基于BIM技术的土石坝施工进度管理的几点认识及分析

摘 要：水利工程的快速发展，对水利工程的项目管理也提出了更高的要求，在土石坝项目管理实践中，施工进度管理与项目经济效益、工程度汛安全等密切相关，是土石坝项目管理的核心指标之一。本文分析了BIM技术在土石坝项目施工进度管理中的可行性和适用性，提出基于BIM的土石坝施工BIM模型构建方法，并建立基于BIM的土石坝施工进度管理框架，以提高土石坝施工进度管理效率及土石坝项目整体管理水平。

关键词：土石坝；BIM；进度管理；管理框架

随着我国经济的快速发展，对电能的需求与日俱增，同时，国家出于环境保护的战略需要，减少并关闭了大量火电厂的运行，并增加了水力发电等清洁能源项目的建设。目前我国水坝数量达86000座以上，其中95%以上是土石坝。水利行业经过长期发展，项目逐渐变的大而复杂，传统的二维图纸操作和技术控制手段已不能满足项目管理的需要。

1.BIM与土石坝施工进度管理

土石坝项目是水利工程中最常用的坝型之一，其施工阶段涉及众多参与方，具有施工周期长、投资大、影响因素多等特点，其施工阶段的进度管理是一项重要的控制指标，施工进度影响到项目的竣工时间、安全度汛、施工安全等关键，因此，施工进度的管理至关重要。土石坝项目建设是一个复杂的系统工程，从项目建设过程、参与单位、专业领域等方面来看，具有明显复杂系统的特点，表现为以下几个方面：项目的一次性、土石坝项目参与方多、施工协调工作量大、项目建设周期长，实施过程影响因素多，对造价和工期影响大、土石坝项目质量要求高，项目质量控制困难、工程项目建设期、运营期社会影响深远、土石坝项目实施风险大、土石坝项目受环境制约大、同时对环境的影响也大。BIM技术以三维可视化为基础，实现建设项目全生命周期内信息的集成、传递和应用，给工程项目的实施提供了新的技术手段和实施方法，优势明显，是未来工程项目领域的重要发展方向。而BIM技术在进度管理中的应用价值则在于：项目管理人员基于BIM模型可以在三维视图中进行施工现场布置，提高施工管理效率；其次BIM技术可以为项目的进度管理提供信息集成平台，通过创建、查询、修改项目进度信息，减少信息丢失，减少各参与方之间的沟通和协调时间，从而提高进度管理效率；最后，基于BIM模型可以实现土石坝施工过程的动态模拟，分析土石坝施工技术方案的可行性，通过分析比选选出最优方案。

2. 基于BIM的土石坝施工进度管理应用环境分析

BIM技术的应用拓宽了施工进度管理思路，可以有效解决传统施工进度管理方式中的一些问题和弊病。BIM技术的应用涉及项目的整个生命周期，而在施工进度管理中的应用主要通过建模软件建立项目的三维信息模型，然后依据项目工期目标和资源情况编制项目进度计划，最后将三维信息模型与进度计划关联，形成项目的4D模型，实现项目的进度模拟。项目管理人员基于该4D模型，进行项目实际进度的跟踪记录、分析及纠偏，优化进度计划，从而实现项目施工进度的动态管理。BIM技术在项目施工管理中的应用主要包括进度模拟、施工方案优化、三维技术交底、碰撞检查与施工安全四个方面。依据BIM技术的特点和土石坝项目的特征，从技术、经济、环境三方面来分析BIM技术在土石坝项目施工进度管理中的应用可行性和适用性。技术方面，BIM技术的应用可以集成项目各参与方自项目筹划阶段到运营维护阶段的项目设计信息、施工信息、几何信息、材质信息等项目所有信息。经济方面，据Autodesk公司统计：建筑企业应用BIM可提高66%的竞争力，缩短5%-10%的施工进度，并减少20%-25%的协调时间。以上数据可以看出BIM应用的巨大经济效益，而水利工程投资额巨大，BIM技术的引入将节约大量工程投资，并且可以提高水利工程行业的生产率。就环境而言，自2002年BIM概念引入我国以来，从国家的政策鼓励和推动，到行业的实践应用和创新，BIM技术在我国得到了迅速发展。BIM技术的应用是基于BIM软件来创建并运用建筑模型管理项目信息，提供决策依据，实现科学管理。目前，市面上以Autodesk、Bentley、Graphisoft和Dassault四大软件商的产品为主流BIM软件，又配合其他与BIM相关的软件来为项目的建设、运行服务。基于BIM的进度管理依靠建模软件、进度管理软件作为技术支持，目前常见的支持基于BIM的施工进度管理的软件工具主要有Innovaya公司的Innovaya Visual 4D Simulation和Autodesk公司的TimeLiner。

3. 基于BIM的土石坝施工进度管理实施框架研究

基于BIM的土石坝施工进度管理需要集成三维地形模型、坝体建筑物三维模型及工进度计划信息，要解决各模型信息间的接口问题，以完成土石坝的施工可视化模拟，实现施工进度的动态控制。依据土石坝的施工进度管理需求，基于Autodesk公司产品制定土石坝施工模型的解决方案。采用Autodesk Civil 3D、Autodesk Infraworks、Autodesk Rater Design来建立土石坝工程区域的三维地形模型；由Autodesk Civil 3D、Autodesk Revit、Autodesk CAD软件按照施工方案的分块、分层要求建立土石坝的施工模型；按照施工方案用Microsoft Project/P6软件编制施工进度计划；通过Autodesk Navisworks Management平台由以上数据集成土石坝施工4D模型，并完成土石坝的施工可视化模拟，实现土石坝施工进度的动态管理。基于BIM的土石坝施工进度管理要考虑组织、过程、信息和系统四要素以及它们之间的关联。组织是指土石坝施工过程的各参与者、管理模式、合作方式以及权责分配等；过程是指从施工准备、实施、工程竣工的整个流程，以及各个流程所包含的工作、资源投入等；信息是指土石坝施工过程中产生施工信息以及其表达方式等，包括土石坝施工方案、施工进度计划等信息；系统是指负责工程以及创建和使用信息的计算机软件和系统。结合土石坝施工模型的建模流程，基于BIM的施工进度管理框架是一个包括数据源、结构层、数据层、模型层、平台层、应用层、项目層的机构体系。土石坝BIM建模流程及施工进度管理架构可为类似项目的施工进度管理提供技术借鉴和参考。

4.结束语

BIM技术是前沿技术，基于BIM技术的土石坝施工进度管理，实现了土石坝项目施工进度管理的可视化和动态化，土石坝项目结合BIM技术的实践应用较少，基于BIM的土石坝项目进度管理尚处于初级探索阶段，依然是依靠人工取得施工进度的关键信息，土石坝的施工进度管理水平尚需进一步提高。基于上述分析，本文对BIM技术在土石坝施工进度管理方面的应用适应性进行分析，建立土石坝施工BIM模型，实现土石坝施工可视化模拟，提出基于BIM技术的土石坝施工进度管理框架。然而，鉴于我国BIM相关理论体系、国家和地方标准及本土化BIM软件尚不成熟，而且国内外对于BIM技术在土石坝施工中的应用研究较少，缺乏研究成果，因此本文尚属于探索性研究，存在一定的局限和不足，需要以后的研究者和技术人员进行进一步的研究和探讨。

参考文献：

[1] 李建成，王广斌.BIM 应用——导论[M].同济大学出版社.2015.

作者简介：

成满拴（1980.3.23-）宁夏， 男，大学本科，工程师，从事施工单位项目管理工作。