基于BIM技术、绿色理念和规则推理的公路施工进度计划编排优化

蒋梓明

(湖南建工集团 装饰工程有限公司，长沙 410004)

在全球化进程愈演愈烈的今天，绿色环保以及可持续发展理念已经深入人心，这就要求在公路项目的设计和建设中在保质保量的同时，还要通过科学的方法将绿色理念应用于公路项目的各个环节。公路施工进度计划是公路项目中最为重要的一环，是提高工程质量、降低成本、缩短工期等的保证[1-3]。目前公路项目施工进度管理主要是结合项目主要负责人以及次级负责人根据自己的工作经验，并依托前期的二维设计图纸、人员配置等资料，使用“乌托邦”式方法对公路工程编制项目进度表。这种项目进度管理计划无法做到信息集成，只能做到二维层面的展示，进度计划与设计模型处于孤岛状态，计划和模型之间的信息无法互通。而由BIM技术其固有的优异性能，诸如信息交互快、集成度高等优点，通过规则推理的公路施工进度计划的编排优化，打破公路工程领域的传统管理模式，推动管理结构改革进程，进而提高公路工程整体管理水平。

刘本奎等[4]以天津市平安泰达金融中心项目为例，结合实际工作经验，详细阐述了该项目的计划编排方法、计划各个环节的工程意义以及实施过程中影响进度执行的因素和解决措施。通过分析项目中重要的管控点，结合各领域的专业知识对项目结构、装修、幕墙间的衔接关系，做到了履约为先、降本增效。但是刘本奎等的研究工作仅仅是对传统施工进度管理控制模式的优化和精炼，并没有做到对于工程项目各个环节之间，特别是施工各个阶段的信息集成与统一。

蒋绮琛等[5]结合实际施工情况，基于BIM技术，对施工过程中的施工进度计划管理要素进行分析、提取，构建网络架构，解决施工进度控制中的信息获取及诸多专业问题之间的协调沟通，通过事前控制、事中控制、事后控制等手段涵盖项目全过程。蒋绮琛等基于BIM技术，精炼传统施工进度管控方法，推动了项目管理的改革，提升了管理人员对项目施工进度安排的合理性。

1 BIM技术量化、分解施工活动

公路工程项目建设进度计划的编排本质上是对公路工程项目施工活动的量化、分解、组织和串联。因此，对项目施工活动的量化、分解是编辑施工进度计划的必要前提，而具体项目施工活动的量化分解主要是通过之前项目的施工经验或者是非应用目的分类体系，如工程量分类、工程定额分类等，而不是通过建设项目信息分类标准[6-8]。

目前，国内工程项目信息分类主要通过工程量清单、工程定额进行分类，缺乏信息集成和信息互通，且应用目的不一，分类划分过于粗糙，不足以支持详细的公路工程项目的计划。而基于BIM技术和国外建设项目信息分类体系，可以参数化公路施工过程中各个阶段的工作量、工程量清单、工程定额等，并结合建设项目信息分类标准(目前主要采用IFC国际标准)和公路信息模型交付准则[9-10]，对公路工程项目施工活动的量化、分解(预处理)。

为此，本文根据施工进度计划编排的实际需求，参考现有信息分类体系[11-13]，提出了适用于施工进度计划自动生成的分解规则。具体如下：①通过对公路施工所涉及的专业分类。专业分类内容包括路基工程、路面工程、交通工程、隧道工程、桥涵工程等。由于不同专业的相关法规和标准有差异，导致公路施工各环节所需项目资源、项目进度计划的细致程度以及评判标准不同。对于公路工程项目中路面工程，由于其占有整个公路工程项目资源较小，可以按照施工长度为单元进行分类，进而提高施工效率。②按公路施工活动分段。因受施工条件、资源以及环境的影响，为了贯彻绿色可持续发展理念，采用分段公路施工进行。③按公路施工方法分类。由于不同的公路施工方案采用的施工工艺、施工顺序以及施工方法不同，而不同的施工方案主旨也不一样，因此需基于绿色可持续发展理念[14-16]，按施工方法进行分类。

公路工程项目的施工活动分解结构如图1所示。

图1 公路工程项目的施工活动分解结构

2 BIM技术规则推理公路施工计划

通过BIM技术强大的信息集成能力，结合GIS或激光扫描技术等辅助手段对公路施工前后的数据收集并整理[17-19]。再根据工程进程的实际情况，对构建的4D BIM模型调整，从而生成出最新的、最佳的施工计划以及施工所需的设计资料(如模型各构件的设计形状和表达精度)，进而减少了调整施工的重复工作。基于BIM技术及相关辅助手段的公路施工计划进度生成流程如图2所示，公路BIM模型族群精细程度与几何表达精度见表1。

图2 基于BIM技术及相关辅助手段的公路施工计划进度生成流程

表1 公路BIM模型族群精细程度与几何表达精度

3 案例分析

本文以某公路工程的某时段的路面工程(商业街非机动车道铺装工程)为例，分析上述通过BIM技术自动生成施工进度计划方法的有效性和可调性。该工程为商业街非机动车道铺装工程，工程材料采用白麻花岗岩、灰麻花岗岩、米白色通体砖、浅灰色通体砖、米黄色通体砖和棕色通体砖，其设计图如图3所示。

图3 路面工程设计图

由于采用图3中所设计的路面在施工过程中发现相关设计图与实际不符，设计的形式过于单一。为了调整路面工程的设计图(图3)，在BIM软件中选取图3边界、构建原始BIM模型，并将相关信息(IFC格式)导入到BIM中去。通过Dynamo参数化公路施工各类指标，对初始BIM模型进行调整(将部分通体砖颜色进行修改)。进而生成新的设计图(图4)和施工计划(表2)。

图4 基于BIM技术的路面工程设计修改图

表2 商业街非机动车道铺装工程定额及工日/工时转化

4 结论

基于BIM技术量化、分解施工活动，并使用逻辑推理和规则约束在BIM软件中将绿色、可持续发展理念注入施工进度计划，并自动编排。首先使用GIS的手段采集数据，然后将原始数据改成IFC格式并转入BIM模型中，进而实现施工基本活动的分解。基于逻辑约束等关系，参数化公路工程施工过程中各项指标，推理公路施工顺序，进而自动生成公路工程施工的进度计划。