水利工程泵站施工工艺探讨

郭璐璐

（武城县水利工程有限公司，山东德州 253300）

我国国土面积广阔，江河分布广泛，有治水的传统。从都江堰到长江三峡，具有许多优秀的水利工程项目，在历史上发挥巨大的作用，有效缓解了当时的水患且改变了自然环境造福后人。随着国家基础设施建设战略的发展需要以及水力发电需求的增加，各级地方政府加大了水利工程项目的建设力度。泵站的建设与水利工程运行的安全稳定性密切相关。在长期的水利工程泵站建设过程中，我国积累了丰富的施工经验，形成一整套高效的施工工艺流程。随着信息技术与工程项目建设技术融合发展，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技术在水利工程泵站施工风险分析与工业改进方面发挥了强大的作用。

1 水利工程泵站施工基础工艺分析

水利工程泵站的施工工序一般分为施工前准备、基坑处理、土方施工、支模、混凝土施工等。

水利工程泵站施工基础工艺流程如图1所示。

图1 水利工程泵站施工基础工艺流程

2 基于BIM技术进行泵站施工工艺安全风险辨识

2.1 BIM技术概述

BIM技术是信息技术与传统工程项目建设技术相互融合的产物，主要利用地质勘察及工程项目建设基本信息构建三维数据模型，基于该模型开展一系列工程项目管理与优化活动。利用BIM进行工程项目管理与优化，可以对施工安全风险进行定量分析，利用大数据计算与分析对安全风险的演变进行预测，提前拟定风险应对预案，避免风险的发生，确保工程项目的顺利建设。

2.2 利用BIM技术开展泵站施工工艺安全风险辨识的流程

在施工过程中，水利工程泵站的施工前准备、基坑处理、土方施工、支模和混凝土施工等工序流程均存在一定风险隐患，会影响工程项目的顺利实施以及工程项目的建设质量。利用BIM技术开展泵站施工工艺安全风险辨识，主要是利用BIM的三维建模技术全流程模拟泵站建设工艺的开展情况，采用专家打分、主成分分析的方法定量分析其中的风险因素，并建立数学模型，完成施工风险对施工质量及安全目标的影响分析。

利用BIM技术开展泵站施工工艺安全风险辨识，需要建立安全风险库。安全风险库的建立基于知识规则的逻辑判断原理，将施工过程中的安全风险按照一定的分类标准组织并形成有序且相互关联的知识集合，利用规则之间的逻辑关系在计算机中存储，采用IF OR THEN方式进行调取和识别。

施工安全风险库建立方法如图2所示。

图2 施工安全风险库建立方法

2.3 利用BIM技术识别出的泵站施工工艺安全风险

泵站施工工艺安全风险如表1所示。

表1 泵站施工工艺安全风险

采用图2所示的方法建立施工安全风险库，利用BIM三维模型模拟水利工程泵站建设的全寿命周期施工流程，对其中容易出现的风险隐患进行专家打分。打分时，设置0～10分标准分段，取小数后一位，分值高表示风险易发生、分值低表示风险不易发生，共邀请10位专家进行打分，对打出的分数取平均值，辨识风险隐患及得分。

2.4 利用概率风险分析法判别泵站施工工艺安全风险

利用BIM技术识别泵站施工工艺安全风险，通过专家打分的方法获得各种风险的分数值，表明该项风险对水利工程泵站建设的影响程度。可以利用概率风险分析法计算风险出现的概率。

概率风险分析法分析泵站施工工艺安全风险的流程如图3所示。

图3 概率风险分析法分析泵站施工工艺安全风险的流程

利用概率风险分析法进行泵站施工工艺安全风险分析时，蒙特卡洛模拟是在获得专家风险打分数值（见表1）并设定风险参数概率值范围的基础上，进行概率计算的重要方法。蒙特卡洛计算过程中，需要利用已设定的工程风险参数的概率分布作为随机变量模型，通过模拟执行多组随机试验获得风险发生概率。经常使用的概率分布模型是LogNormal模型，其概率分布函数可以表示为：

式中：x——专家打分数值；S——风险概率平均值；M——校正方差；P（x）——风险发生的概率。

针对辨识出的水利工程泵站项目施工工艺安全风险，在专家打分的基础上，计算各项风险发生的基础概率。

风险专家打分值及发生的基础概率如表2所示。

表2 风险专家打分值及发生的基础概率

由表2可知，采用蒙特卡洛模拟进行分析后，对于不同的专家打分数值，各种风险出现的概率不同。在工程项目实施过程中，可以根据风险发生的概率制定不同等级的风险控制措施，从而有效控制风险，对发生概率较低的施工风险可以适当减少资源的投入、对发生风险概率较大的风险需要加大资源投入，这样可以在有效控制风险的基础上减少施工成本。

3 结论

水利工程泵站施工过程中，施工工艺相对简单。对基础施工工艺进行分析，在工艺实施过程中，存在不同类型的施工风险，施工单位应该投入资源消除这些风险隐患，确保施工安全。本文利用BIM技术结合概率风险分析及蒙特卡洛模拟的方法，对施工过程中的相关风险进行辨识、专家打分并预测发生概率，可以作为施工风险控制的指导原则。本文所提方法在工程实际实行过程中需要结合具体项目特点进行优化和扩充，增强理论的指导性。