地质BIM在双江口水电站围堰防渗墙施工中的应用

袁国庆，马 宏

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

地质BIM在双江口水电站围堰防渗墙施工中的应用

袁国庆，马 宏

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

双江口水电站坝址区地形地质条件复杂，工期紧张，为保证防渗墙质量，实现合同目标，保障工程安全度汛，降低工程施工风险，准确判定基岩面，确保防渗墙嵌岩成为亟待解决的问题。本文介绍了防渗墙施工过程中地质BIM的构建过程、应用情况及其优点。采用信息化的数据管理，随时更新三维模型，可以动态反馈河床基覆界面被槽孔揭示形态，及时发现墙体入岩深度是否满足要求，不易出错，有利于存档查询，避免造成误判，确定是否存在脱空等问题。

地质BIM;三维;围堰;防渗墙;双江口

1 工程概况

双江口水电站位于四川省阿坝州大渡河上游脚木足河与绰斯甲河汇口以下2 km处，距马尔康县城约46 km，距金川县城约45 km，是以发电为主的大型水库电站，最大坝高312 m，水库总库容约28.97亿m3，装机容量200万kW。采用断流围堰、隧洞过流、大坝基坑全年施工的导流方式。计划于第一年11月中旬截流，第二年4月30日过流保护钢筋石笼和混凝土面板施工完成并向大坝标交面，确保第二年汛期洪水由1号导流洞与过水围堰联合渲泄，建设工期十分紧张，其中防渗墙施工为控制工期最关键的因素。

前期勘探初步查明了河床覆盖层的深度和层次结构，以及基覆界面的总体形态。坝址区围堰河床冲积层从下至上由老至新总体可分为3层(见图1、2)：第①层为漂卵砾石，厚2.57～36.57 m；第②层为(砂)卵砾石层，厚7.2～36.53 m；第③层为漂卵砾石层，厚5.6～28.0 m；河床覆盖层中还夹有一系列砂层透镜体，厚度一般1～3 m；洪积堆积主要分布于冲沟沟口，呈扇状分布；两岸崩坡积块碎石层块径大小悬殊，架空较严重，前缘与冲积漂卵砾石层呈交错堆积，左岸分布较广，厚度一般10～22 m。从河床形态可以看出，上游围堰河床宽缓，现主河道位于左岸，右岸存在古河槽；下游围堰河床较狭窄，现主河道位于左岸，右岸受崩塌堆积体挤压。

图1 上游围堰轴线工程地质剖面

图2 下游围堰轴线工程地质剖面

2 防渗墙施工中基岩鉴定的难点

双江口水电站上游围堰防渗墙施工平台高程2 272～2 280 m，河谷宽约222 m，最大深度约67 m，工程量约8 226 m2。下游围堰防渗墙施工平台高程2 254.50 m，河谷宽约138 m，最大深度约74 m，工程量约5 450 m2。防渗墙厚度1.0 m，入岩深度1.0 m。

上、下游围堰河床形态复杂，存在古河槽；防渗墙最深约70余米，河床覆盖层中含有大量孤石，其岩性与下伏基岩相同，均为花岗岩；河床基岩面起伏较大，两侧及局部基岩面陡立，可能存在倒悬体及空腔等，地质专业准确鉴定防渗墙基岩面的难度大，易产生误判。由于地形地质条件复杂、工期紧张，为保证防渗墙质量，实现合同既定目标，保障工程安全度汛，降低工程施工风险，对于防渗墙施工，准确判定基岩面、确保防渗墙嵌岩成为亟待解决的问题。

3 构建地质BIM系统的必要性

施工过程中存在大量先导钻孔、槽孔的编录数据采集、存档和辅助分析工作，借助地质BIM系统将更加有效；可以对三维模型的及时更新，动态地反映地质界面延展情况，预测预判更准确；通过直观的三维形态可及时发现墙体与基岩面的接触问题。

4 防渗墙地质BIM的构建过程

在我公司地质处自主开发的工程地质三维设计系统GeoSmart(见图3)中的信息管理GeoIM模块(见图4)中录入每一个完成的先导孔和槽孔信息，包括坐标、孔深、覆盖层深度等数据外，还可上传岩芯、孔渣样品和鉴定表等不易保存的实物照片。

图3 工程地质三维设计系统GeoSmart登录界面

通过数据关联，在GOCAD软件中利用大量先导孔和槽孔数据重新建模，对前期的基覆界面设置约束并重新进行DSI插值运算。为避免计算量过大，可在轴线两侧约20m范围内选取区域，设置边界控制(见图5)。

图4 在GeoIM模块中录入槽孔数据

图5 在GOCAD软件中利用槽孔数据重新约束基覆界面

5 防渗墙施工过程中地质BIM的应用

通过先导孔数据在GOCAD中拟合出基覆界面的三维模型，切出剖面后与前期勘探成果进行对比，发现总体趋势变化较小，但局部差异较大(见图6、7)。其中上游围堰主要是部分覆盖层深度跟预计的略有差别，从而引起了工程量的少量变化。而下游围堰基覆界面形态差异较大，现主河道部位(左岸)基岩比预计的要浅很多，而右岸存在深槽，主要由于前期下游围堰勘探钻孔仅2个，数量较少并且孔位较集中，界面的推测过程中进行了简化处理。通过先导孔数据的及时更新和三维模型的动态调整，发现下游围堰右岸深槽后，及时通知承包商对施工组织进行了调整，对该部位加大了投入，确保了防渗墙的按期完成。

在模型中输入防渗墙的结构数据，可直观地展示墙体嵌入岩体情况(见图8)。大部分槽段均嵌入基岩，但在局部陡坡槽段存在三角区悬空(见图9)。针对上述防渗墙嵌岩陡坡段存在三角区悬空问题，提出了如下的措施建议：

(1)防渗墙主、副孔基覆界面高差较大时，建议适当加深终孔入岩深度；

图6 上游防渗墙工程地质剖面

图7 下游防渗墙工程地质剖面

图8 基覆界面与防渗墙之间的关系

(2)结合帷幕灌浆检查孔及钻孔电视成像等手段，对防渗墙尤其是陡坡段嵌岩情况，重点检查有无空腔分布及墙体与基岩接触部位有无脱空现象；

(3)严格按照设计要求，加强陡坡段帷幕灌浆质量控制，特别是防渗墙与基岩面接触面的灌浆处理。

6 结 论

(1)防渗墙施工过程中槽孔多，施工次序不一，采用GeoIM进行信息化的数据管理，不易出错，有利于存档、查询；

(2)及时利用槽孔数据更新三维模型，可以动态反馈河床基覆界面被槽孔揭示的真实形态，事先了解基覆界面大体的趋势，避免因孤石、陡坡、古河槽等原因造成误判；

(3)三维模型可以更直观地反映基覆界面与防渗墙之间的关系，并能及时发现墙体入岩深度是否

图9 局部陡坡段防渗墙下部存在三角区悬空

满足要求、陡坡段是否存在脱空等问题。

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2017-01-16

袁国庆(1979-)，男，湖北黄冈人，高级工程师，从事水电站工程地质勘察工作。

TV222; TV640.31

B

1003-9805(2017)02-0023-04