李智璞 邳建亚 焦亮 石烨佳 胡俊
（中交一航局第一工程有限公司，天津 300456）
近些年以来，城市化进程不断加快，建筑行业的发展势头也越来越旺。一个项目的建设周期长且施工复杂，在实际管理过程之中会面临各种困难，导致管理效率低等情况。然而，BIM技术和计算器进行有效结合，利用计算机强大的功能进行建模，让工程师更加直观地了解到各项施工内容，能够最大程度地对各项工程进度以及具体步骤进行调节和控制。
信江八字嘴航电枢纽位于江西省余干县，距上游八字嘴分岔口约900m，上距界牌枢纽约50km，以航运为主，兼有发电等综合利用工程，是江西省大型水利枢纽工程之一。该工程建设规模为：正常蓄水位为18m，通航标准按内河三级航道标准建设，III级船闸2座，虎山嘴闸室有效尺度为180m×23m×4.5m（有效长度×宽度×槛上水深），貊皮岭闸室有效尺度为180m×23m×3.5m（有效长度×宽度×槛上水深）；
径流式电站2座，虎山嘴电站装机容量为5.6MW，貊皮岭电站装机容量为7.0MW，总装机容量12.6MW。
枢纽施工总体部署及关键节点对施工的重要性不言而喻，工程施工周期长，而枢纽工程只能在枯水期进行施工，对于工期要求非常苛刻，工期延误造成的经济损失和社会负面影响较大。对枢纽施工总体部署及关键节点进行BIM推演及仿真技术研究，虚拟建造航电枢纽工程，包括导流明渠、围堰、船闸、泄水闸、发电厂房等主体结构建造，及时发现设计文件中的问题，对施工中总体上的部署和关键节点推演，从整体到局部把控工程，优化施工方案，保证航电枢纽工程的施工质量、安全、进度，具有重要的工程意义。
BIM技术是集计算机系统而构成的三维建筑模型，这套模型综合整个航运枢纽工程项目建设的所有信息，以及项目建设的全过程，能够为施工者提供一个更加直观的可视平台。除此之外，BIM技术基于计算机系统在互联网上建立虚拟模型，包含了其所有的数据和项目组织行为，因此，这项技术能够最大程度地调动此项航运枢纽工程项目部门的协同作用。通过动态数据获知每个阶段的施工信息，相关工程技术人员就能够根据这些数据建立准确的模型[1]。
航运枢纽工程是一个在复杂地理环境下作业的大型专业性建设工程项目。该工程存在以下挑战：
2.1 地质条件、工程结构复杂，施工难度极大
工程所处地质条件、工程结构非常复杂，主要建筑物包含挡水建筑物、泄水建筑物、发电厂房、通航建筑物等，涉及专业众多，传统二维施工设计文件复杂，专业性强，对现场施工人员的专业水平要求较高。
2.2 土石方工程多，工程量计算困难
该工程土石方工程量大，土方变更多。对土石方断层带、破碎带现场确认存在巨大的不确定性，并且随着季节和水位的变化等，诸多隐蔽工程都将成为难点。
2.3 工程工期紧、外界关注度高、社会影响力大
工程期间须完成导流明渠、围堰、船闸、泄水闸、发电厂房等主体结构与机械设备安装、调试工作，工期紧、施工风险高。本工程作为实现2020年信江三级航道通航的关键项目，外界关注度高，社会影响力大。
3.1 可视性
在航运枢纽工程之中使用BIM技术，从计算机网络平台上给相关技术人员提供一个完全透明的信息模型，可以有效地解决实际施工过程中遇到的诸多难题。使用该项技术运用于实际的施工过程之中，施工人员能够更加直观的看到施工进展和效果图，就不会再依赖于大脑的想象，使得所有的工程设计也更加方便、简单、直观[2]。
3.2 可视化带来的模拟性
模拟性是BIM技术的一大显著特点，可以将整个航运枢纽工程的各大要素、基本形态用电脑模拟出来，展示给工作人员观看。在施工之前，将所有的图形元素、时间信息、空间信息有效地整合在一起，以一个4D模型呈现出来。在实际施工的过程中，通过不同角度、不同方向、不同层次展示施工过程的具体进展，可提前为施工的技术、商务以及生产等活动提供数据支持和核算，有利于及时发现可能存在的潜在漏洞，最大程度地合理使用建筑资源，优化工期，保证整个工程项目稳定且顺利进展[3]。
3.3 拥有更强的协调性
在航运枢纽工程中使用BIM技术，可以有效地调动各个部门之间的协调关系，使其发挥部门职能，有效地结合在一起，达到1+1＞2的效果，对施工中遇到的难题及时调动相关的技术人员，运用BIM模型数据进行详细分析，并找出解决的有效途径。但是，如果只是采用传统的二维图纸，大量的图纸很容易让人忽视其中存在的一些细节问题，这就是BIM技术和传统图二维图纸所存在的差异[4]。
3.4 BIM技术对工程施工进度控制的应用
在航运枢纽工程施工过程中，对各大部门工程进展过程中产生的数据进行实时跟踪，将进度计划作为目标值，对每个阶段的工程进行技术把控，实时比对相应数据。3D模型结合时间信息能够快速构建信息体系并生成工程进度目标值，让工作人员对数据进行对比以及追踪和检查[5]。若在这个过程中发现了数据存在一定程度的偏差，可利用这项技术对该数据进行实时检测，分析出偏差的主要原因，加以动态控制和维护目标计划，保障整个工程体系顺利稳定实行，达到预期目标。结合工程的期限进展程度、在施工过程中投入的相关材料等资源的利用程度，对整体投入的资金成本进行综合性分析，并根据工程的实际情况划分整个流水阶段。这项技术能够解决很多技术上的难题，但是需要相关技术人员根据该项技术所提供的数据不断地检查和纠编，这是一个发现问题、解决问题的过程[6]。
3.5 软件的应用和建筑信息模型的建立
BIM在进行运用的过程中只需要用到AutoCAD、project、Revit、BIM5D、TeklaStructures 等软件[7]。
若想把BIM技术有效地运用到进度管理工作中，就要构建建筑模型，因为在整个进度管理过程中都会围绕构建的模型来进行。当模型构建完成之后，由对应的工作人员对模型进行数据输入和管理。
进程计划是把施工过程中所涉及的所有工作项目、工作程序进行科学分解，然后再按照相应的工作计划来开展，包括开始时间、持续时间、完成时间以及对相互之间的衔接关系编制作业。
进程计划主要指的是具体到整个施工单位的施工过程、逻辑顺序以及工程的各个阶段和环节，然后按照阶段顺序以及环节顺序之间所需要消耗的时间编制而成的进程计划。
5.1 基于BIM技术的工程项目施工进度模型构建
每一项工程在实际施工过程中都会面临着各种各样的问题，工程结构复杂，如果没有一个有效的技术作为支持，施工的效率就会大大降低。BIM技术运用到实际工程建设之中，通过数据输入模型中，再结合实际的工程项目情况建立模型，可按照结构模型-建筑模型-管线模型的顺序进行。模型的建设其实是完全按照在施工过程之前所设计出来的施工图纸进行复盘，为了能够最大程度地提高整体的精准度和准确性，必须按照专业分成不同的小组对模型进行建设。为了防止后期模型组合可能会存在的一些技术困难，在实际模型建造的过程之中，一定要按照模型对应的专业名称命名，然后通过建筑模型软件内部的相关功能进行匹配和关联。当模型建设完毕之后，可以有效地观看到整体施工工程进程的实际情况，借助平台整理信息对施工的每一个项目进度规划进行整理和完善，择优而选。
5.2 基于BIM技术工程项目施工组织优化
对工程进度管理的传统模式有十分显著的缺陷，那个时间段没有计算机系统作为支持的，难以有效地对施工进度的动态变化进行实时有效的审查，不能对其中的细节进行清晰描述，各大施工组织也难以有效执行各项工作。而现代化的工程进度管理模式中，在布置是布置吊塔时，可以借助BIM技术可视化特性和仿真性进行虚拟模型构建，然后在这个虚拟环境中不断地进行施工工作的模拟，寻找可能会出现的错误之处和漏洞之处，记住这项技术将施工方案和施工进度设计相衔接，而相关的工程人员也可以根据这项技术能够有效地将施工现场的相关工作完全模拟出来，通过对吊塔模型的参数调整详细地分析吊塔模型在运行过程中产生的数据并进行记录，观察期运行的临界点，可以在模型之上印证相关措施是否能够有效地进行，如果可以，就可以在实际的施工之中使用，如果不可以，就找到产生原因的所在之处，将其解决，再次进行。
5.3 基于BIM技术的工程项目施工进度偏差分析
在工程项目的具体实施阶段，根据工程项目开展的进度情况对其进行数据追踪，并将进度计划作为目标值，借助BIM技术对每一个工程的工序各个阶段进行有效把控，是提前还是滞后，能够有效掌控好整个工程大进展情况，比对实际进度与目标值。3D模型结合时间维度能够有效地反映出在实际施工阶段过程之中人工投入的成本、材料使用的费用、机械损耗的情况都有具体的分析，通过每个工作量的不同情况，再结合每个员工的工作情况，有效地分析出影响关键路线的主要因素。结合工作的周期、资源的利用以及成本的投入进行综合的分析，调整划分，并借助软件对施工的进度数据进行调整，最大程度地提高整体工程施工的工作效率。
5.4 基于BIM技术的工程项目施工进度模拟
对于一些工程结构比较复杂、工序繁重的工程项目，借助BIM技术对不同施工方案进行对应的模拟，系统会自动分析不同方案对整个工程最终所呈现的效果好坏，进行反复模拟和改进，再结合施工现场的实际情况找出方案之中具体部分可能会存在的冲突之处，进行对应的优化和调整，验证该套方案是否能够符合实际施工的具体要求，避免了施工过程中因为各种意外因素而导致的损失，在提高整体施工管理效率的过程中，也能够对施工的进度进行整体优化。运用BIM技术比较典型的工程，比如上海中心大厦，将时间信息和空间信息有效地整合在一起，建立模型，然后再结合施工进度过程之中的重点问题和难点问题进行综合分析，寻找其中可能存在的问题，同时也能够更加直观和精准地把整体工程建筑的实际情况反馈给相关的技术人员，能够对这些情况进行实时的数据追踪和分析工程进展的实际状态，让技术人员有效地分析其中可能影响进度的主要因素，制订相应的应对措施来降低工程成本的投入，缩短工期的建造期限，提高整体的工程质量。
对于如今的建筑工程领域来说，把握好整体工程的进度对整体的效益比有着十分重要的作用，也是如今工程领域必不可少的重要因素。相关技术人员在利用BIM技术的过程中可以准确地对每一个施工的设计部分进行把控，除此之外，还能够有效地寻找出其中存在的一些潜在问题，并针对这些问题存在的原因提供相应的解决措施，提高整体工程的施工质量，缩短了施工工期，也减少了成本的投入。所以，BIM技术合理地运用到整个施工计划过程中，能够为整个工程建筑的顺利完成提供充分的技术保障，既省钱、省时，又省力和提质。
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