BIM在施工進度管理中應(yīng)用的探究＊

李智璞 邳建亞 焦亮 石燁佳 胡俊

（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）

0.引言

近些年以來，城市化進程不斷加快，建筑行業(yè)的發(fā)展勢頭也越來越旺。一個項目的建設(shè)周期長且施工復(fù)雜，在實際管理過程之中會面臨各種困難，導(dǎo)致管理效率低等情況。然而，BIM技術(shù)和計算器進行有效結(jié)合，利用計算機強大的功能進行建模，讓工程師更加直觀地了解到各項施工內(nèi)容，能夠最大程度地對各項工程進度以及具體步驟進行調(diào)節(jié)和控制。

1.工程概況以及BIM技術(shù)分析

信江八字嘴航電樞紐位于江西省余干縣，距上游八字嘴分岔口約900m，上距界牌樞紐約50km，以航運為主，兼有發(fā)電等綜合利用工程，是江西省大型水利樞紐工程之一。該工程建設(shè)規(guī)模為：正常蓄水位為18m，通航標(biāo)準(zhǔn)按內(nèi)河三級航道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，III級船閘2座，虎山嘴閘室有效尺度為180m×23m×4.5m（有效長度×寬度×檻上水深），貊皮嶺閘室有效尺度為180m×23m×3.5m（有效長度×寬度×檻上水深）；徑流式電站2座，虎山嘴電站裝機容量為5.6MW，貊皮嶺電站裝機容量為7.0MW，總裝機容量12.6MW。

樞紐施工總體部署及關(guān)鍵節(jié)點對施工的重要性不言而喻，工程施工周期長，而樞紐工程只能在枯水期進行施工，對于工期要求非?？量?，工期延誤造成的經(jīng)濟損失和社會負面影響較大。對樞紐施工總體部署及關(guān)鍵節(jié)點進行BIM推演及仿真技術(shù)研究，虛擬建造航電樞紐工程，包括導(dǎo)流明渠、圍堰、船閘、泄水閘、發(fā)電廠房等主體結(jié)構(gòu)建造，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計文件中的問題，對施工中總體上的部署和關(guān)鍵節(jié)點推演，從整體到局部把控工程，優(yōu)化施工方案，保證航電樞紐工程的施工質(zhì)量、安全、進度，具有重要的工程意義。

BIM技術(shù)是集計算機系統(tǒng)而構(gòu)成的三維建筑模型，這套模型綜合整個航運樞紐工程項目建設(shè)的所有信息，以及項目建設(shè)的全過程，能夠為施工者提供一個更加直觀的可視平臺。除此之外，BIM技術(shù)基于計算機系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬模型，包含了其所有的數(shù)據(jù)和項目組織行為，因此，這項技術(shù)能夠最大程度地調(diào)動此項航運樞紐工程項目部門的協(xié)同作用。通過動態(tài)數(shù)據(jù)獲知每個階段的施工信息，相關(guān)工程技術(shù)人員就能夠根據(jù)這些數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確的模型[1]。

2.現(xiàn)階段BIM航運樞紐工程面臨的挑戰(zhàn)

航運樞紐工程是一個在復(fù)雜地理環(huán)境下作業(yè)的大型專業(yè)性建設(shè)工程項目。該工程存在以下挑戰(zhàn)：

2.1 地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度極大

工程所處地質(zhì)條件、工程結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，主要建筑物包含擋水建筑物、泄水建筑物、發(fā)電廠房、通航建筑物等，涉及專業(yè)眾多，傳統(tǒng)二維施工設(shè)計文件復(fù)雜，專業(yè)性強，對現(xiàn)場施工人員的專業(yè)水平要求較高。

2.2 土石方工程多，工程量計算困難

該工程土石方工程量大，土方變更多。對土石方斷層帶、破碎帶現(xiàn)場確認存在巨大的不確定性，并且隨著季節(jié)和水位的變化等，諸多隱蔽工程都將成為難點。

2.3 工程工期緊、外界關(guān)注度高、社會影響力大

工程期間須完成導(dǎo)流明渠、圍堰、船閘、泄水閘、發(fā)電廠房等主體結(jié)構(gòu)與機械設(shè)備安裝、調(diào)試工作，工期緊、施工風(fēng)險高。本工程作為實現(xiàn)2020年信江三級航道通航的關(guān)鍵項目，外界關(guān)注度高，社會影響力大。

3.運用BIM技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 可視性

在航運樞紐工程之中使用BIM技術(shù)，從計算機網(wǎng)絡(luò)平臺上給相關(guān)技術(shù)人員提供一個完全透明的信息模型，可以有效地解決實際施工過程中遇到的諸多難題。使用該項技術(shù)運用于實際的施工過程之中，施工人員能夠更加直觀的看到施工進展和效果圖，就不會再依賴于大腦的想象，使得所有的工程設(shè)計也更加方便、簡單、直觀[2]。

3.2 可視化帶來的模擬性

模擬性是BIM技術(shù)的一大顯著特點，可以將整個航運樞紐工程的各大要素、基本形態(tài)用電腦模擬出來，展示給工作人員觀看。在施工之前，將所有的圖形元素、時間信息、空間信息有效地整合在一起，以一個4D模型呈現(xiàn)出來。在實際施工的過程中，通過不同角度、不同方向、不同層次展示施工過程的具體進展，可提前為施工的技術(shù)、商務(wù)以及生產(chǎn)等活動提供數(shù)據(jù)支持和核算，有利于及時發(fā)現(xiàn)可能存在的潛在漏洞，最大程度地合理使用建筑資源，優(yōu)化工期，保證整個工程項目穩(wěn)定且順利進展[3]。

3.3 擁有更強的協(xié)調(diào)性

在航運樞紐工程中使用BIM技術(shù)，可以有效地調(diào)動各個部門之間的協(xié)調(diào)關(guān)系，使其發(fā)揮部門職能，有效地結(jié)合在一起，達到1+1＞2的效果，對施工中遇到的難題及時調(diào)動相關(guān)的技術(shù)人員，運用BIM模型數(shù)據(jù)進行詳細分析，并找出解決的有效途徑。但是，如果只是采用傳統(tǒng)的二維圖紙，大量的圖紙很容易讓人忽視其中存在的一些細節(jié)問題，這就是BIM技術(shù)和傳統(tǒng)圖二維圖紙所存在的差異[4]。

3.4 BIM技術(shù)對工程施工進度控制的應(yīng)用

在航運樞紐工程施工過程中，對各大部門工程進展過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行實時跟蹤，將進度計劃作為目標(biāo)值，對每個階段的工程進行技術(shù)把控，實時比對相應(yīng)數(shù)據(jù)。3D模型結(jié)合時間信息能夠快速構(gòu)建信息體系并生成工程進度目標(biāo)值，讓工作人員對數(shù)據(jù)進行對比以及追蹤和檢查[5]。若在這個過程中發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)存在一定程度的偏差，可利用這項技術(shù)對該數(shù)據(jù)進行實時檢測，分析出偏差的主要原因，加以動態(tài)控制和維護目標(biāo)計劃，保障整個工程體系順利穩(wěn)定實行，達到預(yù)期目標(biāo)。結(jié)合工程的期限進展程度、在施工過程中投入的相關(guān)材料等資源的利用程度，對整體投入的資金成本進行綜合性分析，并根據(jù)工程的實際情況劃分整個流水階段。這項技術(shù)能夠解決很多技術(shù)上的難題，但是需要相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)該項技術(shù)所提供的數(shù)據(jù)不斷地檢查和糾編，這是一個發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程[6]。

3.5 軟件的應(yīng)用和建筑信息模型的建立

BIM在進行運用的過程中只需要用到AutoCAD、project、Revit、BIM5D、TeklaStructures 等軟件[7]。

若想把BIM技術(shù)有效地運用到進度管理工作中，就要構(gòu)建建筑模型，因為在整個進度管理過程中都會圍繞構(gòu)建的模型來進行。當(dāng)模型構(gòu)建完成之后，由對應(yīng)的工作人員對模型進行數(shù)據(jù)輸入和管理。

4.進程計劃編制

進程計劃是把施工過程中所涉及的所有工作項目、工作程序進行科學(xué)分解，然后再按照相應(yīng)的工作計劃來開展，包括開始時間、持續(xù)時間、完成時間以及對相互之間的銜接關(guān)系編制作業(yè)。

進程計劃主要指的是具體到整個施工單位的施工過程、邏輯順序以及工程的各個階段和環(huán)節(jié)，然后按照階段順序以及環(huán)節(jié)順序之間所需要消耗的時間編制而成的進程計劃。

5.基于BIM的建筑施工進度的有效管理

5.1 基于BIM技術(shù)的工程項目施工進度模型構(gòu)建

每一項工程在實際施工過程中都會面臨著各種各樣的問題，工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果沒有一個有效的技術(shù)作為支持，施工的效率就會大大降低。BIM技術(shù)運用到實際工程建設(shè)之中，通過數(shù)據(jù)輸入模型中，再結(jié)合實際的工程項目情況建立模型，可按照結(jié)構(gòu)模型-建筑模型-管線模型的順序進行。模型的建設(shè)其實是完全按照在施工過程之前所設(shè)計出來的施工圖紙進行復(fù)盤，為了能夠最大程度地提高整體的精準(zhǔn)度和準(zhǔn)確性，必須按照專業(yè)分成不同的小組對模型進行建設(shè)。為了防止后期模型組合可能會存在的一些技術(shù)困難，在實際模型建造的過程之中，一定要按照模型對應(yīng)的專業(yè)名稱命名，然后通過建筑模型軟件內(nèi)部的相關(guān)功能進行匹配和關(guān)聯(lián)。當(dāng)模型建設(shè)完畢之后，可以有效地觀看到整體施工工程進程的實際情況，借助平臺整理信息對施工的每一個項目進度規(guī)劃進行整理和完善，擇優(yōu)而選。

5.2 基于BIM技術(shù)工程項目施工組織優(yōu)化

對工程進度管理的傳統(tǒng)模式有十分顯著的缺陷，那個時間段沒有計算機系統(tǒng)作為支持的，難以有效地對施工進度的動態(tài)變化進行實時有效的審查，不能對其中的細節(jié)進行清晰描述，各大施工組織也難以有效執(zhí)行各項工作。而現(xiàn)代化的工程進度管理模式中，在布置是布置吊塔時，可以借助BIM技術(shù)可視化特性和仿真性進行虛擬模型構(gòu)建，然后在這個虛擬環(huán)境中不斷地進行施工工作的模擬，尋找可能會出現(xiàn)的錯誤之處和漏洞之處，記住這項技術(shù)將施工方案和施工進度設(shè)計相銜接，而相關(guān)的工程人員也可以根據(jù)這項技術(shù)能夠有效地將施工現(xiàn)場的相關(guān)工作完全模擬出來，通過對吊塔模型的參數(shù)調(diào)整詳細地分析吊塔模型在運行過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并進行記錄，觀察期運行的臨界點，可以在模型之上印證相關(guān)措施是否能夠有效地進行，如果可以，就可以在實際的施工之中使用，如果不可以，就找到產(chǎn)生原因的所在之處，將其解決，再次進行。

5.3 基于BIM技術(shù)的工程項目施工進度偏差分析

在工程項目的具體實施階段，根據(jù)工程項目開展的進度情況對其進行數(shù)據(jù)追蹤，并將進度計劃作為目標(biāo)值，借助BIM技術(shù)對每一個工程的工序各個階段進行有效把控，是提前還是滯后，能夠有效掌控好整個工程大進展情況，比對實際進度與目標(biāo)值。3D模型結(jié)合時間維度能夠有效地反映出在實際施工階段過程之中人工投入的成本、材料使用的費用、機械損耗的情況都有具體的分析，通過每個工作量的不同情況，再結(jié)合每個員工的工作情況，有效地分析出影響關(guān)鍵路線的主要因素。結(jié)合工作的周期、資源的利用以及成本的投入進行綜合的分析，調(diào)整劃分，并借助軟件對施工的進度數(shù)據(jù)進行調(diào)整，最大程度地提高整體工程施工的工作效率。

5.4 基于BIM技術(shù)的工程項目施工進度模擬

對于一些工程結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、工序繁重的工程項目，借助BIM技術(shù)對不同施工方案進行對應(yīng)的模擬，系統(tǒng)會自動分析不同方案對整個工程最終所呈現(xiàn)的效果好壞，進行反復(fù)模擬和改進，再結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況找出方案之中具體部分可能會存在的沖突之處，進行對應(yīng)的優(yōu)化和調(diào)整，驗證該套方案是否能夠符合實際施工的具體要求，避免了施工過程中因為各種意外因素而導(dǎo)致的損失，在提高整體施工管理效率的過程中，也能夠?qū)κ┕さ倪M度進行整體優(yōu)化。運用BIM技術(shù)比較典型的工程，比如上海中心大廈，將時間信息和空間信息有效地整合在一起，建立模型，然后再結(jié)合施工進度過程之中的重點問題和難點問題進行綜合分析，尋找其中可能存在的問題，同時也能夠更加直觀和精準(zhǔn)地把整體工程建筑的實際情況反饋給相關(guān)的技術(shù)人員，能夠?qū)@些情況進行實時的數(shù)據(jù)追蹤和分析工程進展的實際狀態(tài)，讓技術(shù)人員有效地分析其中可能影響進度的主要因素，制訂相應(yīng)的應(yīng)對措施來降低工程成本的投入，縮短工期的建造期限，提高整體的工程質(zhì)量。

6.結(jié)語

對于如今的建筑工程領(lǐng)域來說，把握好整體工程的進度對整體的效益比有著十分重要的作用，也是如今工程領(lǐng)域必不可少的重要因素。相關(guān)技術(shù)人員在利用BIM技術(shù)的過程中可以準(zhǔn)確地對每一個施工的設(shè)計部分進行把控，除此之外，還能夠有效地尋找出其中存在的一些潛在問題，并針對這些問題存在的原因提供相應(yīng)的解決措施，提高整體工程的施工質(zhì)量，縮短了施工工期，也減少了成本的投入。所以，BIM技術(shù)合理地運用到整個施工計劃過程中，能夠為整個工程建筑的順利完成提供充分的技術(shù)保障，既省錢、省時，又省力和提質(zhì)。