基于BIM技術、綠色理念和規(guī)則推理的公路施工進度計劃編排優(yōu)化

蔣梓明

(湖南建工集團 裝飾工程有限公司，長沙 410004)

在全球化進程愈演愈烈的今天，綠色環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展理念已經深入人心，這就要求在公路項目的設計和建設中在保質保量的同時，還要通過科學的方法將綠色理念應用于公路項目的各個環(huán)節(jié)。公路施工進度計劃是公路項目中最為重要的一環(huán)，是提高工程質量、降低成本、縮短工期等的保證[1-3]。目前公路項目施工進度管理主要是結合項目主要負責人以及次級負責人根據自己的工作經驗，并依托前期的二維設計圖紙、人員配置等資料，使用“烏托邦”式方法對公路工程編制項目進度表。這種項目進度管理計劃無法做到信息集成，只能做到二維層面的展示，進度計劃與設計模型處于孤島狀態(tài)，計劃和模型之間的信息無法互通。而由BIM技術其固有的優(yōu)異性能，諸如信息交互快、集成度高等優(yōu)點，通過規(guī)則推理的公路施工進度計劃的編排優(yōu)化，打破公路工程領域的傳統(tǒng)管理模式，推動管理結構改革進程，進而提高公路工程整體管理水平。

劉本奎等[4]以天津市平安泰達金融中心項目為例，結合實際工作經驗，詳細闡述了該項目的計劃編排方法、計劃各個環(huán)節(jié)的工程意義以及實施過程中影響進度執(zhí)行的因素和解決措施。通過分析項目中重要的管控點，結合各領域的專業(yè)知識對項目結構、裝修、幕墻間的銜接關系，做到了履約為先、降本增效。但是劉本奎等的研究工作僅僅是對傳統(tǒng)施工進度管理控制模式的優(yōu)化和精煉，并沒有做到對于工程項目各個環(huán)節(jié)之間，特別是施工各個階段的信息集成與統(tǒng)一。

蔣綺琛等[5]結合實際施工情況，基于BIM技術，對施工過程中的施工進度計劃管理要素進行分析、提取，構建網絡架構，解決施工進度控制中的信息獲取及諸多專業(yè)問題之間的協(xié)調溝通，通過事前控制、事中控制、事后控制等手段涵蓋項目全過程。蔣綺琛等基于BIM技術，精煉傳統(tǒng)施工進度管控方法，推動了項目管理的改革，提升了管理人員對項目施工進度安排的合理性。

1 BIM技術量化、分解施工活動

公路工程項目建設進度計劃的編排本質上是對公路工程項目施工活動的量化、分解、組織和串聯(lián)。因此，對項目施工活動的量化、分解是編輯施工進度計劃的必要前提，而具體項目施工活動的量化分解主要是通過之前項目的施工經驗或者是非應用目的分類體系，如工程量分類、工程定額分類等，而不是通過建設項目信息分類標準[6-8]。

目前，國內工程項目信息分類主要通過工程量清單、工程定額進行分類，缺乏信息集成和信息互通，且應用目的不一，分類劃分過于粗糙，不足以支持詳細的公路工程項目的計劃。而基于BIM技術和國外建設項目信息分類體系，可以參數化公路施工過程中各個階段的工作量、工程量清單、工程定額等，并結合建設項目信息分類標準(目前主要采用IFC國際標準)和公路信息模型交付準則[9-10]，對公路工程項目施工活動的量化、分解(預處理)。

為此，本文根據施工進度計劃編排的實際需求，參考現有信息分類體系[11-13]，提出了適用于施工進度計劃自動生成的分解規(guī)則。具體如下：①通過對公路施工所涉及的專業(yè)分類。專業(yè)分類內容包括路基工程、路面工程、交通工程、隧道工程、橋涵工程等。由于不同專業(yè)的相關法規(guī)和標準有差異，導致公路施工各環(huán)節(jié)所需項目資源、項目進度計劃的細致程度以及評判標準不同。對于公路工程項目中路面工程，由于其占有整個公路工程項目資源較小，可以按照施工長度為單元進行分類，進而提高施工效率。②按公路施工活動分段。因受施工條件、資源以及環(huán)境的影響，為了貫徹綠色可持續(xù)發(fā)展理念，采用分段公路施工進行。③按公路施工方法分類。由于不同的公路施工方案采用的施工工藝、施工順序以及施工方法不同，而不同的施工方案主旨也不一樣，因此需基于綠色可持續(xù)發(fā)展理念[14-16]，按施工方法進行分類。

公路工程項目的施工活動分解結構如圖1所示。

圖1 公路工程項目的施工活動分解結構

2 BIM技術規(guī)則推理公路施工計劃

通過BIM技術強大的信息集成能力，結合GIS或激光掃描技術等輔助手段對公路施工前后的數據收集并整理[17-19]。再根據工程進程的實際情況，對構建的4D BIM模型調整，從而生成出最新的、最佳的施工計劃以及施工所需的設計資料(如模型各構件的設計形狀和表達精度)，進而減少了調整施工的重復工作?；贐IM技術及相關輔助手段的公路施工計劃進度生成流程如圖2所示，公路BIM模型族群精細程度與幾何表達精度見表1。

圖2 基于BIM技術及相關輔助手段的公路施工計劃進度生成流程

表1 公路BIM模型族群精細程度與幾何表達精度

3 案例分析

本文以某公路工程的某時段的路面工程(商業(yè)街非機動車道鋪裝工程)為例，分析上述通過BIM技術自動生成施工進度計劃方法的有效性和可調性。該工程為商業(yè)街非機動車道鋪裝工程，工程材料采用白麻花崗巖、灰麻花崗巖、米白色通體磚、淺灰色通體磚、米黃色通體磚和棕色通體磚，其設計圖如圖3所示。

圖3 路面工程設計圖

由于采用圖3中所設計的路面在施工過程中發(fā)現相關設計圖與實際不符，設計的形式過于單一。為了調整路面工程的設計圖(圖3)，在BIM軟件中選取圖3邊界、構建原始BIM模型，并將相關信息(IFC格式)導入到BIM中去。通過Dynamo參數化公路施工各類指標，對初始BIM模型進行調整(將部分通體磚顏色進行修改)。進而生成新的設計圖(圖4)和施工計劃(表2)。

圖4 基于BIM技術的路面工程設計修改圖

表2 商業(yè)街非機動車道鋪裝工程定額及工日/工時轉化

4 結論

基于BIM技術量化、分解施工活動，并使用邏輯推理和規(guī)則約束在BIM軟件中將綠色、可持續(xù)發(fā)展理念注入施工進度計劃，并自動編排。首先使用GIS的手段采集數據，然后將原始數據改成IFC格式并轉入BIM模型中，進而實現施工基本活動的分解?；谶壿嫾s束等關系，參數化公路工程施工過程中各項指標，推理公路施工順序，進而自動生成公路工程施工的進度計劃。