尹庚安

(江门市江新联围管理处,广东 江门 529040)

0 引 言

防洪建设的关键是堤防工程。堤防工程的完善,可提升堤防工程的抗洪效果。我国的国土面积较大,各个地区的地质条件,以及气候条件均不相同。这就导致每个地区的堤防工程各不相同。因为每个地区的气候不同,所以各地区的堤防工程的防洪等级也不相同[1]。随着堤防工程使用时间的延长,导致其具有堤体渗漏与堤顶损坏等问题,影响抗洪效果。同时随着时间的延长,气候的变化,部分堤防工程的堤顶高度,已无法满足当下的抗洪标准。当出现洪水灾害时,这样的堤防工程存在严重的安全隐患,直接影响附近群众的生命安全,为该地区带来严重的经济损失。为此,各地区均需要进行堤防加固工程建设,不断完善堤防加固工程体系,令堤防工程达到抗洪标准。在进行堤防加固工程建设时,长期存在重建设、轻管理的思想,管理人员不足或专业技术水平较低等各种问题。同时,堤防工程的信息化水平较差。为此,需要研究堤防加固工程信息化建设方法,以计算机的信息化工具,对堤防加固工程建设中产生的全部信息进行管理。文中主要分析了江门市江新联围加固工程的信息化建设,确保江门市江新联围水利工程发挥最大效益,为江门市沿海区域人们的生命安全提供保障。

1 工程概况

江新联围全长91.764km,各主要历史险段和主要穿堤建筑物的地基浅层均分布淤泥、淤泥质土层,厚度较大,承载力强度低,工程特性差,易产生不均匀沉降,对堤防的抗滑稳定不利。综上所述,江门市江新联围加固工程的主要任务包括不达标堤段的培厚加高,防洪为主的堤段长54.43km(0+000～54+430),按50a一遇设计洪水标准加固,防潮为主的堤段长36.605km(54+430～91+035)按100a一遇设计潮水标准进行加固。重建金溪Ⅰ(闸站结合)、新沙东及春和水闸、28座水闸的防渗加固、重建牛牯田、掘冲及银洲西电排站,新建东环围(闸站结合)、南边侧、广益仔、渔业、荷包环、沙堤冲、三联(闸门泵)及小点围等8座电排站,重建16座穿堤涵闸、新建江新联围天河顶至鹤山杰洲段防汛通道3.7km及安全观测控制网与信息化系统建设等。

1.1 工程信息化建设存在的问题

随着计算机技术的发展,江门市江新联围工程的信息化建设虽然有了一定的发展,但实际应用中却存在很多问题,主要包含两个问题,分别是水利相关行业信息交互独立性问题,以及各区域属地水利工程信息孤岛情况显著问题。

1)对于第一个问题的分析如下:水利工程信息化建设中的关键部分是加固工程信息,当下加固工程信息管理都是独立的,影响不同属性加固工程信息间的交互效果。通常一个加固工程主体会被分割成数个属性,因为各属性信息均是独立的,所以不同属性间的信息不存在任何的联系,无法为后续工程设计提供便利,降低加固工程信息化建设效果。

2)对于第二个问题的分析如下:堤防加固工程建设与属地区政府、承包商等参与单位有关。堤防加固工程信息化建设时,每一个参与方均会产生大量堤防加固工程建设的相关数据,但当下堤防加固工程信息化建设中,并没有统一管理海量数据的能力,导致各参与方仅能了解部分堤防加固工程建设相关数据,影响后续各参与方间的沟通效果,即影响堤防加固工程信息化建设效果。

1.2 工程信息化建设平台

通过建设江门市江新联围加固工程信息化平台,解决加固工程建设信息交互独立性问题,以及加固工程信息孤岛情况显著问题,实现加固工程建设信息的统一管理,精准制定加固工程施工步骤,以及精准计算堤顶高度,提升加固工程信息化建设效果。该平台共包含4层,分别是数据库、数据层、交互层与功能层。江门市江新联围加固工程信息化建设平台结构如图1所示。

图1 江门市江新联围加固工程信息化建设平台结构

数据库属于加固工程信息化建设平台的基础层,用于存储加固工程基础信息、养护信息以及工情水情信息;其中,加固工程基础信息包含工程防洪标准,加固工程构建尺寸等信息;加固工程养护信息包含巡查人员记录的加固工程巡查信息,以及养护信息。工情水情信息指观测设备采集的加固工程的运行状态,以及水位观测数据。交互层负责将数据库内存储加固工程相关信息,传输至数据层,实现数据库与数据层间的信息交互。数据层接收交互层传输的加固工程相关信息,计算堤顶高度,建立加固工程的BIM模型。数据层采用Revit、Civil 3D 、Catia,依据加固工程相关信息,完成加固工程BIM模型的构建。其中,Catia通过“.sat”中间格式文件完成加固工程信息的转换。功能层属于信息化建设平台实现各种功能的终端,功能层根据构建的加固工程BIM模型,制定加固工程施工步骤。

1.3 堤顶高度计算

依据江门市江新联围加固工程的相关信息,计算加固工程的堤顶高度,计算公式如下:

Z=Qg+e+B

(1)

式中:加固工程的堤顶高度Z;累积频率g;波浪爬高Qg;壅水高度e;安全加高值B。在不可以越浪情况下,江门市江新联围加固工程的安全加高值选择0.85m;在可以越浪情况下,安全加高值选择0.45m。

Qg的计算公式如下:

(2)

江门市江新联围加固工程中,各分段的堤顶高度,堤顶高度计算结果如表1所示 。

表1 堤顶高度计算结果

根据表1可知,文章方法可有效计算江门市江新联围加固工程中,各分段的堤顶高度,其中,桩号为22+260～24+750段、25+050～27+900段的计算堤顶高度,均低于现状的堤顶高度,说明这3个分段的堤防工程符合防洪标准,无需进行加固工程施工。桩号为29+530～32+170段与32+620～35+471段的计算堤顶高度,均略低于现状的堤顶高度,说明这两个分段并不符合防洪标准,因此,这两个分段需要进行加固工程施工。

1.4 工程施工步骤

江门市江新联围加固工程信息化建设平台内的功能层,依据数据层建立的加固工程BIM模型,制定加固工程施工步骤,具体步骤如下:

1)对堤防工程的大坝底部展开抛石操作,29+530～32+170分段的抛石高度是0.07m;令桩号29+530～32+170分段的堤顶高度达到6.08m;32+620～35+471分段的抛石高度是0.05m,令桩号32+620～35+471分段的堤顶高度达到6.10m。

2)在固结度达到指定值后,进行二次抛石,29+530～32+170分段的抛石高度是0.08m;桩号29+530～32+170分段的堤顶高度达到6.16m;32+620～35+471分段的抛石高度是0.06m,桩号32+620～35+471分段的堤顶高度达到6.16m。

3)堤体内坡加宽区域施工结束后,固结坝体。

4)对坝体展开三次抛石,29+530～32+170分段的抛石高度是0.06m;令桩号29+530～32+170分段的堤顶高度达到6.22m;32+620～35+471分段的抛石高度是0.05m,令桩号32+620～35+471分段的堤顶高度达到6.21m,此时,29+530～32+170分段与29+530～32+170分段的堤顶高度,均与计算堤顶高度相同。

5)对堤体加宽进行二次施工。

6)堤体加宽二次施工结束后,加固工程的堤顶高度达到计算值,按照设计图纸对外坡实施削坡处理,使江门市江新联围加固工程符合抗洪设计标准。

通过极限平衡法分析应用文章制定的加固工程施工步骤,建设的加固工程中29+530～32+170分段与32+620～35+471分段的安全系数,分析结果如表2所示。

表2 不同阶段各分段的安全系数分析结果

根据表2可知,对于桩号是29+530～32+170的分段,随着施工步骤的进行,工程内坡与外坡的安全系数,均开始上升,到施工结束后的运行期,安全系数升至最高,明显高于加固前。对于桩号是32+620～35+471的分段,其内坡与外坡安全系数的变化趋势,与29+530～32+170分段安全系数的变化趋势一致。对于两个分段,不同工况时,内坡的安全系数均高于外坡,即内坡稳定性高于外坡。经过分析可知,对江门市江新联围加固工程进行信息化建设后,可有效提升加固工程的安全系数,即提升加固工程的稳定性。

2 结 论

不断完善加固工程信息化建设过程,可提升加固工程的稳定性,确保堤防工程附近居民的生命安全不受威胁。通过设计江门市江新联围加固工程信息化建设平台,有效整理加固工程相关信息,为制定加固工程施工步骤提供帮助,提升加固工程信息的完整性,实现各参与方间加固工程信息间的共享。