基于BIM的水利水電灌漿工程管理系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

黃 燦 新，王 團(tuán) 樂，施 炎，孫 云 山，王 梓 帆

(1.中國(guó)三峽建設(shè)管理有限公司，四川 成都 610041； 2.長(zhǎng)江三峽勘測(cè)研究院有限公司(武漢)，湖北 武漢 430074)

0 引 言

灌漿工程是水利水電基礎(chǔ)處理過程中常用的工程措施，其特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：① 作業(yè)隱蔽，地質(zhì)條件存在不確定性，漿液的流動(dòng)和擴(kuò)散過程具有隱蔽性；② 數(shù)據(jù)量大，僅灌漿施工就包括了海量的過程數(shù)據(jù)及成果數(shù)據(jù)；③ 經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)，方案多是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)性設(shè)計(jì)，且較少更改；④ 涉及專業(yè)多，灌漿本身是一種集勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)平行或交叉進(jìn)行的作業(yè)，需要多專業(yè)協(xié)同。傳統(tǒng)灌漿工程因缺乏有效的分析工具與方法，使得灌漿施工在地質(zhì)指導(dǎo)性、數(shù)據(jù)有效性、設(shè)計(jì)針對(duì)性、專業(yè)協(xié)同性等方面存在不足，其質(zhì)量控制長(zhǎng)期以來成為行業(yè)難題[1-2]。

針對(duì)傳統(tǒng)灌漿工程面臨的不足，將BIM(Building Information Modeling)技術(shù)應(yīng)用至灌漿施工全過程，可為解決灌漿質(zhì)量控制難題提供思路。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與采集，基于BIM模型對(duì)灌漿數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化，定量分析灌漿工程的可靠性，減小其不確定性，并進(jìn)行反向設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，同時(shí)將設(shè)計(jì)結(jié)果動(dòng)態(tài)反饋至施工現(xiàn)場(chǎng)，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制施工質(zhì)量的目的(見圖1)。

上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要一種針對(duì)灌漿工程的BIM管理系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)或高校，在向家壩[2-3]、溪洛渡[3]、大崗山[4]等水電站建設(shè)過程中開發(fā)了一些灌漿管理系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)多是服務(wù)于成果資料的整理與統(tǒng)計(jì)方面，難以滿足實(shí)際需求。為充分發(fā)揮直觀性、可分析性、可共享性、可協(xié)同性的BIM核心價(jià)值，體現(xiàn)“全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制”[5]的智能化建設(shè)理念，本文從工程實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了一款水利水電灌漿工程BIM管理系統(tǒng)，并提出一種基于BIM管理系統(tǒng)的灌漿工程質(zhì)量控制與分析方法，以烏東德水電站帷幕灌漿為例，驗(yàn)證BIM管理系統(tǒng)在實(shí)際工程中的應(yīng)用效果。

1 灌漿BIM管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

灌漿BIM管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程遵循以下原則：

(1) 全生命周期。灌漿BIM管理系統(tǒng)從勘測(cè)設(shè)計(jì)階段、灌漿施工全過程、運(yùn)行維護(hù)階段對(duì)灌漿工程涉及的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。

(2) 多專業(yè)協(xié)同。系統(tǒng)應(yīng)面向包括地質(zhì)勘測(cè)、滲控設(shè)計(jì)、灌漿施工、檢測(cè)試驗(yàn)、工程管理、運(yùn)行維護(hù)等各專業(yè)人員的業(yè)務(wù)需求，并提供一個(gè)統(tǒng)一的協(xié)同分析平臺(tái)(見圖2)。

(3) 唯一數(shù)據(jù)源。系統(tǒng)應(yīng)提供一個(gè)集成的數(shù)據(jù)中心，所有數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，確保數(shù)據(jù)來源唯一。

(4) 參數(shù)化建模。系統(tǒng)應(yīng)充分發(fā)揮BIM技術(shù)的核心價(jià)值，通過參數(shù)化建模的思想，實(shí)現(xiàn)灌漿BIM模型的快速構(gòu)建。

(5) 數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。系統(tǒng)通過無線網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場(chǎng)灌漿施工控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，可實(shí)時(shí)獲取灌漿施工過程數(shù)據(jù)，并根據(jù)分析結(jié)果，將優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案以設(shè)計(jì)參數(shù)表的形式反饋至現(xiàn)場(chǎng)施工控制系統(tǒng)，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

1.2 總體設(shè)計(jì)

BIM管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架如圖3所示。

信息采集層包括現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)編錄、現(xiàn)場(chǎng)物探檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量檢查資料的收集，通過人工錄入的方式進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)。智能灌漿記錄儀及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器則通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口的開發(fā)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)獲取。數(shù)據(jù)層則包括地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、灌漿數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)、模型數(shù)據(jù)庫(kù)以及管理類數(shù)據(jù)庫(kù)。平臺(tái)層主要指三維可視化平臺(tái)，為整個(gè)系統(tǒng)提供強(qiáng)大的圖形平臺(tái)，用于BIM模型的三維顯示、編輯、屬性查詢，以及各類數(shù)據(jù)可視化及空間耦合。應(yīng)用層將操作界面和業(yè)務(wù)模塊提供給最終用戶，包括地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與建模、灌漿參數(shù)化設(shè)計(jì)、三維可視化展示與分析、灌漿資料整理與輸出、滲流滲壓監(jiān)測(cè)五大模塊。最終用戶包括設(shè)計(jì)人員、管理人員、施工人員、監(jiān)理人員、檢測(cè)人員等參建各方。

1.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

根據(jù)對(duì)灌漿工程各專業(yè)的需求分析，灌漿BIM管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)五大功能模塊(見圖4)，分述如下：

(1) 地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與建模，主要包括地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與地質(zhì)建模兩大功能。地質(zhì)數(shù)據(jù)管理用于與灌漿工程相關(guān)的鉆孔、平洞、物探以及測(cè)試等地質(zhì)數(shù)據(jù)及文件資料的錄入、編輯與管理，同時(shí)提供一定的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。建模功能以地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用約束與插值技術(shù)，通過單一命令組合的方式實(shí)現(xiàn)由“點(diǎn)-線-面-體”復(fù)雜地質(zhì)體的建模。另外，對(duì)特定的地質(zhì)體類型或資料來源，也可通過操作引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)流程化快速建模。

(2) 灌漿參數(shù)化設(shè)計(jì)，主要用于實(shí)現(xiàn)帷幕、固結(jié)灌漿孔、排水孔的參數(shù)化快速建模。帷幕灌漿設(shè)計(jì)流程如下：①確定帷幕方案(即帷幕的空間邊界)；②以排數(shù)、排距、孔距、孔向、孔深等為參數(shù)，批量建立鉆孔三維模型；③擬定工藝參數(shù)組合方案，并批量賦予鉆孔。排水孔、固結(jié)灌漿孔設(shè)計(jì)方法與之類似。

(3) 三維可視化展示與分析，用于實(shí)現(xiàn)灌漿工程相關(guān)信息的可視化展示，同時(shí)基于BIM模型對(duì)灌漿數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析。其中信息展示與查詢功能用以展現(xiàn)地質(zhì)、設(shè)計(jì)及施工信息，并提供相關(guān)信息的查詢功能；灌漿過程監(jiān)控與控制功能，可實(shí)時(shí)訪問現(xiàn)場(chǎng)智能灌漿管理系統(tǒng)，為灌漿記錄儀配置設(shè)計(jì)參數(shù)數(shù)據(jù)，同時(shí)可獲取現(xiàn)場(chǎng)灌漿實(shí)時(shí)成果，并提供灌漿異常報(bào)警功能。數(shù)據(jù)篩選功能，提供工程部位、灌漿參數(shù)、地質(zhì)條件3種條件篩選方式以及手動(dòng)勾選的篩選方式。數(shù)據(jù)分析功能包括頻數(shù)分析、相關(guān)分析與回歸分析，主要用于分析透水率、注入量等成果數(shù)據(jù)的頻率分布、相關(guān)性及其數(shù)學(xué)模型。分析應(yīng)用是指系統(tǒng)綜合BIM模型、灌漿施工數(shù)據(jù)及檢測(cè)成果數(shù)據(jù)等，對(duì)所選的灌漿區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)化分析，包括地質(zhì)條件預(yù)測(cè)、灌漿效果模擬、施工進(jìn)程模擬、灌漿分析簡(jiǎn)報(bào)等。其中，地質(zhì)條件預(yù)測(cè)是指系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)所選灌漿孔與三維模型進(jìn)行三維空間交切運(yùn)算，并對(duì)每個(gè)灌漿孔賦予相應(yīng)的地質(zhì)信息，并以表格形式輸出；施工進(jìn)程模擬是指利用獲取的灌漿施工數(shù)據(jù)，在三維空間下動(dòng)態(tài)模擬灌漿施工進(jìn)度；灌漿效果模擬是指根據(jù)分排、分序施工進(jìn)程，動(dòng)態(tài)模擬巖體滲透性或巖體質(zhì)量的變化情況，以評(píng)價(jià)灌漿效果；灌漿分析簡(jiǎn)報(bào)是指系統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)模板為基礎(chǔ)，自動(dòng)生成灌漿分析簡(jiǎn)報(bào)。

(4) 灌漿資料整理與輸出，用于自動(dòng)整理并生成SL 62-2014《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》中所規(guī)定的灌漿施工、檢驗(yàn)測(cè)試等成果圖表，包括灌漿成果統(tǒng)計(jì)表、灌漿孔平面布置圖、灌漿綜合剖面圖、頻率曲線圖、滲透剖面圖、檢查孔成果表、先導(dǎo)孔(檢查孔)鉆孔柱狀圖等。

(5) 滲流滲壓監(jiān)測(cè)模塊，用以實(shí)現(xiàn)滲流滲壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維布設(shè)、查詢；通過連接滲壓計(jì)、量水堰等自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備或人工錄入等方式，實(shí)現(xiàn)滲流滲壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查詢，用以評(píng)價(jià)帷幕的運(yùn)行情況。

2 基于BIM管理系統(tǒng)的灌漿工程分析方法

為解決傳統(tǒng)灌漿分析在直觀性、針對(duì)性、有效性方面存在的不足，本文提出了一種基于BIM管理系統(tǒng)的灌漿工程全過程動(dòng)態(tài)分析方法(見圖5)，其特征包括以下步驟。

2.1 建立灌漿BIM模型

(1) 利用平洞開挖地質(zhì)資料、施工前勘探資料，通過地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與建模模塊，建立灌漿工程三維地質(zhì)模型。

(2) 利用灌漿參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，在建筑物模型基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌考慮地質(zhì)條件，快速建立灌漿孔三維模型，并批量賦予工藝參數(shù)信息，從而生成耦合灌漿孔及地質(zhì)模型的灌漿工程BIM模型。

2.2 灌前預(yù)測(cè)預(yù)判

(1) 本單元工程施工前，在三維可視化展示與分析模塊中，通過灌漿孔模型與地質(zhì)模型進(jìn)行三維空間交切運(yùn)算，計(jì)算每個(gè)灌漿孔穿越地質(zhì)體的空間位置，并根據(jù)灌漿孔分段情況，對(duì)每個(gè)灌漿段賦予地質(zhì)信息，從而在灌前實(shí)現(xiàn)灌漿段地質(zhì)條件的預(yù)測(cè)。

(2) 本單元工程內(nèi)灌漿先導(dǎo)孔鉆探施工完成后，現(xiàn)場(chǎng)采集先導(dǎo)孔巖芯及孔內(nèi)電視地質(zhì)資料，通過先導(dǎo)孔的實(shí)測(cè)地質(zhì)條件與預(yù)測(cè)地質(zhì)條件進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)地質(zhì)模型的準(zhǔn)確性。若先導(dǎo)孔揭露的地質(zhì)資料與預(yù)測(cè)不一致，則利用先導(dǎo)孔成果進(jìn)一步更新地質(zhì)模型，并重復(fù)步驟(1)；若先導(dǎo)孔揭露的地質(zhì)資料與預(yù)測(cè)一致，則說明模型準(zhǔn)確性較高。

(3) 收集本單元工程施工之前已完成的灌漿成果，通過回歸分析或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，建立以巖性、序次、設(shè)計(jì)壓力、壓水呂榮值為因子的單位注灰量預(yù)測(cè)模型。

2.3 灌中質(zhì)量控制

(1) 先導(dǎo)孔之間的灌漿孔施工開始后，BIM管理系統(tǒng)自動(dòng)訪問現(xiàn)場(chǎng)灌漿記錄儀，獲取壓水試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)測(cè)模型自動(dòng)計(jì)算單位注灰量預(yù)測(cè)值。同時(shí)，獲取流量、密度、抬動(dòng)觀測(cè)值、單位注灰量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

(2) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析，比較單位注灰量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)值的大小。當(dāng)實(shí)際值遠(yuǎn)小于預(yù)測(cè)值時(shí)，可采取增大灌漿壓力等方式；當(dāng)實(shí)際值遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)值時(shí)，可增大漿液密度；當(dāng)二者相當(dāng)時(shí)，正常灌漿至結(jié)束。

(3) 成果數(shù)據(jù)分析。該段灌漿施工完成后，獲取成果數(shù)據(jù)，利用BIM管理系統(tǒng)直觀展示透水率、單位注灰量空間分布情況，分析是否存在集中大透水率或大注入量現(xiàn)象。不存在時(shí)，繼續(xù)灌注下一段，重復(fù)步驟(1)。

(4) 地質(zhì)條件復(fù)核。當(dāng)出現(xiàn)集中大透水率或大注入量現(xiàn)象時(shí)，先查詢BIM模型中是否存在特殊地質(zhì)體，如果模型中不存在，則通過孔內(nèi)電視或鉆孔取芯開展補(bǔ)充勘察工作，確定特殊地質(zhì)體的空間范圍及性狀。

(5) 特殊地質(zhì)體效果評(píng)價(jià)。以特殊地質(zhì)體空間范圍為邊界，篩選已完成的灌漿成果數(shù)據(jù)，分析可灌性等灌漿特性，評(píng)價(jià)灌漿效果。

(6) 工藝調(diào)整。當(dāng)效果較好時(shí)，繼續(xù)灌注下一段；當(dāng)效果不好時(shí)，根據(jù)步驟(5)中的分析結(jié)果，調(diào)整設(shè)計(jì)方案或施工工藝后再繼續(xù)灌注下一段。

2.4 灌后效果評(píng)價(jià)

(1) 本單元所有灌漿孔施工完成后，利用BIM管理系統(tǒng)快速生成單元工程單位注灰量與透水率成果統(tǒng)計(jì)表、區(qū)間分布圖、頻率曲線圖、散點(diǎn)關(guān)系圖、綜合剖面圖等成果圖表。

(2) 以單元工程為基本對(duì)象，分析不同孔排、不同次序的巖體呂榮值或聲波值改善情況，評(píng)價(jià)灌漿效果，總結(jié)巖體的可灌性、設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性以及灌漿工藝的適宜性，并對(duì)后續(xù)的灌漿設(shè)計(jì)方案進(jìn)行持續(xù)動(dòng)態(tài)優(yōu)化。

3 工程實(shí)例及應(yīng)用

烏東德水電站大壩兩岸防滲帷幕線路全長(zhǎng)1 865 km，防滲帷幕底線于壩基及近岸段伸入透水率≤1 Lu的巖體，遠(yuǎn)岸段伸入透水率≤3 Lu的巖體。兩岸皆采用6層灌漿平洞分層搭接的形式，相互連接形成一個(gè)完整的庫(kù)水防滲帷幕。灌漿平洞自上而下分布高程分別為988，945，890(895)，850，780，733 m[6]。主防滲帷幕穿越地層主要為淺變質(zhì)的碳酸鹽巖，存在斷層、巖溶(溶洞、溶縫、溶蝕風(fēng)化區(qū))、角礫巖等不良地質(zhì)體[7]。大壩防滲帷幕自2018年4月開始施工，至2020年9月完成施工。施工過程中，開展了灌漿BIM管理系統(tǒng)的工程應(yīng)用。

3.1 灌漿BIM模型

以前期勘探、灌漿平洞開挖等揭露地質(zhì)資料為依據(jù)，利用地質(zhì)數(shù)據(jù)管理與建模模塊，建立烏東德水電站大壩防滲帷幕區(qū)的地質(zhì)模型，地質(zhì)模型包括地層、斷層、長(zhǎng)大裂隙、剪切帶、不良地質(zhì)體等的空間位置信息及地質(zhì)屬性信息。施工過程中，利用灌漿先導(dǎo)孔揭露的地質(zhì)資料，動(dòng)態(tài)更新三維模型。

利用灌漿孔參數(shù)化設(shè)計(jì)模塊，以帷幕線路、排數(shù)、排距、孔距、孔深、孔向等為參數(shù)，批量建立灌漿三維設(shè)計(jì)模型，并根據(jù)技術(shù)要求，對(duì)灌漿孔批量賦予工藝參數(shù)信息，包括灌漿段長(zhǎng)劃分、灌漿方法、水泥類型、水灰比、分級(jí)注入量、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)、抬動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)等。耦合后地質(zhì)模型及灌漿孔模型如圖6所示。

3.2 地質(zhì)條件預(yù)測(cè)

右岸高程850 m灌漿平洞第5單元施工前，在BIM管理系統(tǒng)中進(jìn)行三維空間運(yùn)算，計(jì)算灌漿孔所處地質(zhì)條件。系統(tǒng)可在三維環(huán)境下查詢?nèi)我鈫慰椎刭|(zhì)條件，同時(shí)也可批量輸出灌漿孔段地質(zhì)條件預(yù)測(cè)表(見表1)。如存在特殊地質(zhì)體，可將特殊地質(zhì)體的灌漿段進(jìn)行標(biāo)注，并傳輸至現(xiàn)場(chǎng)灌漿施工控制系統(tǒng)，提醒現(xiàn)場(chǎng)施工人員及參建各方重點(diǎn)關(guān)注。

表1 灌漿孔段地質(zhì)條件預(yù)測(cè)Tab.1 Geological condition prediction of grouting hole section

3.3 單位注灰量預(yù)測(cè)模型

單位注灰量的影響因素包括灌漿段裂隙發(fā)育程度、寬度、導(dǎo)水率等地質(zhì)特征以及漿液性質(zhì)、密度、灌漿壓力等工藝特征[8]。實(shí)際工程中灌漿段的地質(zhì)特征參數(shù)往往難以獲取，灌前壓水呂榮值、灌漿壓力等特征參數(shù)與單位注灰量之間也沒有明顯的線性關(guān)系，因此想要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)單位注灰量是一項(xiàng)十分困難的工作。一種可行的辦法是，根據(jù)不同工程區(qū)特點(diǎn)及經(jīng)驗(yàn)，將單位注灰量進(jìn)行分級(jí)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或回歸分析預(yù)測(cè)單位注灰量級(jí)別，作為灌漿施工實(shí)時(shí)控制的參考指標(biāo)。當(dāng)實(shí)際注入量小于預(yù)測(cè)值時(shí)，可加大壓力或延長(zhǎng)灌漿時(shí)間；當(dāng)實(shí)際注入量遠(yuǎn)大于預(yù)測(cè)值時(shí)，可加大漿液濃度或待凝等方式。

選擇右岸850 m以下共計(jì)475段灌漿成果，其中367段為訓(xùn)練樣本，108段為檢驗(yàn)樣本，選擇巖性、序次、透水率、灌漿壓力作為因子，根據(jù)烏東德帷幕工程單位注灰量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(見表2)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立注入量級(jí)別預(yù)測(cè)模型。結(jié)果表明，訓(xùn)練樣本預(yù)測(cè)成功率為70%，檢驗(yàn)樣本預(yù)測(cè)成功率達(dá)74%，見表3。

表2 帷幕灌漿單位注灰量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Grading standard of ash injection amount per unit of curtain grouting

表3 單位注灰量預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練樣本Tab.3 Training samples of forecast model for unit ash injection amount

3.4 灌中異常分析

如圖7所示，右岸850 m灌漿平洞第5單元帷幕施工過程中，出現(xiàn)集中大透水率情況，表明地質(zhì)條件出現(xiàn)異常。此時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充勘察，查明導(dǎo)致透水率偏大的原因是在Pt2l3-1灰?guī)r地層中存在一處封閉的角礫巖溶蝕區(qū)，利用灌漿孔進(jìn)一步查明溶蝕區(qū)的空間范圍、性狀，并動(dòng)態(tài)更新三維地質(zhì)模型。

第一排灌漿完成后，以溶蝕區(qū)為邊界，BIM管理系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算灌漿段與溶蝕區(qū)地質(zhì)模型的空間關(guān)系，篩選模型范圍內(nèi)的灌漿段，并根據(jù)需要自動(dòng)統(tǒng)計(jì)灌漿成果數(shù)據(jù)，如圖8所示。

隨著序次增加，透水率均值無明顯遞減規(guī)律，合格率(<1 Lu頻率)無明顯增加，單位注灰量遞減幅度不明顯，不符合一般灌漿規(guī)律，表明當(dāng)前工藝下角礫巖溶蝕區(qū)灌漿效果不佳。為確保帷幕質(zhì)量，設(shè)計(jì)在第5單元原有帷幕的基礎(chǔ)上又新增一排灌漿孔補(bǔ)強(qiáng)，新增灌漿孔采用化學(xué)+超細(xì)水泥漿液進(jìn)行同孔復(fù)合灌漿。

3.5 灌后效果評(píng)價(jià)

右岸850 m灌漿平洞第5單元原設(shè)計(jì)帷幕及補(bǔ)強(qiáng)帷幕施工完成后，利用BIM管理系統(tǒng)自動(dòng)生成規(guī)范要求的相關(guān)成果圖表。圖9分別為單位注灰量、灌后壓水檢查頻率曲線圖。從圖中可以看出，第5單元補(bǔ)強(qiáng)帷幕注入量與原設(shè)計(jì)帷幕相差不大，但灌后透水率得到明顯改善，合格率達(dá)90%以上，灌漿效果較好。

4 應(yīng)用效果及展望

在烏東德水電站防滲帷幕施工過程中，利用BIM管理系統(tǒng)，在事前對(duì)每個(gè)灌漿孔穿越的勘探平洞、長(zhǎng)大裂隙、巖溶區(qū)、斷層等進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前采取相應(yīng)的措施：對(duì)于遇勘探平洞的孔段，提前先采用濃漿封灌，避免漿液浪費(fèi)；遇長(zhǎng)大裂隙的孔段則需提前優(yōu)化施工順序，防止串漿情況的發(fā)生；巖溶區(qū)采取對(duì)應(yīng)的巖溶灌漿工藝；而對(duì)于不同性狀的斷層，則采取針對(duì)性的灌漿處理措施。在事中實(shí)時(shí)優(yōu)化灌漿策略，有效保障了灌漿質(zhì)量，灌后壓水檢查合格率(<1 Lu)達(dá)99%，滿足設(shè)計(jì)要求。事后，通過對(duì)成果數(shù)據(jù)的快速分析，在后續(xù)施工過程中持續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，如優(yōu)化了基礎(chǔ)廊道第三排部分帷幕灌漿孔，縮短帷幕進(jìn)尺7 525 m。

本文從實(shí)際工程需求出發(fā)，研發(fā)了一款面向全生命周期管理、多專業(yè)協(xié)同共享的灌漿BIM管理系統(tǒng)，提出了一種基于BIM管理系統(tǒng)的灌漿全過程分析方法。工程應(yīng)用結(jié)果表明：

(1) 灌漿BIM管理系統(tǒng)可充分發(fā)揮BIM技術(shù)的核心價(jià)值，有效減小灌漿施工過程中的盲目性，提高灌漿分析的直觀性、針對(duì)性、有效性。

(2) 基于BIM管理系統(tǒng)的灌漿分析方法可從事前、事中、事后全過程對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行分析與控制，突破了傳統(tǒng)分析多集中于灌后評(píng)價(jià)的局限性，實(shí)現(xiàn)“施工過程透明、灌漿數(shù)據(jù)有效、設(shè)計(jì)參數(shù)動(dòng)態(tài)、成果資料共享”的目標(biāo)，對(duì)保證灌漿質(zhì)量、避免投資浪費(fèi)具有重要指導(dǎo)意義。

(3) 隨著灌漿工程信息化程度的提高，基于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、深度融合與動(dòng)態(tài)反饋的灌漿設(shè)計(jì)，應(yīng)從理論上進(jìn)一步完善，建立標(biāo)準(zhǔn)化的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法與流程，推動(dòng)灌漿工程向精細(xì)化的目標(biāo)發(fā)展。

(4) 在運(yùn)維階段除了對(duì)幕后滲流滲壓監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集成管理外，還應(yīng)進(jìn)一步研究基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的滲流場(chǎng)實(shí)時(shí)計(jì)算方法，并實(shí)現(xiàn)三維滲流場(chǎng)的直觀展示與動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，從而為工程運(yùn)行期的長(zhǎng)久安全提供支撐。