支銘偉，盧 林

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

水利工程是產(chǎn)生水利經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)，水利工程的建設(shè)在合理利用水資源、生態(tài)環(huán)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(shè)的關(guān)注程度在不斷提高。

傳統(tǒng)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(chǔ)，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)設(shè)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(diào)整局部施工進度，因此其控制效果并不理想。針對傳統(tǒng)控制方法的問題，提出基于BIM技術(shù)的水利工程施工進度控制方法?，F(xiàn)階段水利工程建設(shè)項目施工十分復(fù)雜，而BIM技術(shù)作為現(xiàn)階段工程領(lǐng)域信息化的產(chǎn)物，可利用該技術(shù)構(gòu)建水利工程的建筑信息模型，通過對該模型的局部調(diào)整實現(xiàn)全局優(yōu)化，得到精準度更高的控制效果，實現(xiàn)綜合效益更好的施工進度控制。

該方法不僅加快了建設(shè)周期、節(jié)約了建設(shè)成本，同時也為今后現(xiàn)代化的水利工程施工提供更加完備的控制技術(shù)。

1 基于BIM技術(shù)的水利工程施工進度控制方法

1.1 設(shè)置分級化的施工進度信息管理模式

高質(zhì)量的基本信息管理，是水利工程施工的重要依據(jù)，因此通過設(shè)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(jié)合水利工程項目的技術(shù)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(shè)置的全新分級化管理條件。

已知水利王程施工建設(shè)面臨著各個方面的復(fù)雜特性，同時由于水利工程施工對相關(guān)信息需求極大，因此經(jīng)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(gòu)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(jù)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(jù)圖1可知，水利工程施工項目具有建設(shè)信息量巨大、信息類型多元化、信息多源儲存分散以及動態(tài)性變化等特點。這些工程信息在決策的初始階段產(chǎn)生，并伴隨著階段的推進而不斷演化和更新。因此，根據(jù)圖1 的水利工程項目生命周期，將水利工程信息建設(shè)施工信息，設(shè)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(shè)置

按照表1中的劃分方式，將與水利建設(shè)施工工程相關(guān)信息進行分級化管理，保證所有施工數(shù)據(jù)都有一個穩(wěn)定的獲取來源。根據(jù)設(shè)置分級化的施工進度信息管理模式，調(diào)整施工計劃偏差，優(yōu)化施工進度控制效果。

1.2 調(diào)整施工計劃偏差完善施工項目模型

根據(jù)設(shè)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(yōu)控制方案，調(diào)整水利工程施工計劃偏差，實現(xiàn)對施工進度的優(yōu)化控制。圖2是利用BIM技術(shù)建立的施工項目演化模型。

圖2 BIM技術(shù)設(shè)計的施工項目模型

根據(jù)圖2可知，項目演化模型根據(jù)變化的水利工程信息而不斷變化，并根據(jù)模型變化程度了解施工進度概況，通過選取最優(yōu)控制方案，調(diào)整施工計劃中出現(xiàn)偏離的施工位置，實現(xiàn)施工進度控制優(yōu)化。

根據(jù)施工進度概況，可知需要調(diào)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(huán)節(jié)是對關(guān)鍵施工線路進度進行分析，對比關(guān)鍵施工線路、關(guān)鍵工作，結(jié)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(shè)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(jù)進度與所耗資源的相關(guān)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(xiàn)對施工二級進度、施工子周期進度以及施工日常進度的調(diào)整。圖3為施工進度與資源消耗關(guān)系曲線。

圖3 施工進度與材料消耗關(guān)系曲線

根據(jù)圖3中的曲線可知，施工進度與材料消耗之間呈正向相關(guān)關(guān)系，因此可以通過確認材料消耗情況調(diào)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(shù)制定可調(diào)整的施工進度控制方案

BIM技術(shù)是實現(xiàn)水利工程施工進度控制的核心技術(shù)，基于BIM技術(shù)制定的多級水利工程施工進度控制方案，是根據(jù)一個完整生命周期內(nèi)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(xiàn)由于施工信息流失、遺漏導(dǎo)致進度不明確的問題，在BIM技術(shù)的應(yīng)用下，制定的施工進度控制方案具有可調(diào)整性。

上一節(jié)中，BIM技術(shù)根據(jù)表1中的基本資料信息，結(jié)合實際施工場地的地理位置與環(huán)境，建立了一個由多個施工環(huán)節(jié)組成的、3D可調(diào)整的多級水利工程施工進度模型，而圖4是根據(jù)該模型制定的施工進度控制方案。

圖4 基于BIM技術(shù)制定的施工進度控制方案

根據(jù)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(yōu)。

(1)

2 實驗

提出仿真測試實驗來測試此次針對BIM技術(shù)提出的控制方法的可靠性與實用性。同時將傳統(tǒng)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(shù)應(yīng)用下的控制方法，以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(shù)設(shè)置，圖6為參數(shù)設(shè)置界面。

圖6 參數(shù)設(shè)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(zhuǎn)化，得出不同的水利工程施工建設(shè)模型，圖7為轉(zhuǎn)化操作界面。

圖7 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(shè)A表示綜合評估中評判因素所組成的集合，而影響評估結(jié)果的評判因素用a1，a2，…，an表示，其中n表示評判因素總數(shù)量。假設(shè)B表示評語集，即對實驗測試對象給出的各類評價結(jié)果的集合，b1，b2，…，bn表示存在的n個類型不同的評價結(jié)果。假設(shè)各因素權(quán)重為ω，則模糊關(guān)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(jié)合式(2)完成對控制結(jié)果的評估：

(3)

根據(jù)得到的G的大小，找出與其對應(yīng)的評價等級。表2為設(shè)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(yōu)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(shù)下的測試結(jié)果作為實驗A組，虛擬現(xiàn)實技術(shù)下的測試結(jié)果作為實驗B組，表3為本次實驗測試結(jié)果。

表3 實驗測試結(jié)果

根據(jù)表3中的測試結(jié)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(jié)果為0.9373；而傳統(tǒng)方法的控制等級為II級或III級，其評估結(jié)果的平均值為0.8237，比所提出的方法低了11.36%?？梢娝岢龅姆椒ǖ目刂菩Ч?。

3 結(jié)語

此次提出的施工進度控制方法，解決了傳統(tǒng)控制方法中虛擬現(xiàn)實技術(shù)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(xiàn)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(jié)果的精準性。