水利工程泵站施工工藝探討

郭璐璐

（武城縣水利工程有限公司，山東德州 253300）

我國國土面積廣闊，江河分布廣泛，有治水的傳統。從都江堰到長江三峽，具有許多優秀的水利工程項目，在歷史上發揮巨大的作用，有效緩解了當時的水患且改變了自然環境造福后人。隨著國家基礎設施建設戰略的發展需要以及水力發電需求的增加，各級地方政府加大了水利工程項目的建設力度。泵站的建設與水利工程運行的安全穩定性密切相關。在長期的水利工程泵站建設過程中，我國積累了豐富的施工經驗，形成一整套高效的施工工藝流程。隨著信息技術與工程項目建設技術融合發展，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技術在水利工程泵站施工風險分析與工業改進方面發揮了強大的作用。

1 水利工程泵站施工基礎工藝分析

水利工程泵站的施工工序一般分為施工前準備、基坑處理、土方施工、支模、混凝土施工等。

水利工程泵站施工基礎工藝流程如圖1所示。

圖1 水利工程泵站施工基礎工藝流程

2 基于BIM技術進行泵站施工工藝安全風險辨識

2.1 BIM技術概述

BIM技術是信息技術與傳統工程項目建設技術相互融合的產物，主要利用地質勘察及工程項目建設基本信息構建三維數據模型，基于該模型開展一系列工程項目管理與優化活動。利用BIM進行工程項目管理與優化，可以對施工安全風險進行定量分析，利用大數據計算與分析對安全風險的演變進行預測，提前擬定風險應對預案，避免風險的發生，確保工程項目的順利建設。

2.2 利用BIM技術開展泵站施工工藝安全風險辨識的流程

在施工過程中，水利工程泵站的施工前準備、基坑處理、土方施工、支模和混凝土施工等工序流程均存在一定風險隱患，會影響工程項目的順利實施以及工程項目的建設質量。利用BIM技術開展泵站施工工藝安全風險辨識，主要是利用BIM的三維建模技術全流程模擬泵站建設工藝的開展情況，采用專家打分、主成分分析的方法定量分析其中的風險因素，并建立數學模型，完成施工風險對施工質量及安全目標的影響分析。

利用BIM技術開展泵站施工工藝安全風險辨識，需要建立安全風險庫。安全風險庫的建立基于知識規則的邏輯判斷原理，將施工過程中的安全風險按照一定的分類標準組織并形成有序且相互關聯的知識集合，利用規則之間的邏輯關系在計算機中存儲，采用IF OR THEN方式進行調取和識別。

施工安全風險庫建立方法如圖2所示。

圖2 施工安全風險庫建立方法

2.3 利用BIM技術識別出的泵站施工工藝安全風險

泵站施工工藝安全風險如表1所示。

表1 泵站施工工藝安全風險

采用圖2所示的方法建立施工安全風險庫，利用BIM三維模型模擬水利工程泵站建設的全壽命周期施工流程，對其中容易出現的風險隱患進行專家打分。打分時，設置0～10分標準分段，取小數后一位，分值高表示風險易發生、分值低表示風險不易發生，共邀請10位專家進行打分，對打出的分數取平均值，辨識風險隱患及得分。

2.4 利用概率風險分析法判別泵站施工工藝安全風險

利用BIM技術識別泵站施工工藝安全風險，通過專家打分的方法獲得各種風險的分數值，表明該項風險對水利工程泵站建設的影響程度。可以利用概率風險分析法計算風險出現的概率。

概率風險分析法分析泵站施工工藝安全風險的流程如圖3所示。

圖3 概率風險分析法分析泵站施工工藝安全風險的流程

利用概率風險分析法進行泵站施工工藝安全風險分析時，蒙特卡洛模擬是在獲得專家風險打分數值（見表1）并設定風險參數概率值范圍的基礎上，進行概率計算的重要方法。蒙特卡洛計算過程中，需要利用已設定的工程風險參數的概率分布作為隨機變量模型，通過模擬執行多組隨機試驗獲得風險發生概率。經常使用的概率分布模型是LogNormal模型，其概率分布函數可以表示為：

式中：x——專家打分數值；S——風險概率平均值；M——校正方差；P（x）——風險發生的概率。

針對辨識出的水利工程泵站項目施工工藝安全風險，在專家打分的基礎上，計算各項風險發生的基礎概率。

風險專家打分值及發生的基礎概率如表2所示。

表2 風險專家打分值及發生的基礎概率

由表2可知，采用蒙特卡洛模擬進行分析后，對于不同的專家打分數值，各種風險出現的概率不同。在工程項目實施過程中，可以根據風險發生的概率制定不同等級的風險控制措施，從而有效控制風險，對發生概率較低的施工風險可以適當減少資源的投入、對發生風險概率較大的風險需要加大資源投入，這樣可以在有效控制風險的基礎上減少施工成本。

3 結論

水利工程泵站施工過程中，施工工藝相對簡單。對基礎施工工藝進行分析，在工藝實施過程中，存在不同類型的施工風險，施工單位應該投入資源消除這些風險隱患，確保施工安全。本文利用BIM技術結合概率風險分析及蒙特卡洛模擬的方法，對施工過程中的相關風險進行辨識、專家打分并預測發生概率，可以作為施工風險控制的指導原則。本文所提方法在工程實際實行過程中需要結合具體項目特點進行優化和擴充，增強理論的指導性。