公路施工進(jìn)度管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究

宋會(huì)民

（高邑縣公路管理站，河北石家莊 051330）

0 引言

BIM是建筑信息模型的簡稱，具體是指將施工進(jìn)度及其他與項(xiàng)目有關(guān)的信息包含在一個(gè)三維模型中。隨著BIM技術(shù)的快速發(fā)展，使其內(nèi)涵發(fā)生改變，現(xiàn)已成為一種高效的信息管理模式，在工程信息處理方面的作用日益凸顯。公路工程具有點(diǎn)多、線長、面廣等特點(diǎn)，施工過程中會(huì)產(chǎn)生大量信息，利用這些信息，依托BIM技術(shù)，可提高公路施工進(jìn)度管理水平。本文對(duì)公路施工進(jìn)度管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用展開研究。

1 工程概況

某公路改線工程全長29.5km，按照一級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，采用雙向六車道，行車時(shí)速為80km/h。該公路沿線上有數(shù)座橋梁和隧道。根據(jù)合同約定，工程計(jì)劃工期為36個(gè)月，主要工程量包括公路路基和瀝青混凝土、橋隧等。本項(xiàng)目涵蓋的分部分項(xiàng)工程相對(duì)較多，為在限定時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量完工，必須做好進(jìn)度管理工作。經(jīng)項(xiàng)目部研究后，決定在施工進(jìn)度管理中運(yùn)用先進(jìn)的BIM技術(shù)。

2 公路施工進(jìn)度管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建BIM進(jìn)度管理體系

在應(yīng)用BIM技術(shù)開展公路施工進(jìn)度管理的過程中，要使BIM貫穿于項(xiàng)目全生命周期內(nèi)。從當(dāng)前的情況來看，公路施工進(jìn)度管理中傳遞著大量與工程建設(shè)相關(guān)的信息，而BIM作為信息管理技術(shù)，能夠?qū)こ讨挟a(chǎn)生的這部分信息高效管理，達(dá)到控制施工進(jìn)度的目標(biāo)，保證工程在限定時(shí)間內(nèi)完工。為使BIM技術(shù)在進(jìn)度管理中的作用得以全面發(fā)揮，要依托BIM構(gòu)建一個(gè)科學(xué)的進(jìn)度管理體系，運(yùn)用相關(guān)軟件，對(duì)公路施工進(jìn)度管理流程加以改進(jìn)并完善，借此來增強(qiáng)進(jìn)度偏差糾正的時(shí)效性，通過進(jìn)度管理促進(jìn)項(xiàng)目整體管理水平的提升。

2.1.1 創(chuàng)建信息平臺(tái)

（1）利用先進(jìn)的無人機(jī)技術(shù)，在施工現(xiàn)場(chǎng)上方以航拍的方式記錄相關(guān)情況，隨后將現(xiàn)場(chǎng)的地形數(shù)據(jù)輸入GIS中，由此能夠快速得到各種地形工程量，如路基的土石方量等。無法通過無人機(jī)航拍獲取的工程量，如瀝青混凝土鋪筑量、管涵安裝量等，可以借助智能終端采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳給BIM平臺(tái)[1]。通過上述方法收集施工信息，能夠使信息收集效率得到進(jìn)一步提升。

（2）BIM技術(shù)最為突出的特點(diǎn)是可視化，為實(shí)現(xiàn)公路施工進(jìn)度控制可視化的目標(biāo)，可在現(xiàn)場(chǎng)加裝監(jiān)控及掃描設(shè)備，結(jié)合GIS系統(tǒng)和終端設(shè)備，收集與施工進(jìn)度有關(guān)的數(shù)據(jù)，并用無人機(jī)航拍地形、土方量等重要數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳給控制中心，為BIM信息管理平臺(tái)的創(chuàng)建提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。

2.1.2 建立4D模型

為使BIM施工進(jìn)度管理模型能夠更好地在工程項(xiàng)目中應(yīng)用，需要建立4D模型[2]，具體方法如下：

（1）通過分析對(duì)比常用建模軟件的特點(diǎn)后，選用Civil 3D創(chuàng)建公路三維立體模型[3]。在模型的創(chuàng)建過程中，要獲取相關(guān)的地形數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可由現(xiàn)場(chǎng)勘查獲得，現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境可利用無人機(jī)航拍獲取。

（2）將獲取的地面高程數(shù)據(jù)創(chuàng)建為DEM文件后，導(dǎo)入Civil 3D軟件中，該軟件能夠借助三角曲面完成地面高程分析；隨后選用Project軟件[4]，制定公路施工進(jìn)度甘特圖，完成數(shù)據(jù)添加后，能夠使進(jìn)度的對(duì)比分析更加直觀、

（3）將公路3D模型及施工進(jìn)度的相關(guān)數(shù)據(jù)，全部導(dǎo)入到Navisworks平臺(tái)中[5]，完成4D模型的創(chuàng)建，這樣便可模擬公路施工工序，實(shí)現(xiàn)各工序的進(jìn)度預(yù)測(cè)，掌握施工動(dòng)態(tài)，為方案優(yōu)化、影響因素消除以及進(jìn)度計(jì)劃的執(zhí)行等提供支撐。

2.2 基于BIM的進(jìn)度管理

2.2.1 編制進(jìn)度計(jì)劃

本工程中，分項(xiàng)工程量相對(duì)較大，不僅如此，施工區(qū)域的跨度也比較大，作業(yè)環(huán)境常會(huì)發(fā)生改變，會(huì)受到自然條件的影響，由此使得施工進(jìn)度的編制成為動(dòng)態(tài)過程。為確保編制的進(jìn)度計(jì)劃合理可行，并且能夠滿足施工進(jìn)度管理需要，在應(yīng)用BIM開展進(jìn)度管理工作時(shí)，引入LPS（末位計(jì)劃者系統(tǒng)），以項(xiàng)目實(shí)施中資源的約束作為進(jìn)度計(jì)劃編制的重點(diǎn)考慮因素，按實(shí)際施工進(jìn)度對(duì)計(jì)劃作出適當(dāng)調(diào)整。施工進(jìn)度計(jì)劃編制中，采用多層計(jì)劃體系，具體包括：總進(jìn)度計(jì)劃、前瞻計(jì)劃以及周計(jì)劃。其中總計(jì)劃是整個(gè)工程施工進(jìn)度的總體控制計(jì)劃，主要是各分部工程的完工時(shí)間，該計(jì)劃由項(xiàng)目經(jīng)理、總工程師以及相關(guān)人員共同編制；前瞻計(jì)劃歸屬于控制性計(jì)劃的范疇，編制該計(jì)劃時(shí)，可以利用BIM平臺(tái)收集相關(guān)信息，并依據(jù)周計(jì)劃的實(shí)施加以調(diào)整；周計(jì)劃即施工計(jì)劃，依托前瞻計(jì)劃制定，以機(jī)械調(diào)配、人員安排為主，利用BIM預(yù)測(cè)進(jìn)度計(jì)劃的完成度，并模擬施工，找出難度大、耗時(shí)長的工序加以優(yōu)化，促進(jìn)施工效率的提升，達(dá)到加快進(jìn)度的目標(biāo)[6]。

2.2.2 優(yōu)化進(jìn)度計(jì)劃

對(duì)于編制完成的施工進(jìn)度計(jì)劃，可以運(yùn)用4D模型調(diào)整計(jì)劃，使計(jì)劃達(dá)到最優(yōu)。具體做法如下：依托BIM平臺(tái)模擬施工，并對(duì)進(jìn)度計(jì)劃中各工序時(shí)間搭配的合理性加以分析，根據(jù)進(jìn)度預(yù)測(cè)模型，找出施工影響因素，完成進(jìn)度預(yù)測(cè)；對(duì)各項(xiàng)施工任務(wù)的銜接關(guān)系作出適當(dāng)調(diào)整，確保任務(wù)能夠順暢銜接，避免因斷檔問題的產(chǎn)生而延誤工期；在施工進(jìn)度模擬中，通過可視化，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，保證進(jìn)度目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)[7]。借助BIM技術(shù)的可視化特點(diǎn)，可從多個(gè)角度控制進(jìn)度目標(biāo)，使工程在規(guī)定的期限內(nèi)完工。

2.2.3 進(jìn)度監(jiān)測(cè)

依托BIM平臺(tái)能夠利用監(jiān)測(cè)資料、工程數(shù)據(jù)等信息，通過GIS數(shù)據(jù)分析，對(duì)工程進(jìn)度實(shí)時(shí)跟蹤，具體如下：借助BIM的可視化功能，展示進(jìn)度形象，相關(guān)人員可從平臺(tái)中直觀看到工程建設(shè)的進(jìn)度形象，并根據(jù)4D模型模擬施工進(jìn)度，以便進(jìn)一步了解進(jìn)度情況；在4D模型進(jìn)度分析與計(jì)算的基礎(chǔ)上，按照工程量和成本，生成相關(guān)圖表、曲線，由此可在量化指標(biāo)中完成進(jìn)度跟蹤監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度管理目標(biāo)。

2.2.4 進(jìn)度偏差分析

BIM施工進(jìn)度管理模型能夠從不同的角度分析進(jìn)度偏差，找出偏差形成的原因，為偏差糾正提供詳實(shí)可靠的依據(jù)。

（1）以時(shí)間作為進(jìn)度分析的主要依據(jù)，用進(jìn)度計(jì)劃與施工網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)比分析，隨后依托4D模型實(shí)現(xiàn)進(jìn)度偏差可視化。在BIM平臺(tái)中，通過不同的顏色展示計(jì)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度，生成進(jìn)度跟蹤圖表，對(duì)施工進(jìn)度偏差產(chǎn)生的原因進(jìn)行定量分析。

（2）分析資源的分配情況，根據(jù)BIM平臺(tái)收集到的相關(guān)信息，對(duì)比資源分配量，看分配是否合理。BIM施工進(jìn)度管理模型在進(jìn)度跟蹤的過程中，會(huì)自行生成曲線及直方圖，可直接對(duì)比計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度之間在工時(shí)方面存在的差異。通過對(duì)資源利用率的分析，調(diào)整資源分配[8]。

2.2.5 進(jìn)度偏差糾正

公路施工過程中，當(dāng)影響進(jìn)度的因素達(dá)到一定程度時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致無法按照預(yù)先編制好的計(jì)劃完工，不但造成工期延誤，還可能使費(fèi)用超支。對(duì)此，可利用BIM施工進(jìn)度管理模型糾正進(jìn)度偏差，使工程能夠按照計(jì)劃時(shí)間順利完成。當(dāng)實(shí)際與計(jì)劃進(jìn)度之間存在較大偏差時(shí)，要對(duì)目標(biāo)計(jì)劃加以調(diào)整，在這一過程中必須綜合考慮各種約束，如資源、環(huán)境、成本等。借助BIM平臺(tái)中的LPS系統(tǒng)，將靜態(tài)的進(jìn)度管理轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)管理的過程，加快各方的信息傳遞速度，通過查看BIM模型，直觀了解進(jìn)度情況，以此作為主要依據(jù)提出合理可行的偏差糾正方案及具體措施，據(jù)此對(duì)施工方案及計(jì)劃任務(wù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，減少時(shí)間，確保如期完工。

3 結(jié)語

公路施工進(jìn)度管理中，可對(duì)先進(jìn)的BIM技術(shù)加以合理運(yùn)用，在具體應(yīng)用時(shí)，除了要?jiǎng)?chuàng)建管理平臺(tái)之外，還要構(gòu)建相關(guān)模型，為進(jìn)度管理提供支撐。未來一段時(shí)間，應(yīng)加大BIM技術(shù)的研究力度，對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)逐步改進(jìn)和完善，使其更好地為公路工程服務(wù)。