BIM技術的水利工程施工進度控制方法研究

支銘偉，盧 林

(1.江蘇為行環境科技有限公司，江蘇 靖江 214500；2.江蘇神禹建設有限公司，江蘇 靖江 214500)

水利工程是產生水利經濟效益的基礎，水利工程的建設在合理利用水資源、生態環境保護以及防洪等方面起著決定性的作用，因此對于水利工程建設的關注程度在不斷提高。

傳統的水利工程施工進度控制方法，以繪制二維施工圖紙為基礎，通過虛擬現實技術設置三維水利施工進度模型，但由于該方法的整體性太強，無法調整局部施工進度，因此其控制效果并不理想。針對傳統控制方法的問題，提出基于BIM技術的水利工程施工進度控制方法。現階段水利工程建設項目施工十分復雜，而BIM技術作為現階段工程領域信息化的產物，可利用該技術構建水利工程的建筑信息模型，通過對該模型的局部調整實現全局優化，得到精準度更高的控制效果，實現綜合效益更好的施工進度控制。

該方法不僅加快了建設周期、節約了建設成本，同時也為今后現代化的水利工程施工提供更加完備的控制技術。

1 基于BIM技術的水利工程施工進度控制方法

1.1 設置分級化的施工進度信息管理模式

高質量的基本信息管理，是水利工程施工的重要依據，因此通過設置分級化的施工進度信息管理模式，將水利工程基本信息和施工進度信息按照一定條件進行分類，以增強施工進度控制的可靠性和針對性。分級化的信息管理模式是結合水利工程項目的技術特點、信息流及特征，來獲取由于原有水利工程信息管理模式的局限性從而設置的全新分級化管理條件。

已知水利王程施工建設面臨著各個方面的復雜特性，同時由于水利工程施工對相關信息需求極大，因此經過定量分析，將水利工程項目劃分為不同的施工階段，以此構成一個完整的生命周期，通過各階段逐步推進演化，獲取施工進度信息管理模式的條件。

根據水利工程的施工程序，將其生命周期劃分為決策階段、實施階段以及使用階段，圖1為一個水利工程施工項目的生命周期劃分示意圖。

圖1 水利工程項目生命周期劃分

根據圖1可知，水利工程施工項目具有建設信息量巨大、信息類型多元化、信息多源儲存分散以及動態性變化等特點。這些工程信息在決策的初始階段產生，并伴隨著階段的推進而不斷演化和更新。因此，根據圖1 的水利工程項目生命周期，將水利工程信息建設施工信息，設置為兩個階段的管理模式，見表1。

表1 水利工程信息分級化設置

按照表1中的劃分方式，將與水利建設施工工程相關信息進行分級化管理，保證所有施工數據都有一個穩定的獲取來源。根據設置分級化的施工進度信息管理模式，調整施工計劃偏差，優化施工進度控制效果。

1.2 調整施工計劃偏差完善施工項目模型

根據設置的分級化信息管理模式，建立施工項目三維模型，通過選擇最優控制方案，調整水利工程施工計劃偏差，實現對施工進度的優化控制。圖2是利用BIM技術建立的施工項目演化模型。

圖2 BIM技術設計的施工項目模型

根據圖2可知，項目演化模型根據變化的水利工程信息而不斷變化，并根據模型變化程度了解施工進度概況，通過選取最優控制方案，調整施工計劃中出現偏離的施工位置，實現施工進度控制優化。

根據施工進度概況，可知需要調整的施工進度包括施工總進度、施工二級進度、施工子周期進度以及施工日常進度。以BIM管理平臺為依托，對上述施工進度進行不同層面的偏差分析。第一環節是對關鍵施工線路進度進行分析，對比關鍵施工線路、關鍵工作，結合目前施工的實際情況，將施工總進度與實際進度進行對比，通過施工項目模型的演化過程，判定施工總進度是否能按時完成，以此確定項目進度偏差。

在水利工程建設施工過程中，施工實際進度的完成比例無法直接看出，因此根據進度與所耗資源的相關性，查詢所耗資源是否存在分配不足或者過度分配的情況，以此實現對施工二級進度、施工子周期進度以及施工日常進度的調整。圖3為施工進度與資源消耗關系曲線。

圖3 施工進度與材料消耗關系曲線

根據圖3中的曲線可知，施工進度與材料消耗之間呈正向相關關系，因此可以通過確認材料消耗情況調整施工計劃，完善建立的水利工程施工項目模型。

1.3 基于BIM技術制定可調整的施工進度控制方案

BIM技術是實現水利工程施工進度控制的核心技術，基于BIM技術制定的多級水利工程施工進度控制方案，是根據一個完整生命周期內的水利工程施工項目而獲取的，為了保證所建立的模型可以精準反饋施工進度，避免出現由于施工信息流失、遺漏導致進度不明確的問題，在BIM技術的應用下，制定的施工進度控制方案具有可調整性。

上一節中，BIM技術根據表1中的基本資料信息，結合實際施工場地的地理位置與環境，建立了一個由多個施工環節組成的、3D可調整的多級水利工程施工進度模型，而圖4是根據該模型制定的施工進度控制方案。

圖4 基于BIM技術制定的施工進度控制方案

根據圖4可知，在選擇合適的施工進度控制方案時，充分考慮了不同施工位置、工程用途等基本影響因素，每一階段的施工、每一位置的施工均有其不同的施工方案，且該方案一定為最優。

(1)

2 實驗

提出仿真測試實驗來測試此次針對BIM技術提出的控制方法的可靠性與實用性。同時將傳統的水利工程施工進度控制方法作為對照組，比較兩種方法的控制差異。

隨機選取一處水利工程施工場地作為實驗測試背景，分別利用BIM技術應用下的控制方法，以及虛擬現實技術下的控制方法進行建模，圖5是水利工程基本施工概況。

圖5 水利工程基本概況

將圖5中的基本施工信息，分別上傳到兩種控制方法的BIM軟件和3D軟件中，進行建模前的工程概況基本參數設置，圖6為參數設置界面。

圖6 參數設置界面

點擊確定，生成水利工程施工圖紙，分別利用兩個軟件識別該圖紙并進行CAD轉化，得出不同的水利工程施工建設模型，圖7為轉化操作界面。

圖7 數據轉化操作界面

界面顯示識別完畢后，單擊確定，分別利用BIM軟件和3D軟件進行計算，得出水利工程施工進度模型。采用模糊綜合評價公式，對兩種方法下的控制效果進行評估。假設A表示綜合評估中評判因素所組成的集合，而影響評估結果的評判因素用a1，a2，…，an表示，其中n表示評判因素總數量。假設B表示評語集，即對實驗測試對象給出的各類評價結果的集合，b1，b2，…，bn表示存在的n個類型不同的評價結果。假設各因素權重為ω，則模糊關系矩陣為

(2)

式中，pij—被評估的實驗測試對象，從因素ai來看，是對bj等級模糊子集的隸屬度。利用算子Θ，結合式(2)完成對控制結果的評估：

(3)

根據得到的G的大小，找出與其對應的評價等級。表2為設置的評價等級。

表2 評價等級一覽表

表2中，等級I表示施工項目進度控制優秀，綜合效益極高；等級II表示施工項目進度控制良好，綜合效益良好；等級III表示施工項目進度控制一般，綜合效益較差；等級IV表示施工項目進度控制剛剛滿足施工最低控制底線，且綜合效益幾近于無；等級V表示施工項目進度控制不合格，損失較大，需要格外重視。

按照上述準備過程建立水利工程施工模型，分別利用兩種施工進度控制方法進行測試，其中將BIM技術下的測試結果作為實驗A組，虛擬現實技術下的測試結果作為實驗B組，表3為本次實驗測試結果。

表3 實驗測試結果

根據表3中的測試結果可知，所提出的方法下，水利工程施工進度控制等級均為I級，平均評估結果為0.9373；而傳統方法的控制等級為II級或III級，其評估結果的平均值為0.8237，比所提出的方法低了11.36%。可見所提出的方法的控制效果更好。

3 結語

此次提出的施工進度控制方法，解決了傳統控制方法中虛擬現實技術難以局部控制施工進度的問題，提升了水利工程施工進度的控制效果，保證水利施工進度與目標計劃之間的匹配性，實現工程項目的進程匹配控制。但此次提出的施工進度控制方法，并沒有考慮人員施工問題，今后的研究還要考察施工人員的工作能力，以增強結果的精準性。