4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)在施工管理中的應(yīng)用研究

浮羽

鄭州（東部）環(huán)保能源工程是河南省、鄭州市重點(diǎn)建設(shè)工程，該工程由鄭州公用事業(yè)投資發(fā)展集團(tuán)有限公司的子公司——鄭州東興環(huán)保能源有限公司投資建設(shè)。該工程占地約232畝，項(xiàng)目新建日處理能力為4000噸的生活垃圾焚燒發(fā)電廠，配套建設(shè)飛灰穩(wěn)定化處理工程、煙氣處理設(shè)施、滲濾液處理工程等;采用6條700噸/日的機(jī)械爐排爐焚煉金線，中溫400℃、中壓4MPa余熱鍋爐，配套3臺(tái)30MW汽輪發(fā)電機(jī)組，投產(chǎn)后年發(fā)電量近4億千瓦時(shí)，供熱能力約160萬平方米，是目前中國東部地區(qū)規(guī)模最大的垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目。

4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)可以將施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃和基于BIM技術(shù)所創(chuàng)建的3D模型鏈接而產(chǎn)生4D的施工進(jìn)度模擬，即利用施工模擬軟件對(duì)帶有工程信息的3D模型附加以時(shí)間的維度，通過WBS任務(wù)管理將信息模型以可視化建筑構(gòu)件的形象進(jìn)行虛擬建造，進(jìn)而顯示整個(gè)項(xiàng)目的建造過程。基于BIM技術(shù)的4D施工模擬技術(shù)應(yīng)用在項(xiàng)目施工階段的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）可實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的精確計(jì)劃，實(shí)時(shí)跟蹤工程項(xiàng)目的實(shí)際進(jìn)度，并通過計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行比較，及時(shí)分析偏差對(duì)工期的影響程度以及產(chǎn)生的原因，采取有效措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度的控制，保證項(xiàng)目能按時(shí)竣工。

（2）動(dòng)態(tài)地分配各種施工資源和場地，4D施工進(jìn)度模擬可以通過模擬整個(gè)項(xiàng)目的施工過程，有效地幫助項(xiàng)目管理者合理安排施工現(xiàn)場的資源配置和施工場地布置。

（3）優(yōu)化專項(xiàng)重要重大技術(shù)方案，對(duì)需要做專家論證的專項(xiàng)方案進(jìn)行篩選，并從中選出最優(yōu)方案進(jìn)行預(yù)演，通過模擬動(dòng)畫將細(xì)部重要節(jié)點(diǎn)立體顯示，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場可視化技術(shù)交底，使施工人員可以直觀地理解交底意圖。

創(chuàng)建參數(shù)化BIM模型

建筑的基本信息是通過建筑模型數(shù)字化表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)模型的建模精細(xì)度取決于預(yù)定的建模目的，建模目的不同決定了所建模型的不同特點(diǎn)和詳細(xì)程度。根據(jù)垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)際需求制定滿足模型應(yīng)用要求的建模深度標(biāo)準(zhǔn)。在施工階段，首先根據(jù)設(shè)計(jì)院提供CAD圖紙進(jìn)行翻模，建模的精細(xì)程度應(yīng)該滿足系統(tǒng)應(yīng)用的功能需求，確?，F(xiàn)場施工與模型一致。施工模型是建筑構(gòu)件詳細(xì)程度較高的模型，可直接表現(xiàn)建筑物不同系統(tǒng)構(gòu)件的細(xì)節(jié)信息，能夠更好地服務(wù)于建筑施工。為了進(jìn)行4D施工進(jìn)度模擬，施工模型中的建筑構(gòu)件對(duì)象需要與進(jìn)度計(jì)劃中的作業(yè)活動(dòng)相對(duì)應(yīng)而進(jìn)行細(xì)分。模型的細(xì)分和模擬過程密切相關(guān)，是進(jìn)行4D模擬的一個(gè)先決條件。例如，要進(jìn)行垃圾池混凝土澆筑的4D模擬，需要將此樓層混凝土構(gòu)件根據(jù)相應(yīng)的澆筑次序細(xì)分為混凝土柱、混凝土墻以及經(jīng)過劃分的樓板區(qū)段。根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，將細(xì)分后的模型構(gòu)件按次序裝配集成的過程就是能看到的4D模擬過程。

本項(xiàng)目建模任務(wù)主要包括卸料大廳、垃圾池、汽機(jī)廠房、主控室等全場模型，使用Bentley AECOsim Building Designer建模軟件對(duì)項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、建筑等部位進(jìn)行參數(shù)化模型的創(chuàng)建。

結(jié)構(gòu)模型 結(jié)構(gòu)模型一般包括梁、柱、板、剪力墻以及其他砼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)建模主要是按照先樁、基礎(chǔ)、基礎(chǔ)梁、柱、梁、板的順序進(jìn)行建模。為了方便后期組合參考引用結(jié)構(gòu)模型，建模的過程中構(gòu)件的命名需要按照規(guī)范統(tǒng)一格式命名，如施工區(qū)域+建筑名稱+結(jié)構(gòu)類型+標(biāo)準(zhǔn)層，使其一目了然，各構(gòu)件命名必須自始至終保持一致。

建筑模型 建筑建模主要包括樓梯創(chuàng)建、墻體建模和窗的放置等建筑構(gòu)件，各構(gòu)件編號(hào)及命名應(yīng)該按照規(guī)定的命名規(guī)范進(jìn)行命名，比如對(duì)墻體分為內(nèi)墻、外墻、剪力墻以及幕墻等。

創(chuàng)建4D施工進(jìn)度模擬

進(jìn)度計(jì)劃的編制與任務(wù)關(guān)聯(lián) 本項(xiàng)目進(jìn)度目標(biāo)WBS任務(wù)分解和細(xì)化參考鄭州（東部）環(huán)保能源工程主廠房建筑安裝工程及廠區(qū)道路工程施工進(jìn)度計(jì)劃二級(jí)網(wǎng)絡(luò)圖進(jìn)行編制，并以實(shí)現(xiàn)進(jìn)度目標(biāo)的里程碑事件的進(jìn)度目標(biāo)作為進(jìn)度控制的依據(jù)。施工進(jìn)度模擬的實(shí)現(xiàn)是通過WBS任務(wù)與參數(shù)化建筑模型鏈接來實(shí)施的，本項(xiàng)目使用 Synchro 4D施工進(jìn)度模擬軟件創(chuàng)建工程的施工任務(wù)，并設(shè)定好各工作任務(wù)之間的映射關(guān)系，軟件自動(dòng)生成甘特圖。進(jìn)度任務(wù)安排和建筑施工模型的構(gòu)件對(duì)象一一對(duì)應(yīng)，運(yùn)用Synchro軟件將細(xì)分的工作任務(wù)在4D進(jìn)度模擬中顯現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)建筑模型與施工任務(wù)、甘特圖的完全對(duì)接，整個(gè)進(jìn)度計(jì)劃就是4D模擬需要展示的全部內(nèi)容。

4D進(jìn)度模擬過程 4D進(jìn)度模擬是在制定的施工進(jìn)度計(jì)劃和建筑模型之間建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，并依據(jù)時(shí)間信息給定合理的施工次序使其在可視化環(huán)境中演示出來的過程。為了更好地展示模擬效果，可以為構(gòu)件的出現(xiàn)添加動(dòng)畫，設(shè)置顯現(xiàn)方式、顏色以及播放的時(shí)間長短等。施工進(jìn)度模擬的創(chuàng)建過程包括：

（1）將垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目全場施工任務(wù)進(jìn)行WBS任務(wù)分解和細(xì)分，創(chuàng)建符合施工次序的施工網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，以年、月、日為時(shí)間單位，軟件自動(dòng)生成工作任務(wù)結(jié)構(gòu)圖。

（2）將細(xì)分后的WBS任務(wù)關(guān)聯(lián)各個(gè)施工構(gòu)件模型，使進(jìn)度計(jì)劃與建筑構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，添加動(dòng)畫編輯器，使施工次序按照不同的時(shí)間間隔進(jìn)行正序的模擬或者是逆序的模擬，形象地反映整個(gè)施工的進(jìn)度。

（2）如果施工過程需要對(duì)進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行修改，軟件會(huì)隨著施工時(shí)間的更改，對(duì)工作任務(wù)窗格進(jìn)行更新，并即時(shí)更改當(dāng)前狀態(tài)和調(diào)整任務(wù)計(jì)劃。

（3）三維模型上的不同顏色代表不同工序，不同的施工部位可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)置構(gòu)件的顯現(xiàn)狀態(tài)，本項(xiàng)目在建的部位表現(xiàn)為綠色，建造完成以后綠色消失表現(xiàn)為建筑真實(shí)的顏色。4D施工進(jìn)度模擬應(yīng)用分析

在垃圾焚燒發(fā)電項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度管理的時(shí)候需要協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同施工能力，BIM技術(shù)作為建筑業(yè)的一場新革命，作用之一是提供協(xié)同管理工作平臺(tái)，在項(xiàng)目實(shí)施的過程中采用Bentley ProjectWise辦公協(xié)同平臺(tái)，對(duì)各參與方的海量BIM及圖檔信息進(jìn)行統(tǒng)一集中管理。

同時(shí)，BIM可視化、參數(shù)化、信息傳遞快捷等特點(diǎn)也會(huì)在全過程項(xiàng)目管理中得到體現(xiàn)?；贐IM技術(shù)的4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)在本項(xiàng)目上的應(yīng)用，其方法要點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）將4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)融入到現(xiàn)場施工管理中，將臨時(shí)措施融入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免現(xiàn)場返工;

（2）通過創(chuàng)建BIM模型進(jìn)行施工模擬，在不影響建筑效果的情況下，對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改優(yōu)化，減少或者消除施工難度大、施工技術(shù)要求高的節(jié)點(diǎn);

（3）充分考慮各專業(yè)施工的便捷性，減少交叉作業(yè)，降低運(yùn)作成本;

（4）落實(shí)圖紙和設(shè)備交付進(jìn)度，避免二次倒運(yùn)，影響工期;

（5）充分考慮施工部署及總體安排，施工時(shí)構(gòu)件的空間位置較難把握，合理安排施工機(jī)械的擺放，為施工工序轉(zhuǎn)換提供保障措施。

4D施工進(jìn)度模擬技術(shù)應(yīng)用在施工階段，可以在很大程度上解決由于項(xiàng)目設(shè)計(jì)復(fù)雜、工期緊張等帶來的項(xiàng)目施工管理方面的問題，有效提高了項(xiàng)目的溝通效率和管理水平。本項(xiàng)目是公司的BIM重點(diǎn)試點(diǎn)項(xiàng)目，下一步將深入探索BIM應(yīng)用模式，積累成功經(jīng)驗(yàn)，后期還將通過全專業(yè)BIM模型的創(chuàng)建，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行功能、系統(tǒng)等各方面的優(yōu)化和精細(xì)化管理，探索BIM技術(shù)與新管理模式的結(jié)合方式，為業(yè)內(nèi)提供可借鑒經(jīng)驗(yàn)。