孫瑞君

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

0 引言

傳統(tǒng)水利工程帷幕灌漿技術過度依賴二維工程圖，難以直觀地對工程效果進行展示，無法精確排查施工過程中存在的安全隱患，易造成水利工程建筑滲漏等現象。為解決工程滲漏問題，結合文獻[1]中李敏提出的集成BIM技術中的3D建模＋4D建筑信息管理系統(tǒng)的設計方法，設計了基于BIM技術對水利工程施工帷幕灌漿施工技術進行優(yōu)化方案。利用裂隙巖體參數和漿液參數對帷幕灌漿參數計算方法進行完善，利用可視化技術對水利工程單排孔帷幕灌漿工序流程進行直觀展示，完善帷幕灌漿施工技術，對基于BIM技術的帷幕灌漿技術效果進行了檢測。

1 確立灌漿施工參數

在帷幕灌漿施工過程中，滲透漿液遵從線性滲透定律進行滲流，其滲透性規(guī)律與地下水的運動規(guī)律基本一致。通常被灌注的物體是均勻的物體，滲流在沙子中做穩(wěn)定的紊流運動[1]。當漿液進入到巖土體的空洞底部時，會在孔隙中進行填補并且凝固[2]。若水利工程內部完全連通，建筑結構特性視為施工階段漿液流動路徑連通總和，則BIM施工連通參數W為：

式中，l和p分別為工程施工階段土壓數據參數和裂縫參數;Vij為工程灌漿距離i與j的整體土壓參數，S為工程總長度。在滲流的灌漿巖石里流體滲透速度和水力的坡度成為反比例。在漿液通性指數W的取值介于0～10時證明灌漿質量相對較好。若在建筑結構中存在個裂痕隱患，帷幕通過第n個裂痕的概率為Q，則Q可表示為:

結合上述算法可有效對帷幕灌漿施工參數數據進行采集計算，并及時根據計算結果對系統(tǒng)采集信息對做出調整。通過對山西省某水利工程灌漿情況進行檢測得到帷幕灌漿參數采集數據檢測計算結果。系統(tǒng)對帷幕灌漿參數采集信息見表1。

通過對帷幕灌漿的通性概率進行分析和計算，進而求出灌漿工程的其他數據[3]。在水利工程施工過程中最主要的是對工程進行帷幕灌漿施工修復環(huán)節(jié)。設工程建筑磨損參數為γ，灌漿輸出速率為ψ，則根據相關理論，帷幕灌漿輸入系數T算法為：

顯然，帷幕灌漿輸入系數T結構質量參數反射成反比，當T的數值越大則灌漿就越難通過建筑裂痕修復區(qū)域[4]。結合上述算法對水利工程帷幕灌漿參數E進行計算，計算方法如下。

表1 帷幕灌漿參數采集信息

根據表1數據可知，對帷幕灌漿信息參數進行計算其結果與檢測結果基本一致，由此證實該算法精準度較高且所需運行時間較短。在對帷幕灌漿參數進行計算過程中，由于工程所在地形實際參數與地質模型數據會存在一定誤差[6]。為了縮小計算誤差，可在拼合模型后利用BIM技術對地理模型圖像信息進行展示，使其更趨近于真實情況，從而完成水利建筑灌漿工程與當地地質的拼合準確度，保障工程建筑質量。結合上述算法對基于BIM的帷幕灌漿工程施工流程進行分析。

2 基于BIM的帷幕灌漿施工過程設計

為保障灌注的漿液能有效填補到建筑滲漏縫隙中，且漿液的硬化程度能夠達到水利建筑工程施工強度要求，需要通過單排孔灌漿方法提升漿液壓力，從而提高巖層縫隙和漿液間的吸引力，保障漿液有效灌注并穩(wěn)定附著于建筑結構中，促進得漿液擴散的過程中發(fā)生擠密效應，以修補建筑裂痕，解決滲透問題。為保證施工過程安全規(guī)范，結合BIM技術的可視化優(yōu)點對灌漿施工技術流程進行規(guī)劃，以期達到對施工情況進行精準展示和有效的處理的設計目標。基于BIM的灌漿施工展示模塊設計見圖1。

圖1 基于BIM的灌漿施工展示流程

如圖1所示，通過BIM數據庫對灌漿工程信息進行采集處理后，將工程數據傳輸至在Revit管理模塊，以便直接、快速準確的對工程進展情況進行查詢和展示。在利用BIM技術對水利工程灌漿施工流程進行展示和優(yōu)化的過程中，可通過BIM可視系統(tǒng)中的場景切換功能實現對地質地貌信息的展示。為了更好的對工程施工情況進行掌握和分析，需要對可視化灌漿展示系統(tǒng)展示功能進行分析，灌漿展示系統(tǒng)功能展示模塊見圖2。

圖2 基于BIM的灌漿展示系統(tǒng)功能模塊

結合BIM灌漿系統(tǒng)灌漿施工展示系統(tǒng)對帷幕灌漿的工序進行分析，在帷幕灌漿施工過程中要遵從縮小灌漿孔距，提高灌漿效果的原則。通過單排孔施工方式灌注漿液，以便漿液在灌漿區(qū)域形成阻水幕墻，從而提升建筑的承載量和抗形變能力，達到增加漿液擴散空間的設計要求，保障灌漿質量，完成復雜灌漿工程的施工項目。為了提高灌漿效果，要對單排序孔灌漿施工情況進行研究，以便相關工作人員更加直觀的對施工過程中灌注鉆孔加密處理過程進行觀察，以實現對灌漿施工情況和效果進行直觀展示的要求。單排孔施工順序展示圖見圖3。

圖3 單排孔施工順序展示圖

結合BIM灌漿展示系統(tǒng)可更好的對灌漿工程施工過程進行實時展示，保障灌漿施工過程安全性和準確性。結合BIM可視化工程展示系統(tǒng)對帷幕灌漿施工技術進行完善處理，以期提高工程施工效率。

3 基于BIM的帷幕灌漿施工要點

在帷幕灌漿技術中，鉆孔質量直接影響施工質量。因此在工程開始之前需要結合BIM技術對鉆孔位置進行精確的分析和定位。定位完成后，利用灌漿鉆孔設備進行鉆孔位置校正和固定工作，以防在施工過程中由于震動過大造成的鉆孔方向偏移等問題。在鉆孔打好后，利用壓力水流對鉆孔進行反復清理,直至排除水流清澈，防止孔洞堵塞等問題發(fā)生。

在灌漿施工過程中，對漿料的配比和對灌漿壓力的控制十分重要，需要結合前文灌漿施工參數算法對漿料配比濃度進行精準計算后依據先稀后濃的原則開始進行注漿。結合BIM施工展示系統(tǒng)對漿料灌注過程中的壓力變化數據進行實時判斷和展示，保障在灌漿異常情況下迅速采取解決措施。在灌漿過程中，一旦發(fā)生串漿情況，需要立刻停止灌漿并堵塞灌漿孔。另外在灌漿施工工作結束后，需要利用BIM可視化技術對施工質量進行檢查，從而保障工程的安全性和穩(wěn)定性?；贐IM的灌漿施工質量檢測過程見圖4。

圖4 基于BIM的灌漿施工技術

如圖4所示，利用孔口封閉循環(huán)原理對帷幕灌漿覆蓋層進行設計，進行循環(huán)分段式灌漿。在帷幕灌漿工程技術的最后階段，需要利用壓力灌漿法進行灌漿封孔處理。以保障建筑的穩(wěn)固，避免再次出現滲漏、裂痕等問題。

4 實驗結果檢測

為了對基于BIM技術的水利工程施工帷幕灌漿施工技術的有效性進行檢測，設計了仿真實驗。由于在帷幕灌漿施工過程中，建筑結構地表、地中和地下承載壓力不同，會造成的灌漿效果各有不同。因此在地質較為復雜的建筑中進行灌漿檢測實驗，分別對傳統(tǒng)方法與結合BIM可視化技術的灌漿方法進行對比檢測，并記錄兩種方法的地表灌漿情況、地中灌漿情況。記錄結果見圖5、圖6。

圖5 傳統(tǒng)方法灌漿吸入量檢測結果

圖6 基于BIM技術的灌漿吸入量檢測結果

通過對圖5、圖6的對比檢測可知，利用BIM可視化技術進行的帷幕灌漿施工技術，可有效提高建筑地表、地中和地下灌漿效果，使三者灌漿吸入情況基本相同，保障建筑的穩(wěn)定性。由此證實，結合BIM可視化技術的帷幕灌漿技術可更好的對建筑裂縫進行填補和修復。為了進一步對基于BIM的帷幕灌漿技術的防滲性效果進行檢測，設計了與傳統(tǒng)方法的對比實驗檢測，檢測結果見圖7。

圖7 灌漿效果對比檢測

根據圖7的檢測結果可以看出，傳統(tǒng)灌漿技術防滲性效果相對較差且檢測過程耗時過多，而基于BIM技術的水利工程施工帷幕灌漿施工技術可更好的解決水利工程建筑中常見的滲漏問題，其防滲性達到90%左右。由此證實基于BIM技術的水利工程施工帷幕灌漿施工技術可更好的保障水利工程建設安全性和穩(wěn)定性，有利于推動水利工程建筑行業(yè)的健康、長遠發(fā)展。

5 結語

為解決當前水利工程建筑滲漏問題，結合BIM技術可視化優(yōu)勢對帷幕灌漿技術進行設計，以期達到提高工程質量、減輕工程內部侵蝕情況的設計要求。對基于BIM的帷幕灌漿技術進行試驗檢測，實驗結果證實結合BIM可視化技術進行灌漿，可更好的保障漿液吸入，提高灌漿質量，有效解決傳統(tǒng)水利工程建筑中常見的滲漏等問題，推動現代化水利工程建設事業(yè)的健康發(fā)展，為水利工程灌漿技術提供重要的參考依據。