[0001] 本发明涉及大坝施工领域，具体涉及到一种基于BIM技术的过渡坝及其施工方法。

[0002] 过渡坝是从均质土坝向心墙坝过渡的一种坝型；在从均质土坝向心墙坝过渡的过程中，过渡坝的结构材料在发生变化，结构材料具有多样性、渐变性。同时，筑坝的结构材料力学性能、碾压参数均不同，因此，如何以最科学的施工工序有效完成各种筑坝材料的有效衔接，并确保筑坝施工的周期与质量，是一个很大的难题。

[0003] 在现有的土石坝施工工艺中，存在有创建土石坝BIM三维模型的情况；但是，尚未出现基于Civil 3D平台创建过渡坝BIM模型、获取过渡坝三维实体分层模型与三维坐标集的情况；传统的二维设计图纸难以应对在三维空间方向上结构尺寸变化、多种结构材料变换的难题，进而容易出现施工测量定位与结构体型验收的错误。因此，有必要基于Civil3D平台来创建过渡坝BIM模型。

[0004] 在传统的土石坝施工中，土石坝通常是单一类型的坝，很少出现在较小空间范围内实现多种土石结构材料的变换、三维空间结构尺寸渐变的情况，所以也没有提出从均质土坝向心墙坝过渡的过渡坝及其施工方法。

[0005] 基于上述原因，提出一种基于BIM技术的过渡坝及其施工方法就显得极为重要。

[0021] 下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例是本发明的一种实施例，本发明还可以有其他实施方式。

[0022] 实施例：参见图1，本发明一种基于BIM技术的过渡坝，过渡坝从迎水面到背水面依次设有
第一堆石部4、第一过渡部3、第一反滤部2、粘土部1、第二过渡部3a、第二堆石部4a；所述粘土部1位于过渡坝中部；所述粘土部1中部设有竖直的第二反滤部2a；所述第二反滤部2a底部与第二过渡部3a底部之间铺设有水平的第三反滤部2b;所述第一堆石部4、第一过渡部3、第一反滤部2、第二过渡部3a、第二堆石部4a均为斜向铺设。

[0023] 在本实施例中，通过设置过渡坝内的各具体部位及其空间关系，提出了一种基于BIM技术的过渡坝，解决了现有技术没有提出从均质土坝向心墙坝过渡的过渡坝的问题。

[0024] 作为一个优选的实施例，所述第一堆石部4的中上部在迎水面留有凹槽，所述凹槽被抛石部5充满；迎水面由抛石部5及其下部的第一堆石部4组成。

[0025] 在本实施例中，通过第一堆石部4的中上部在迎水面设置粒径较大的抛石部5，使得坝体能更好地承受水的迎面冲击。

[0026] 作为一个优选的实施例，过渡坝坝顶由第一过渡部3的顶部、第一反滤部2的顶部、粘土部1的顶部、第二过渡部3a的顶部共同组成；所述过渡坝坝顶上方水平铺设有路面层6。

[0027] 在本实施例中，通过在过渡坝坝顶上方水平铺设有路面层6，使得人员能在过渡坝坝顶上更加安全地行走，从而更好地作业。

[0028] 作为一个优选的实施例，基于所述过渡坝的施工方法，包括以下步骤：步骤1：封闭过渡坝的岩石建基面；对建基面进行清理，并对该部位的岩石裂隙使
用清水洗净。对于不规则、松动、突出或尖锐的岩石，应采用液压锤破碎除去。对于开口宽度小于10cm的岩石裂隙，采用M10砂浆封闭。对于开口宽度大于10cm的岩石裂隙，采用C12/15混凝土封闭。封闭裂隙的砂浆或混凝土，至少等待3天强度后方可进行下一步填筑施工。

[0029] 步骤2：过渡坝的底层施工：利用BIM软件进行建模，最终得到各部位的材料的边界三维坐标集，操作如下：a.利用Lidar点云、地球物探、坝址区域取芯钻探数据，在Civil 3D中创建三维地
质模型。

[0030] b.在Subassembly Composer中，创建过渡坝起始桩号与结束桩号位置的截面装配类型Flowchart。

[0031] c.利用Sequence模块，分别从上游向下游分别创建上游边坡结构、下游边坡结构、中间反滤结构的命令流序列。

[0032] d.利用Point、link、DistanceTo、SlopeTo等API函数，以及Decision判断条件，分别抛石料、过渡料、反滤料、土料、堆石料的几何图形。

[0033] e.把起始桩号位置的过渡坝装配，以PKT格式导出为独立文件。

[0034] f.在Civil 3d中载入过渡坝起始断面类型的PKT格式文件。

[0035] g.通过“Corridor”运算，选择平面线路、纵断面、装配类型、目标曲面和桩号范围等，运算后即可得到过渡坝BIM模型。

[0036] h.在Civil 3D中，提取过渡坝三维实体模型，并输出为dwg文件。

[0037] i.在Autodesk中，将过渡坝三维实体模型按照1米厚度进行分层切割，形成不同筑坝材料在不同高程部位的三维实体分层模型。

[0038] j.根据过渡坝BIM三维实体分层模型，输出并制作每一层对应的堆石料、过渡料、反滤料、粘土料、抛石料等材料的边界三维坐标集。

[0039] 2.1首先，根据过渡坝三维实体分层模型及三维坐标集，在岩石建基面上将各种部位的边界进行放样与标记；2.2根据标记出的部位边界，铺设底层的粘土部1；压实度检测合格后进入相邻反
滤料施工环节。为了减小岩石建基面对填筑材料水分吸收的影响，第一层粘土料的填筑含水率，应控制在ωop+1%≤ω≤ωop+2%。

[0040] 2.3根据标记出的部位边界，铺设底层水平的第三反滤部2b；通过平地机平整后，采用平面压路机压实。为了减小大面积铺开后的水分快速丢失，以及岩石建基面对水分的吸收，在反滤料堆存场内提前洒水焖料，其含水率应高于试验板测定的最佳含水率，推荐值为12%左右。

[0041] 2.4根据标记出的部位边界，铺设斜向的第一反滤部2；2.5根据标记出的部位边界，铺设第一堆石部4、第二堆石部4a；第一堆石部4与第
一反滤部2之间、第二堆石部4a与第三反滤部2b之间均留有“U型沟槽”；通过推土机平整、反铲局部修复后，采用平面压路机压实。鉴于堆石料内部空隙率较大，在堆石料碾压时，可以不进行洒水，以避免细料被冲入堆石空隙底部。

[0042] 2.6将第一过渡部3卸在第一堆石部4与第一反滤部2之间的“U型沟槽”中；将第二过渡部3a卸在第二堆石部4a与第三反滤部2b之间的“U型沟槽”中；通过装载机平整、反铲局部修复后，采用平面压路机压实。过渡料放在反滤料与堆石料施工完成后进行，有利于提升过渡料施工质量，防止过渡料离析。过渡料也同样出于防止细料被洒水冲刷带走的考虑，过渡料可以采用无水干压的施工方法。

[0043] 步骤3：过渡坝的中上层施工：3.1测量验收上一次的部位边界是否正确，在验收合格后，对过渡坝的中上层部位
边界进行放样与标记；
3.2根据标记出的部位边界，施工竖直的第二反滤部2a；通过“自卸车挂模”工艺，
施工竖直的第二反滤部2a，以达到精准控制反滤材料消耗的目的。

[0044] 3.3根据标记出的部位边界，摊铺与竖直的第二反滤部2a相同厚度的粘土部1；与垂直反滤层相邻的粘土料应采用平碾压路机进行骑缝碾压，其他部位的粘土料采用凸块碾压实。

[0045] 3.4根据标记出的部位边界，铺设斜向的第一反滤部2；3.5根据标记出的部位边界，铺设第一堆石部4、第二堆石部4a；第一堆石部4与第
一反滤部2之间、第二堆石部4a与粘土部1之间均留有“U型沟槽”；堆石料厚度约1m，约为粘土、反滤层、过渡料厚度的3倍，因此，每填筑碾压1层堆石料，可以为3层粘土、反滤层、过渡料提供施工作业面。过渡料设计宽度较小、且更容易出现离析现象；在其左右两侧的反滤料、堆石料都碾压完成之后，形成过渡料“预留U型沟槽”，进而把提前洒水喷料好的过渡料卸在“预留U型沟槽”内，再使用液压反铲就地翻拌出现离析的过渡料部位，确保过渡料级配均匀、无明显离析现象后，方可进行碾压。

[0046] 3.6将第一过渡部3卸在第一堆石部4与第一反滤部2之间的“U型沟槽”中；将第二过渡部3a卸在第二堆石部4a与粘土部1之间的“U型沟槽”中；过渡料每层施工厚度，与粘土料、反滤料齐平。

[0047] 3.7按以上施工工序循环，施工至坝顶。坝顶结构施工按照道路施工标准与工艺执行。

[0048] 综上所述，本发明提出了一种基于BIM技术的过渡坝的施工方法，解决了现有技术没有提出从均质土坝向心墙坝过渡的过渡坝的施工方法的问题。

[0049] 作为一个优选的实施例，所述第一堆石部4的中上部在迎水面留有凹槽，所述凹槽被抛石部5充满；迎水面由抛石部5及其下部的第一堆石部4组成；在过渡坝的中上层施工中，根据标记出的部位边界铺设第一堆石部4时，在迎水面预留出凹槽，再在凹槽处填满抛石部5；抛石部5施工完成后，抛石部5及其下部的第一堆石部4共同组成过渡坝的迎水面。

[0050] 在本实施例中，应根据过渡坝三维实体模型及抛石体结构三维坐标集，在上游侧测量放线预留出抛石料的位置。上游抛石料不需要与粘土料、反滤料、过渡料齐平施工，但是抛石料与相邻堆石料的高程不应超过3m。当堆石料高程超过抛石料2m至3m时，应及时启动抛石料施工。采用液压反铲在上游边坡上摆铺400‑800mm的块石，并通过调整块石位置与角度，使得块石之间的边尽可能靠拢，减少块石之间的缝隙，还应保证施工完成的抛石料外侧整体线型规则平整。

[0051] 作为一个优选的实施例，过渡坝坝顶由第一过渡部3的顶部、第一反滤部2的顶部、粘土部1的顶部、第二过渡部3a的顶部共同组成；所述过渡坝坝顶上方水平铺设有路面层6；在过渡坝的中上层施工中，第一过渡部3的顶部、第一反滤部2的顶部、粘土部1的顶部、第二过渡部3a的顶部共同组成了过渡坝的坝顶；坝顶施工完成后，在其上方再铺设路面层6。

[0052] 在本实施例中，通过在过渡坝坝顶上方水平铺设有路面层6，使得人员能在过渡坝坝顶上更加安全地行走，从而更好地作业。

[0053] 作为一个优选的实施例，还包括，第一反滤部2、第二反滤部2a、第三反滤部2b在运至施工作业面之前，提前洒水焖料，装车前使用装载机提前翻料；第一堆石部4、第二堆石部4a在装运时，使用液压反铲选料。

[0054] 在本实施例中，反滤料应在运至施工作业面之前，提前在洒水焖料，每次装车前应使用装载机提前翻料，确保装车的反滤料级配均匀、不出现离析现象。堆石料在装运时，应使用液压反铲选料，确保每一铲装车的材料都包括大、中、细料；堆石料卸载施工作业面、推平之后，会出现具备大粒径石料集中的部位，应采用反铲挖出、并与周边的细料掺配均匀后回填；只有在确保所有推平的堆石料级配都呈现均匀、不出现明显离析的情况下，方可进行洒水、碾压的施工环节。

[0055] 作为一个优选的实施例，在过渡坝施工前对过渡坝的各种材料进行一系列的碾压试验。

[0056] 在本实施例中，粘土料，松铺厚度0.4m，采用20t凸块碾碾压，往返碾压遍数为5遍，‑5渗透系数不大于10 cm/s，压实度应≥98%。0‑20mm反滤料，松铺厚度0.4m，采用20t平面振动碾碾压，往返碾压遍数为4遍，渗透系数不大于10‑3cm/s，相对密度＞0.75。0‑200mm过渡料，松铺厚度0.4m，采用20t平面振动碾碾压，往返碾压遍数为4遍，渗透系数不大于10‑2cm/s，孔隙率≤22%。0‑600mm堆石料，松铺厚度1.0m，采用20t平面振动碾碾压，往返碾压遍数为4遍，渗透系数不大于10‑1cm/s，孔隙率≤22%。400‑800mm抛石料，采用液压反铲就位，对缝摆放均匀、平整。

[0057] 作为一个优选的实施例，过渡坝施工中，按纵向5m断面来测量过渡坝坡脚、边坡与坝顶，确保过渡坝的体型满足设计要求。

[0058] 在本实施例中，根据过渡坝三维实体模型及体型三维坐标集，按5m断面进行测量过渡坝坡脚、边坡、平台与坝顶，确保过渡坝三维空间渐变的体型满足设计要求。

[0059] 本发明描述中出现的“连接”、“固定”、“对接”，可以是固定连接、加工成型、焊接，也可以机械连接，具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0060] 本发明描述中，出现的术语“内”、“上”、“下”、“端”、“侧”、“外”等，其所指示的方位或位置关系仅为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的特定的方位，因此并不能理解为对本发明的限制。

[0061] 最后应说明的是：以上各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所描述的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。