基于 BIM+GIS 的引調(diào)水工程施工進(jìn)度管理

關(guān)鍵詞：引調(diào)水工程；施工進(jìn)度管理；施工工效； BIM+GIS ；珠江三角洲水資源配置工程中圖法分類(lèi)號(hào)：TV511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j. cnki. slsdkb. 2025.05.021文章編號(hào)：1006-0081（2025）05-0132-04

0 引言

長(zhǎng)距離引調(diào)水工程建設(shè)不僅面臨復(fù)雜的地質(zhì)條件，而且有時(shí)受城市群密集建筑的影響，多工藝、多工作面的交叉作業(yè)使進(jìn)度管理工作難度加大。隨著水利工程建設(shè)項(xiàng)目采用智能化管理的需求與日俱增，進(jìn)度管理作為引調(diào)水工程建設(shè)期的重要因素，直接影響工期。傳統(tǒng)的工程進(jìn)度管理模式存在以下問(wèn)題： ① 利用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖、橫道圖及統(tǒng)計(jì)報(bào)表等方式來(lái)表達(dá)工程進(jìn)度，需要人工統(tǒng)計(jì)工程量，既不準(zhǔn)確也不直觀，更難以滿足工程進(jìn)度管理的快速優(yōu)化及動(dòng)態(tài)調(diào)整需求； ② 進(jìn)度計(jì)劃的制定、動(dòng)態(tài)控制及時(shí)評(píng)估與糾偏是進(jìn)度控制的基本手段[1]，但缺乏有效的進(jìn)度評(píng)估和預(yù)測(cè)方法，無(wú)法對(duì)進(jìn)度趨勢(shì)進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和調(diào)整。因此，通過(guò)信息技術(shù)提升施工進(jìn)度管理的效率和精度，提高水利工程進(jìn)度管理科學(xué)性，是當(dāng)前水利工程建設(shè)管理亟待解決的重要問(wèn)題。

相比建筑、市政行業(yè)，BIM技術(shù)在水利工程的應(yīng)用起步稍晚，但發(fā)展迅速，前景廣闊[2]。為實(shí)現(xiàn)工程“按期完工，力爭(zhēng)提前”的進(jìn)度目標(biāo)，本文以珠江三角洲水資源配置工程為例，將 BIM+GIS 技術(shù)與進(jìn)度管理相融合，通過(guò)施工工效計(jì)算模擬和推演施工過(guò)程，動(dòng)態(tài)分析關(guān)鍵線路，提前預(yù)警滯后線路，預(yù)測(cè)潛在問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，為工程進(jìn)度的調(diào)整提供科學(xué)依據(jù)；結(jié)合BIM+GIS 的可視化表達(dá)，直觀展現(xiàn)工程進(jìn)度，提升分析決策效率，對(duì)于保障工程安全、高效完工具有重要意義。

1 研究思路

珠江三角洲水資源配置工程全長(zhǎng) 113.2km ，采用埋深 40～60m 的隧洞高壓輸水方式穿越大灣區(qū)核心城市群，包括37座工作井開(kāi)挖、隧洞掘進(jìn)及內(nèi)襯施工等。該工程依托智慧水利數(shù)字孿生工程，通過(guò)BIM模型、GIS數(shù)據(jù)融合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)預(yù)警、追溯和跟蹤全過(guò)程的進(jìn)度管控；通過(guò)建立工效分析模型幫助管理者識(shí)別施工瓶頸與低效工序或區(qū)間，提前預(yù)警和評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)；通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策，輔助管理者精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和規(guī)劃工程計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)過(guò)程性態(tài)的“可知、可視、可控”。本文從珠三角工程進(jìn)度管理實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，研究施工工效計(jì)算與 BIM+GIS 技術(shù)在施工進(jìn)度管理中的融合應(yīng)用，為類(lèi)似引調(diào)水工程提供參考。

2 總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

珠三角工程進(jìn)度管理應(yīng)用架構(gòu)由智慧應(yīng)用、孿生平臺(tái)和保障體系3個(gè)部分組成，見(jiàn)圖1。

（1）智慧應(yīng)用層。包括工程進(jìn)度管理、WBS + 模型鏈接服務(wù)接口、孿生 + 進(jìn)度智慧應(yīng)用。

（2）孿生平臺(tái)。包括數(shù)據(jù)底板、模型平臺(tái)、知識(shí)平臺(tái) .BIM+GIS 支撐平臺(tái)。利用無(wú)人機(jī)航飛傾斜影像、傾斜實(shí)景三維模型、高精度BIM模型構(gòu)建數(shù)據(jù)底板[3，匯聚進(jìn)度管理所需各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，形成孿生工程的“算據(jù)”；模型平臺(tái)為進(jìn)度管理提供“算法”支撐；BIM+GIS 平臺(tái)提供BIM模型服務(wù)和GIS地圖服務(wù)，支撐進(jìn)度管理孿生應(yīng)用；知識(shí)平臺(tái)對(duì)工程進(jìn)度管理體系、業(yè)務(wù)規(guī)則庫(kù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理和數(shù)字化解析，為模型分析計(jì)算、進(jìn)度業(yè)務(wù)應(yīng)用提供知識(shí)支撐。

（3）保障體系。為確保系統(tǒng)安全、可靠、高效運(yùn)行而設(shè)計(jì)的機(jī)制、策略和措施，確保系統(tǒng)運(yùn)行連續(xù)性和高效性。

3 模型研究與分析

為實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度精細(xì)化管控，珠三角工程制定了進(jìn)度管理體系與關(guān)鍵工期動(dòng)態(tài)管理辦法，通過(guò)分析現(xiàn)有的施工管理方法和施工工藝特點(diǎn)，創(chuàng)建了一種基于歷史數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)分析的施工工效分析模型，通過(guò)該模型能夠動(dòng)態(tài)分析工程進(jìn)度，預(yù)測(cè)潛在的延誤風(fēng)險(xiǎn)，并優(yōu)化生成施工計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)路徑包括以下3步。

（1）系統(tǒng)初始化，導(dǎo)入工程單元?jiǎng)澐帧⑹┕ぷ鳂I(yè)面劃分、工程量及資源投人明細(xì)等數(shù)據(jù)，進(jìn)一步細(xì)化進(jìn)度計(jì)劃數(shù)據(jù)，完成計(jì)算區(qū)間、指標(biāo)工效、權(quán)重系數(shù)等參數(shù)初始化配置，并將切分后的BIM模型與施工進(jìn)度任務(wù)逐一掛接，保證切分后的BIM構(gòu)件分塊與施工進(jìn)度計(jì)劃中的任務(wù)一一對(duì)應(yīng)[4]

（2）創(chuàng)建工效模型，匯聚工程進(jìn)度計(jì)劃與實(shí)際進(jìn)度反饋，將珠三角整體工程拆分為若干個(gè)計(jì)算區(qū)間，通過(guò)各工序平均工效來(lái)推算預(yù)計(jì)完成時(shí)間。對(duì)于已完成的節(jié)點(diǎn)，按照其實(shí)際工效進(jìn)行推演；針對(duì)未完成的節(jié)點(diǎn)，如果同類(lèi)工序中有施工難度類(lèi)似、占工程權(quán)重相近的已完成節(jié)點(diǎn)，則取與其相似的已完成節(jié)點(diǎn)的實(shí)際工效進(jìn)行推演，如果同類(lèi)工序沒(méi)有任何一個(gè)相似節(jié)點(diǎn)完成，則取計(jì)劃工效來(lái)進(jìn)行推演。通過(guò)最后工序的實(shí)際（預(yù)計(jì)）完成時(shí)間來(lái)推算出工程全線通水時(shí)間與實(shí)際通水時(shí)差。工效分析模型利用歷史進(jìn)度數(shù)據(jù)和控制指標(biāo)，能更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)每項(xiàng)任務(wù)的完成時(shí)間，結(jié)合任務(wù)之間先決條件、平行作業(yè)等的邏輯依賴關(guān)系分析不同任務(wù)在資源投入方面的需求。具體工效計(jì)算過(guò)程見(jiàn)圖2。

（3）工效推演計(jì)算，生成動(dòng)態(tài)關(guān)鍵線路。系統(tǒng)通過(guò)設(shè)定進(jìn)度目標(biāo)，調(diào)整關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制目標(biāo)、指標(biāo)工效、資源投人明細(xì)及權(quán)重系數(shù)等施工工效分析模型參數(shù)，計(jì)算推演關(guān)鍵線路，還可調(diào)整緊后工序、施工工藝、加大資源投入等系數(shù)條件，通過(guò)決策系統(tǒng)將各種優(yōu)化項(xiàng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)組合，進(jìn)行多重驗(yàn)算，推算出最優(yōu)方案，見(jiàn)圖3。

珠三角工程的動(dòng)態(tài)關(guān)鍵線路按月更新，聚焦影響工期的重點(diǎn)施工斷面，匯總關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)控制目標(biāo)、各作業(yè)面計(jì)劃完成情況及資源投入，通過(guò)工效模型計(jì)算出持續(xù)時(shí)間（總工期）最長(zhǎng)的線路，即為動(dòng)態(tài)關(guān)鍵線路。

4珠三角工程智慧進(jìn)度管理應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

4.1進(jìn)度管理體系

為促進(jìn)BIM模型和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的融合，構(gòu)建了包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理制度、操作規(guī)范的珠三角信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，珠三角工程以單元工程為最小控制單位，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)編碼體系，將WBS（進(jìn)度計(jì)劃分解體系）RBS（資源分解體系）與BIM模型圖元信息進(jìn)行鏈接，確保了進(jìn)度管理的精細(xì)化管控水平。施工進(jìn)度管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。具體實(shí)現(xiàn)方法如下： ① 運(yùn)用數(shù)字孿生技術(shù)將物理工程在數(shù)字空間中進(jìn)行重新構(gòu)建，創(chuàng)建工程全線數(shù)字孿生體；通過(guò)填報(bào)線上施工日志，并融合自動(dòng)獲取的盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)施進(jìn)度的及時(shí)、準(zhǔn)確獲取。② 立足于關(guān)鍵工序分析的施工工效分析模型與基于進(jìn)度控制體系的動(dòng)態(tài)關(guān)鍵線路計(jì)算方法，通過(guò)對(duì)工程建造過(guò)程中關(guān)鍵工序的設(shè)計(jì)工效、計(jì)劃工效、實(shí)際工效進(jìn)行對(duì)比分析，推演工程預(yù)計(jì)完工時(shí)間及通水時(shí)差，輔助管理人員提前發(fā)現(xiàn)和應(yīng)對(duì)工程進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)。 ③ 建設(shè)\"BIM + GIS”進(jìn)度態(tài)勢(shì)輔助決策系統(tǒng)，在4D虛擬施工進(jìn)度場(chǎng)景中，將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度做偏差分析，提前預(yù)警進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)，保障關(guān)鍵線路上工作的可控性，為項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)提供科學(xué)決策依據(jù)。

4.2 BIM+ 進(jìn)度數(shù)字看板

萃取工程最核心進(jìn)度指標(biāo)信息，利用數(shù)字工程駕駛艙和BIM模型逐層鉆取，多維度、多角度為工程管理者提煉展示最直觀的進(jìn)度數(shù)據(jù)。

進(jìn)度看板將動(dòng)態(tài)關(guān)鍵線路、施工效率分析、資源分配等數(shù)據(jù)信息以更加直觀簡(jiǎn)潔的形式展示，提供準(zhǔn)確和可視化的實(shí)時(shí)進(jìn)度管理數(shù)據(jù)，通過(guò)施工進(jìn)度計(jì)劃與資源配置集成，提取不同類(lèi)型人工、機(jī)械、材料在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的配置，形成資源優(yōu)化配置曲線5及施工進(jìn)度曲線，幫助管理者快速定位問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃，有效應(yīng)對(duì)突發(fā)情況和風(fēng)險(xiǎn)，見(jiàn)圖5。

BIM模型 + 施工進(jìn)度數(shù)據(jù)融合，展示關(guān)鍵單元/分部工程進(jìn)度明細(xì)，通過(guò)不同顏色標(biāo)識(shí)預(yù)警進(jìn)度滯后及施工效率偏低的作業(yè)項(xiàng)，通過(guò)三維仿真模擬，直觀地展示施工進(jìn)度，幫助管理者及時(shí)糾偏[，見(jiàn)圖6。

4.3 BIM+GIS+ 進(jìn)度數(shù)字場(chǎng)景

BM+GIS 輔助決策系統(tǒng)將 BIM+GIS 場(chǎng)景與進(jìn)度數(shù)據(jù)的深度融合，基于嵌人“進(jìn)度信息”和“成本信息”的BIM模型，以動(dòng)態(tài)可視化的方式模擬及跟蹤施工變化過(guò)程[7]，預(yù)演工程計(jì)劃。基于工程三、四級(jí)進(jìn)度計(jì)劃的上傳下達(dá)，構(gòu)建進(jìn)度預(yù)測(cè)模型，通過(guò)工效模型計(jì)算，推演工程進(jìn)度未來(lái)趨勢(shì)，預(yù)警滯后線路，推演關(guān)鍵線路，實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度管理動(dòng)態(tài)協(xié)同，通過(guò)物理實(shí)體工程與數(shù)字工程的實(shí)時(shí)交互和迭代優(yōu)化，創(chuàng)新工程施工運(yùn)行管理模式，助力工程全生命期智慧建設(shè)和管理[8]，見(jiàn)圖7。

在總調(diào)中心部署數(shù)字全景大屏系統(tǒng)，將工程概況、施工進(jìn)度融合到圖形、地圖、模型等視覺(jué)元素中，通過(guò)“數(shù)據(jù)駕駛艙” + “進(jìn)度三張圖（工程一張圖、形象進(jìn)度概化圖、BIM全景圖）” + “進(jìn)度4D模擬”，將數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的信息以更具沖擊力、更直觀清晰的方式展現(xiàn)，為水利工程建設(shè)提供更直觀、更全面的信息展示途徑和決策支持，見(jiàn)圖8。

5結(jié)語(yǔ)

基于 BIM+GIS 的施工工效推演，為引調(diào)水工程進(jìn)度管理提供了新的思路和方法。通過(guò)施工工效計(jì)算，可準(zhǔn)確評(píng)估施工進(jìn)度和效率，提前預(yù)警糾偏。而B(niǎo)IM+GIS 融合應(yīng)用則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水利工程進(jìn)度可視化管理及決策分析。未來(lái)，隨著工程數(shù)字化、智能化應(yīng)用的深人開(kāi)展， BIM+GIS 的融合應(yīng)用將在水利工程建設(shè)中發(fā)揮更加重要的作用。該技術(shù)在珠三角工程建設(shè)管理中的成功應(yīng)用，可為其他水利工程信息化建設(shè)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]白宇，劉潔，王欣南.基于BIM的施工進(jìn)度精細(xì)化管控方法研究與實(shí)踐[J].公路，2023，68（4）：267-274.

[2] 張幸，倪衛(wèi)紅.基于BIM技術(shù)的4D施工進(jìn)度管理優(yōu)化研究[J].建筑安全，2022，37（11）：14-17.

[3] 王錯(cuò)華，甘拯，石娟娟，長(zhǎng)江行蓄洪空間數(shù)字李生實(shí)景三維模型構(gòu)建研究[J].水利水電快報(bào)，2024，45（1）：89-94.

[4] 丘仕能，黃鵬嘉.基于BIM的大藤峽水利樞紐工程施工進(jìn)度管理[J].人民珠江，2023，44（增1）：42-46，57.

[5] 鄧博，李瑞銀，張濤，等.基于BIM技術(shù)的施工進(jìn)度計(jì)劃與資源優(yōu)化配置研究[J].市政技術(shù)，2022，40（6）：219-226.

[6] 耿振云，李端陽(yáng)，劉珊，等.水利工程 BIM+GIS 與施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)計(jì)劃關(guān)聯(lián)方法及實(shí)現(xiàn)[J].水資源與水工程學(xué)報(bào)，2020，31（6）：138-142.

[7]蘇本謙，于德湖，孫寶娣，等.水利工程信息化與 BIM+ GIS融合應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].青島理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，41（5） ：126-132.

[8]謝明霞.數(shù)字孿生水利內(nèi)涵及應(yīng)用場(chǎng)景研究［J].人民長(zhǎng)江，2024，55（2）：245-251，264.

（編輯：李晗）

Construction progress management for water diversion projects based on BIM + GIS

HOU Zhengjun1 ，QIN Jiahao1，ZHU Xiaobin2，ZHANG Rong3 （1.GuangdongYuehaiPearlRiverDelta Water SuplyCo.，Ld.，Guangzhou51466，China；2.WaterResourcesandHdropower PlanningandDesignIstituteofMinistryof WaterResources，BeijingOo12，Chna；3.DonghuaSoftwareCo.，deiing 100190，China）

Abstract：The waterdiversion project is characterized bylarge project scale，long construction period，complex constructionconditions，and dificult cordination.Inorder tosolvetheproblemsofasymmetric information，lagging dataupdate， and inabilityto dynamicallyadjust existing inthe traditional schedule management，taking PearlRiver Delta WaterResources Allocation Project as an example，by integrating the BIM + GIS technology with the schedule management business，data sharing standardsandchannels were established，and construction eficiencycalculation were used todynamicallydeduce the constructionandsubsequentenginering progress.The results showed that laggng lineswere timely warned with this technology.Besides，in combination with the visual expression of BIM + GIS，the efficiency of project scheduleanalysis and decision-making was improved，helping the project to becompleted safelyand eficiently.This research result can provide a references for the progress management of water diversion projects.

Key words： water diversion project; construction progress management ; construction efficiency ; BIM + GIS; Pearl River Delta Water Resources Allocation Project