江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化建設(shè)

尹庚安

(江門市江新聯(lián)圍管理處,廣東 江門 529040)

0 引 言

防洪建設(shè)的關(guān)鍵是堤防工程。堤防工程的完善,可提升堤防工程的抗洪效果。我國(guó)的國(guó)土面積較大,各個(gè)地區(qū)的地質(zhì)條件,以及氣候條件均不相同。這就導(dǎo)致每個(gè)地區(qū)的堤防工程各不相同。因?yàn)槊總€(gè)地區(qū)的氣候不同,所以各地區(qū)的堤防工程的防洪等級(jí)也不相同[1]。隨著堤防工程使用時(shí)間的延長(zhǎng),導(dǎo)致其具有堤體滲漏與堤頂損壞等問題,影響抗洪效果。同時(shí)隨著時(shí)間的延長(zhǎng),氣候的變化,部分堤防工程的堤頂高度,已無法滿足當(dāng)下的抗洪標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)出現(xiàn)洪水災(zāi)害時(shí),這樣的堤防工程存在嚴(yán)重的安全隱患,直接影響附近群眾的生命安全,為該地區(qū)帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此,各地區(qū)均需要進(jìn)行堤防加固工程建設(shè),不斷完善堤防加固工程體系,令堤防工程達(dá)到抗洪標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行堤防加固工程建設(shè)時(shí),長(zhǎng)期存在重建設(shè)、輕管理的思想,管理人員不足或?qū)I(yè)技術(shù)水平較低等各種問題。同時(shí),堤防工程的信息化水平較差。為此,需要研究堤防加固工程信息化建設(shè)方法,以計(jì)算機(jī)的信息化工具,對(duì)堤防加固工程建設(shè)中產(chǎn)生的全部信息進(jìn)行管理。文中主要分析了江門市江新聯(lián)圍加固工程的信息化建設(shè),確保江門市江新聯(lián)圍水利工程發(fā)揮最大效益,為江門市沿海區(qū)域人們的生命安全提供保障。

1 工程概況

江新聯(lián)圍全長(zhǎng)91.764km,各主要?dú)v史險(xiǎn)段和主要穿堤建筑物的地基淺層均分布淤泥、淤泥質(zhì)土層,厚度較大,承載力強(qiáng)度低,工程特性差,易產(chǎn)生不均勻沉降,對(duì)堤防的抗滑穩(wěn)定不利。綜上所述,江門市江新聯(lián)圍加固工程的主要任務(wù)包括不達(dá)標(biāo)堤段的培厚加高,防洪為主的堤段長(zhǎng)54.43km(0+000～54+430),按50a一遇設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)加固,防潮為主的堤段長(zhǎng)36.605km(54+430～91+035)按100a一遇設(shè)計(jì)潮水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加固。重建金溪Ⅰ(閘站結(jié)合)、新沙東及春和水閘、28座水閘的防滲加固、重建牛牯田、掘沖及銀洲西電排站,新建東環(huán)圍(閘站結(jié)合)、南邊側(cè)、廣益仔、漁業(yè)、荷包環(huán)、沙堤沖、三聯(lián)(閘門泵)及小點(diǎn)圍等8座電排站,重建16座穿堤涵閘、新建江新聯(lián)圍天河頂至鶴山杰洲段防汛通道3.7km及安全觀測(cè)控制網(wǎng)與信息化系統(tǒng)建設(shè)等。

1.1 工程信息化建設(shè)存在的問題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,江門市江新聯(lián)圍工程的信息化建設(shè)雖然有了一定的發(fā)展,但實(shí)際應(yīng)用中卻存在很多問題,主要包含兩個(gè)問題,分別是水利相關(guān)行業(yè)信息交互獨(dú)立性問題,以及各區(qū)域?qū)俚厮こ绦畔⒐聧u情況顯著問題。

1)對(duì)于第一個(gè)問題的分析如下:水利工程信息化建設(shè)中的關(guān)鍵部分是加固工程信息,當(dāng)下加固工程信息管理都是獨(dú)立的,影響不同屬性加固工程信息間的交互效果。通常一個(gè)加固工程主體會(huì)被分割成數(shù)個(gè)屬性,因?yàn)楦鲗傩孕畔⒕仟?dú)立的,所以不同屬性間的信息不存在任何的聯(lián)系,無法為后續(xù)工程設(shè)計(jì)提供便利,降低加固工程信息化建設(shè)效果。

2)對(duì)于第二個(gè)問題的分析如下:堤防加固工程建設(shè)與屬地區(qū)政府、承包商等參與單位有關(guān)。堤防加固工程信息化建設(shè)時(shí),每一個(gè)參與方均會(huì)產(chǎn)生大量堤防加固工程建設(shè)的相關(guān)數(shù)據(jù),但當(dāng)下堤防加固工程信息化建設(shè)中,并沒有統(tǒng)一管理海量數(shù)據(jù)的能力,導(dǎo)致各參與方僅能了解部分堤防加固工程建設(shè)相關(guān)數(shù)據(jù),影響后續(xù)各參與方間的溝通效果,即影響堤防加固工程信息化建設(shè)效果。

1.2 工程信息化建設(shè)平臺(tái)

通過建設(shè)江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化平臺(tái),解決加固工程建設(shè)信息交互獨(dú)立性問題,以及加固工程信息孤島情況顯著問題,實(shí)現(xiàn)加固工程建設(shè)信息的統(tǒng)一管理,精準(zhǔn)制定加固工程施工步驟,以及精準(zhǔn)計(jì)算堤頂高度,提升加固工程信息化建設(shè)效果。該平臺(tái)共包含4層,分別是數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)層、交互層與功能層。江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化建設(shè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化建設(shè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)庫(kù)屬于加固工程信息化建設(shè)平臺(tái)的基礎(chǔ)層,用于存儲(chǔ)加固工程基礎(chǔ)信息、養(yǎng)護(hù)信息以及工情水情信息;其中,加固工程基礎(chǔ)信息包含工程防洪標(biāo)準(zhǔn),加固工程構(gòu)建尺寸等信息;加固工程養(yǎng)護(hù)信息包含巡查人員記錄的加固工程巡查信息,以及養(yǎng)護(hù)信息。工情水情信息指觀測(cè)設(shè)備采集的加固工程的運(yùn)行狀態(tài),以及水位觀測(cè)數(shù)據(jù)。交互層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)加固工程相關(guān)信息,傳輸至數(shù)據(jù)層,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)層間的信息交互。數(shù)據(jù)層接收交互層傳輸?shù)募庸坦こ滔嚓P(guān)信息,計(jì)算堤頂高度,建立加固工程的BIM模型。數(shù)據(jù)層采用Revit、Civil 3D 、Catia,依據(jù)加固工程相關(guān)信息,完成加固工程BIM模型的構(gòu)建。其中,Catia通過“.sat”中間格式文件完成加固工程信息的轉(zhuǎn)換。功能層屬于信息化建設(shè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)各種功能的終端,功能層根據(jù)構(gòu)建的加固工程BIM模型,制定加固工程施工步驟。

1.3 堤頂高度計(jì)算

依據(jù)江門市江新聯(lián)圍加固工程的相關(guān)信息,計(jì)算加固工程的堤頂高度,計(jì)算公式如下:

Z=Qg+e+B

(1)

式中:加固工程的堤頂高度Z;累積頻率g;波浪爬高Qg;壅水高度e;安全加高值B。在不可以越浪情況下,江門市江新聯(lián)圍加固工程的安全加高值選擇0.85m;在可以越浪情況下,安全加高值選擇0.45m。

Qg的計(jì)算公式如下:

(2)

江門市江新聯(lián)圍加固工程中,各分段的堤頂高度,堤頂高度計(jì)算結(jié)果如表1所示 。

表1 堤頂高度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表1可知,文章方法可有效計(jì)算江門市江新聯(lián)圍加固工程中,各分段的堤頂高度,其中,樁號(hào)為22+260～24+750段、25+050～27+900段的計(jì)算堤頂高度,均低于現(xiàn)狀的堤頂高度,說明這3個(gè)分段的堤防工程符合防洪標(biāo)準(zhǔn),無需進(jìn)行加固工程施工。樁號(hào)為29+530～32+170段與32+620～35+471段的計(jì)算堤頂高度,均略低于現(xiàn)狀的堤頂高度,說明這兩個(gè)分段并不符合防洪標(biāo)準(zhǔn),因此,這兩個(gè)分段需要進(jìn)行加固工程施工。

1.4 工程施工步驟

江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化建設(shè)平臺(tái)內(nèi)的功能層,依據(jù)數(shù)據(jù)層建立的加固工程BIM模型,制定加固工程施工步驟,具體步驟如下:

1)對(duì)堤防工程的大壩底部展開拋石操作,29+530～32+170分段的拋石高度是0.07m;令樁號(hào)29+530～32+170分段的堤頂高度達(dá)到6.08m;32+620～35+471分段的拋石高度是0.05m,令樁號(hào)32+620～35+471分段的堤頂高度達(dá)到6.10m。

2)在固結(jié)度達(dá)到指定值后,進(jìn)行二次拋石,29+530～32+170分段的拋石高度是0.08m;樁號(hào)29+530～32+170分段的堤頂高度達(dá)到6.16m;32+620～35+471分段的拋石高度是0.06m,樁號(hào)32+620～35+471分段的堤頂高度達(dá)到6.16m。

3)堤體內(nèi)坡加寬區(qū)域施工結(jié)束后,固結(jié)壩體。

4)對(duì)壩體展開三次拋石,29+530～32+170分段的拋石高度是0.06m;令樁號(hào)29+530～32+170分段的堤頂高度達(dá)到6.22m;32+620～35+471分段的拋石高度是0.05m,令樁號(hào)32+620～35+471分段的堤頂高度達(dá)到6.21m,此時(shí),29+530～32+170分段與29+530～32+170分段的堤頂高度,均與計(jì)算堤頂高度相同。

5)對(duì)堤體加寬進(jìn)行二次施工。

6)堤體加寬二次施工結(jié)束后,加固工程的堤頂高度達(dá)到計(jì)算值,按照設(shè)計(jì)圖紙對(duì)外坡實(shí)施削坡處理,使江門市江新聯(lián)圍加固工程符合抗洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

通過極限平衡法分析應(yīng)用文章制定的加固工程施工步驟,建設(shè)的加固工程中29+530～32+170分段與32+620～35+471分段的安全系數(shù),分析結(jié)果如表2所示。

表2 不同階段各分段的安全系數(shù)分析結(jié)果

根據(jù)表2可知,對(duì)于樁號(hào)是29+530～32+170的分段,隨著施工步驟的進(jìn)行,工程內(nèi)坡與外坡的安全系數(shù),均開始上升,到施工結(jié)束后的運(yùn)行期,安全系數(shù)升至最高,明顯高于加固前。對(duì)于樁號(hào)是32+620～35+471的分段,其內(nèi)坡與外坡安全系數(shù)的變化趨勢(shì),與29+530～32+170分段安全系數(shù)的變化趨勢(shì)一致。對(duì)于兩個(gè)分段,不同工況時(shí),內(nèi)坡的安全系數(shù)均高于外坡,即內(nèi)坡穩(wěn)定性高于外坡。經(jīng)過分析可知,對(duì)江門市江新聯(lián)圍加固工程進(jìn)行信息化建設(shè)后,可有效提升加固工程的安全系數(shù),即提升加固工程的穩(wěn)定性。

2 結(jié) 論

不斷完善加固工程信息化建設(shè)過程,可提升加固工程的穩(wěn)定性,確保堤防工程附近居民的生命安全不受威脅。通過設(shè)計(jì)江門市江新聯(lián)圍加固工程信息化建設(shè)平臺(tái),有效整理加固工程相關(guān)信息,為制定加固工程施工步驟提供幫助,提升加固工程信息的完整性,實(shí)現(xiàn)各參與方間加固工程信息間的共享。