信息化賦能增效——百色項目高邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理信息化應(yīng)用顯成效 | ||||||
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不久前，水電八局2024年BIM技術(shù)應(yīng)用大賽暨智慧工地優(yōu)秀應(yīng)用案例評比活動中，百色項目“高邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理信息化應(yīng)用”榮獲團體賽二等獎。百色升船機為目前世界提升重量最大的全平衡鋼絲繩卷揚式升船機，項目主要建設(shè)內(nèi)容為以升船機為核心的一系列通航構(gòu)筑物及邊坡工程。通航設(shè)施工程規(guī)模為2×500噸級船隊兼顧1000噸級單船，水電八局承建Ⅳ標(biāo)段，主要建設(shè)內(nèi)容包括上游引航道、通航渡槽、升船機、輔助船閘、下游引航道及邊坡工程。 升頂坡原設(shè)計高度160m，邊坡自上而下逐漸變陡，坡比從1：1.5至1：0.3，升頂坡總體屬于逆向陡傾角巖質(zhì)邊坡，巖性主要為泥質(zhì)砂巖，屬于微變質(zhì)強變形巖體，巖體層間錯動和層間剪切強烈，巖體隱微裂隙極為發(fā)育，工程穩(wěn)定性較差。2024年3月16日下午，升頂坡下游區(qū)域開挖過程中，現(xiàn)場巡查員發(fā)現(xiàn)副壩道路185高程邊坡出現(xiàn)較大裂縫，發(fā)現(xiàn)情況后項目部第一時間疏散現(xiàn)場人員，并對周邊進行封閉警戒。隨后，升頂坡樁號下3+204-3+300范圍、高程205m以下邊坡發(fā)生局部失穩(wěn)變形。原因定性為由地質(zhì)條件差引起的傾倒變形破壞。 由于升頂坡失穩(wěn)面積大，且直接占壓升船機基坑關(guān)鍵線路。事件發(fā)生后，百色項目部積極配合業(yè)主、設(shè)計單位，利用信息化技術(shù)，采取無人機傾斜攝影建模、BIM技術(shù)、720云全景及微變雷達技術(shù)等多種信息化手段輔助設(shè)計變更工作的推進、落地以及實施階段的安全監(jiān)測，取得顯著成果。 設(shè)計變更后邊坡高度約200m，共18級坡面，主要坡比為1：1.25。設(shè)計變更方案中要求嚴(yán)格按開挖一級支護一級的方式對整個升頂坡自上而下重新開挖支護。坡面采取框格錨索、貼坡錨索、鋼筋樁、抗滑樁的組合支護形式。開挖條件差，支護工作量大，按照設(shè)計原則進行工期安排，需517天才能完成升頂坡的修復(fù)工作并轉(zhuǎn)入升船機主體混凝土施工。 業(yè)主及行業(yè)主管部門希望進一步優(yōu)化工期安排，并要求在邊坡卸載至一定階段后提前進行基坑開挖工作，以降低邊坡失穩(wěn)對升船機土建關(guān)鍵工期的影響。在緊迫且困難重重的條件下，如何保障在合規(guī)的基礎(chǔ)上，確保邊坡處置和基坑開挖的安全是工程繼續(xù)推進的決定因素。百色項目部積極探索新思路，將信息化技術(shù)應(yīng)用于高邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理全階段，BIM技術(shù)創(chuàng)新成果主要也圍繞“如何推動前期設(shè)計變更工作的落地”“如何在施工階段實時掌握整個邊坡變形情況，確保作業(yè)人員的安全”兩點展開。 首先，進行方案優(yōu)化。針對各級邊坡的開挖支護工況進行邊坡穩(wěn)定計算、路線優(yōu)化。其次，圍繞兩條路徑展開高邊坡地質(zhì)災(zāi)害治理信息化應(yīng)用，一是基于無人機與圖新地球的BIM技術(shù)應(yīng)用，涉及到的軟件包括context capture、大疆智圖、720云全景，主要用于邊坡表面變形初步分析、地形獲取、方案優(yōu)化、匯報及現(xiàn)場生產(chǎn)會議。二是基于全方位微變雷達的應(yīng)用，可用于邊坡變形數(shù)據(jù)的采集、分析及異常情況預(yù)警。 基于圖新地球的應(yīng)用。利用圖新地球軟件，快速導(dǎo)入實景模型、CAD圖紙以及BIM模型，對于導(dǎo)入的模型直接進行三維測量及等高線、高程點數(shù)據(jù)的提取。關(guān)于實景模型的具體應(yīng)用，一是日?；倪M行實景模型的建立與存檔，項目部每月2次進行航測，收集過程數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)資料。二是在升頂坡發(fā)生失穩(wěn)后，第一時間安排無人機進行過程航拍，生成變形過程模型，整個坡面范圍內(nèi)的實景模型數(shù)據(jù)采集僅需15分鐘左右即可完成。三是有利于工作匯報。3月17日自治區(qū)交通廳到現(xiàn)場調(diào)查原因，項目部通過實景模型直觀展示現(xiàn)場情況和邊坡破碎情況，得到主管部門的一致認(rèn)可，并將事件初步認(rèn)定為應(yīng)急搶險，會上主管部門也肯定了項目部采取的相關(guān)處置措施。四是有利于邊坡變形情況的初步分析，通過疊加邊坡變形前后的實景模型可快速對比出邊坡的變形情況，使用測量工具能量化變形的水平位移和沉降情況，為后續(xù)方案變更和滑裂面分析提供支撐。五是剪出口分析，失穩(wěn)坡體存在三處可能的剪出口，剪出口的高程及長度均可從模型中直接量取，有利于勘察設(shè)計單位反演邊坡變形情況，確定可能的滑動面位置。六是高程點提取及剖面分析，通過圖新地球快速導(dǎo)出模型的地形數(shù)據(jù)和剖切斷面，有利于輔助失穩(wěn)區(qū)域的工程量計算和坡體破壞情況分析。圖新地球中CAD及BIM模型的綜合應(yīng)用，軟件內(nèi)集成了CGCS2000坐標(biāo)系和中央子午線功能，CAD圖紙和BIM模型均可按坐標(biāo)位置精確導(dǎo)入。百色項目在邊坡治理方案討論時將設(shè)計CAD、升船機BIM模型以及邊坡實景整合，有助于方案的細(xì)化與施工道路的布置。 基于720云VR全景的應(yīng)用。邊坡治理過程中，現(xiàn)場協(xié)調(diào)會議十分頻繁，百色項目部采用720云VR全景工具每周數(shù)次獲取現(xiàn)場全景，從全景照片的拍攝至VR圖的生成可在半小時之內(nèi)完成，可隨時供方案討論及行業(yè)主管部門查看現(xiàn)場進度。 基于邊坡微變雷達的應(yīng)用。邊坡微變雷達是地質(zhì)災(zāi)害治理過程中保障作業(yè)安全的關(guān)鍵工具。微變雷達在現(xiàn)場的使用具有突出優(yōu)越性，一是全天時、全天候，微變雷達可適應(yīng)全氣候條件24h持續(xù)作業(yè)，二是大范圍、高精度，監(jiān)測精度可達亞毫米級；三是遠(yuǎn)距離、非接觸，微變雷達屬于遙感監(jiān)測，最大監(jiān)測距離能夠達到5公里；四是自動化監(jiān)測，微變雷達無需專人值守，它具備數(shù)據(jù)采集、形變分析、成果生成、預(yù)警預(yù)報的全流程自動化處理能力。右邊的視頻就是現(xiàn)場微變雷達的工作情況。邊坡微變雷達的應(yīng)用，一是可將變形點云模型與實景模型結(jié)合，以云圖方式展示邊坡變形情況，指導(dǎo)變形初期現(xiàn)場應(yīng)急措施的實施。左下角圖片顯示的邊坡變形云圖，不同的顏色代表的是不同的位移區(qū)間。二是可實時監(jiān)測邊坡變形量和變形速度，輔助判斷邊坡變形發(fā)展，配合物探等手段，可快速分析滑裂面位置和變形情況，有利于推進設(shè)計變更和方案優(yōu)化。三是常態(tài)化監(jiān)測，微變雷達可實時生成監(jiān)測成果，動態(tài)反饋邊坡治理程度對整個邊坡穩(wěn)定的影響，在邊坡修復(fù)至設(shè)計要求的高程后，經(jīng)過一周的持續(xù)監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果顯示斷面變形收斂，具備下部施工條件，經(jīng)參建各方研判并出具正式通知后恢復(fù)基坑開挖工作。四是監(jiān)測預(yù)警，基坑開挖過程中需對下部坡腳進行部分挖除，微變雷達的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在坡腳挖除過程中邊坡變形出現(xiàn)異常波動，變形速率加快，現(xiàn)場立即組織參建各方研判，決定在現(xiàn)有條件下暫緩坡腳開挖，優(yōu)先卸載185-170高程前緣坡體，以減小上部荷載，待邊坡變形持續(xù)收斂后在動態(tài)進行下部施工?，F(xiàn)場按此組織后邊坡趨穩(wěn)，順利完成主要區(qū)域的基坑開挖。 百色項目通過信息化應(yīng)用形成成果：一是在邊坡變形初期配合設(shè)計單位分析變形機理，推動設(shè)計變更方案的落地。二是在行業(yè)主管部門和業(yè)主單位對工期節(jié)點提出要求后，項目部依托信息化手段拿出可實施性方案，并推動設(shè)計院復(fù)核后出具正式設(shè)計通知，確保了施工的合法合規(guī)。三是上部卸載與基坑開挖“同步進行”安全風(fēng)險大，采用邊坡微變雷達實時監(jiān)測邊坡動態(tài)，確保了工程順利推進，在邊坡發(fā)生異常情況時可及時預(yù)警，施工過程中可結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)動態(tài)調(diào)整上下施工的組織，最大程度的降低施工安全風(fēng)險。四是信息化手段的應(yīng)用確保了基坑開挖的安全進行，目前已安全完成基坑開挖，相比傳統(tǒng)方案提前318天進入升船機施工直線工期，效益顯著，在邊坡工程、礦山工程、地質(zhì)災(zāi)害處理中具有廣泛的推廣價值。 信息化技術(shù)的不斷演進和應(yīng)用正推動著社會全面邁向數(shù)字化、智能化的新時代。接下來，百色項目部將緊跟時代潮流，積極創(chuàng)新，善用信息化手段，在新的發(fā)展格局中實現(xiàn)突破，充分搶抓信息化賦能機遇，助力通航建設(shè)更加高效、精準(zhǔn)、可持續(xù)，為百色通航如期建成提供更強大的動力。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? | ||||||
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