體及空腔等，地質專業準確鑒定防滲墻基巖面的難度大，易產生誤判。由于地形地質條件復雜、工期緊張，為保證防滲墻質量，實現合同既定目標，保障工程安全度汛，降低工程施工風險，對于防滲墻施工，準確判定基巖面、確保防滲墻嵌巖成為亟待解決的問題。

3 構建地質BIM系統的必要性

施工過程中存在大量先導鉆孔、槽孔的編錄數據采集、存檔和輔助分析工作，借助地質BIM系統將更加有效；可以對三維模型的及時更新，動態地反映地質界面延展情況，預測預判更準確；通過直觀的三維形態可及時發現墻體與基巖面的接觸問題。

4 防滲墻地質BIM的構建過程

在我公司地質處自主開發的工程地質三維設計系統GeoSmart(見圖3)中的信息管理GeoIM模塊(見圖4)中錄入每一個完成的先導孔和槽孔信息，包括坐標、孔深、覆蓋層深度等數據外，還可上傳巖芯、孔渣樣品和鑒定表等不易保存的實物照片。

圖3 工程地質三維設計系統GeoSmart登錄界面

通過數據關聯，在GOCAD軟件中利用大量先導孔和槽孔數據重新建模，對前期的基覆界面設置約束并重新進行DSI插值運算。為避免計算量過大，可在軸線兩側約20m范圍內選取區域，設置邊界控制(見圖5)。

圖4 在GeoIM模塊中錄入槽孔數據

圖5 在GOCAD軟件中利用槽孔數據重新約束基覆界面

5 防滲墻施工過程中地質BIM的應用

通過先導孔數據在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行對比，發現總體趨勢變化較小，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計的略有差別，從而引起了工程量的少量變化。而下游圍堰基覆界面形態差異較大，現主河道部位(左岸)基巖比預計的要淺很多，而右岸存在深槽，主要由于前期下游圍堰勘探鉆孔僅2個，數量較少并且孔位較集中，界面的推測過程中進行了簡化處理。通過先導孔數據的及時更新和三維模型的動態調整，發現下游圍堰右岸深槽后，及時通知承包商對施工組織進行了調整，對該部位加大了投入，確保了防滲墻的按期完成。

在模型中輸入防滲墻的結構數據，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懸空(見圖9)。針對上述防滲墻嵌巖陡坡段存在三角區懸空問題，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，建議適當加深終孔入巖深度；

圖6 上游防滲墻工程地質剖面

圖7 下游防滲墻工程地質剖面

圖8 基覆界面與防滲墻之間的關系

(2)結合帷幕灌漿檢查孔及鉆孔電視成像等手段，對防滲墻尤其是陡坡段嵌巖情況，重點檢查有無空腔分布及墻體與基巖接觸部位有無脫空現象；

(3)嚴格按照設計要求，加強陡坡段帷幕灌漿質量控制，特別是防滲墻與基巖面接觸面的灌漿處理。

6 結 論

(1)防滲墻施工過程中槽孔多，施工次序不一，采用GeoIM進行信息化的數據管理，不易出錯，有利于存檔、查詢；

(2)及時利用槽孔數據更新三維模型，可以動態反饋河床基覆界面被槽孔揭示的真實形態，事先了解基覆界面大體的趨勢，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系，并能及時發現墻體入巖深度是否

圖9 局部陡坡段防滲墻下部存在三角區懸空

滿足要求、陡坡段是否存在脫空等問題。

[1] 王剛,李明超,周四寶.水利水電工程多源地質數據集成處理與分析[J].水利水電科技進展,2015,35(2):73-76,84.

[2] 王剛,楊靜熙.復雜地質背景下的三維建模及應用分析[J].工程地質學報,2016.

[3] 李明超,繆正建,劉菲,王剛.復雜地質曲面三維插值—逼近擬合構造方法[J].中國工程科學,2011,13(12):103-107.

2017-01-16

袁國慶(1979-)，男，湖北黃岡人，高級工程師，從事水電站工程地質勘察工作。

TV222; TV640.31

B

1003-9805(2017)02-0023-04