BIM技术在港口工程施工进度管理中的应用研究

1 绪论1.1 课题背景港口历来在一个国家的经济发展中扮演着重要的角色，作为水陆交通的集结点和枢纽，港口是国际运输中的一个重要环节。发达国家的港口发展起步较早，普遍都拥有自己的海岸线及功能较为完善的港口。而改革开放以来，我国政府集中力量，在天津、大连、青岛、宁波、上海、厦门和深圳等城市建设了一批深水码头，为中国的港口建设奠定了基础。城市经济增长的根源在于需求与供给的变动[1]。港口的特殊地理位置扩大了城市的域外需求，使所在城市形成一定的规模效应，优化了城市的产业结构，这种区域优势带动了整个沿海地区的经济发展。如今，由于港口的贸易量巨大，对港口的输出需求也在增大，而港口的建设则需要大量与之相关的产业，如码头建设、装卸仓储、港口机械制造、航道、造船等所有直接和间接为他们服务的行业。此外，港口带动了相关产业的发展，使得区域供给增加，从而大大推动了区域经济的发展。港口的发展离不开水利与港口工程。港口工程，尤其是大中型港口工程，是一个及其复杂的系统工程。在港口工程项目实施中，由于施工期较长，气候、地形、水文环境变化多段，交叉作业情况较多见，工作面狭窄等特点，项目的进度目标往往较难实现。工程进度的失控，带来的就是直接的经济损失，甚至可能对工程的质量带来影响。如今，我国正在提倡绿色生态，对建筑业也提出了绿色建筑;的概念，如何提高转变生产方式，提高生产效率，实现绿色;发展，已经成为工程建设面临的新挑战。BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）的出现，让建筑行业看到了未来发展的道路。目前，我国已经有许多项目引入 BIM 技术，尤其是大型公共建筑如中国尊项目、上海中心、上海迪士尼乐园项目等等，这些项目普遍具有总投资大、结构异性、施工难度大、设计与施工衔接困难、各专业协同难度大等特点，可以看出 BIM 技术在这些大型项目中担当着重要的角色。而在住建部印发的《2021-2021 年建筑业信息化发展纲要》中，也已经将增强 BIM、大数据、智能化等信息技术集成应用能力列入了发展目标。并对施工企业提出了体会心得任务，即：普及项目管理信息系统，开展施工阶段的BIM 基础应用，有条件的企业应研究BIM 应用条件下的施工管理模式和协同工作机制，建立基于 BIM 的项目管理信息系统[2]。基于以上背景，本文将以 BIM 技术为基础，以南方某港口工程为案例，建立该工程的 BIM 模型，进而模拟出可视化施工在码头工程中的实际应用情况，并探索 BIM 技术在码头工程项目进度管理中的应用方法。.........1.2 研究目的和意义如今的港口工程越来越趋向于综合性工程，不再只是单纯的码头项目。由于涉及多专业，需要由多参与方共同来完成，依靠传统的二维设计，已经很难满足现在项目工期紧，精度高，设计新的要求。通过引用 BIM，港口工程实际施工中可以避免专业之间的碰撞问题，可视化形象理解设计意图，有序的安排工期，降低投资，对业主、设计、施工、监理都有很大的帮助。......2 BIM 与工程项目进度管理2.1 BIM 综述BIM 全称Building Information Modeling;,中文翻译为建筑信息模型;。从字面上看 BIM 是一种模型，但实际上，不能把 BIM 理解为一种简易的模型或者软件。《建筑工程信息模型应用统一标准》（征求意见稿）对 BIM 的定义为：全寿命期工程项目或其组成部分物理特征、功能特性及管理要素的共享数字化表述[13]。随着 BIM 这些年的高速发展，我们可以更多的把 BIM 理解为一种全新的技术或者一种全新的生产方式。BIM 的主要特点是具有可视化功能，通过 BIM 模型，可以做到所见即所得；BIM 提供的可视化平台，可以实现各个专业比如建筑、结构、水暖等专业的沟通、讨论与决策。数据信息的高度整合是 BIM 技术的最大特点，这些数据信息不仅包含了建筑常规的几何属性，还包括在建筑全生命周期中各个阶段的进度、成本、安全、质量等信息，通过对信息的高度整合，真正意义上的实现建筑全生命周期的管理。由此可见，建立 BIM 模型就是 BIM 技术的核心。在设计阶段，建筑、结构、水暖电等各个专业建立 BIM 模型后通过软件进行汇总，形成 BIM 综合模型。在工程各个阶段，工程人员可以随时提取自己所需的信息，在各个专业之间形成信息的传递，可以减少建设过程中可能出现的错误，规避风险。........2.2 工程项目进度管理进度通常是指项目活动的实际进展，而在实际的项目进度管理中，进度通常就是指项目的工期。但是现代的工程项目中，进度是一个能够全面反映项目实施状况的指标，这些实施状况在包含传统意义上工期的同时，还包含了实施过程中所消耗的人力、材料、机械、时间等多种资源。因此，项目的进度管理就包含了对项目实施过程中各阶段的人、材、机等活动和程序所进行的计划、控制和调整。作为项目管理三要素的关键环节，进度与成本、质量存在相互联系又相互制约的辩证关系，如图 2.2 所示。如果一味的追求进度，会直接增加项目的成本，并有可能因为赶工而影响工程的质量。而进度的延误或失控，比如关键工序的延误，也会造成成本的增加。所以，科学的进度管理，对项目成本和质量的控制可以起到关键性的作用。可能对项目进度造成影响的因素有很多，比如：由于工序多、工种多、机械多而造成的工序上的遗漏；由于不同专业之间的作业不能很好配合而出现的返工、误工；由于技术人员对新技术、新产品的了解不足而造成的协调困难；由于对进度计划的实时监控力度不足，对出现进度偏差的责任不明确，对影响进度的单位和个人惩罚力度不严厉等问题而造成的管理混乱等。如何能保证项目进度计划的执行，需要建立一系列的保证措施，具体内容如表 2.1 所示。

............3 BIM 技术在进度管理中的应用 ............163.1 BIM 技术在进度管理中的应用价值.............163.2 BIM 技术在项目进度管理中的应用思路及原理 ............173.3 可视化施工和基于 BIM 可视化的进度保证措施 ..........183.3.1 可视化施工概念....183.3.2 基于 BIM 可视化的进度保证措施....184 基于 BIM 技术的港口工程进度管理研究与 BIM 模型的建立..........224.1 工程概况.......224.2 模型建立.......234.3 基于 BIM 模型的可视化施工在进度管理中的应用 ......294.3.1 基于 BIM 模型的可视化施工在模拟施工方面的应用 ............294.3.2 基于 BIM 技术的港口工程进度控制措施 ............334.4 本章小结.......355 港口工程 4D 施工进度管理探索.........365.1 港口工程施工进度管理现状及存在问题 ....365.2 基于 BIM 的 4D 施工进度管理在港口施工中的应用 .............365.3 4D 施工进度模拟....365.4 本章小结.......455 港口工程 4D 施工进度管理探索5.1 港口工程施工进度管理现状及存在问题港口工程的施工，是独自一人力、设备、材料等资源高度流动的动态化的过程，由于特殊的地理位置带来的不确定因素和施工周期的漫长，加上现在项目精度高、设计新的实际情况，港口工程的施工管理工作普遍比较复杂。如今的进度控制，普遍采用的是横道图法，横道图能展现出一道工序的开始时间、持续时间和结束时间，将施工的进度在时间轴上以线条的形式表现出来。由于横道图表述的信息比较单一，无法表述出紧前紧后工序的衔接关系，无法直接的表明工程的关键工序和关键线路，在港口工程的进度管理中，需要有新的技术来改变这种粗放型的管理模式。5.2 基于 BIM 的 4D 施工进度管理在港口施工中的应用施工进度管理的目标是为了保证项目能在预定的时间内完成预定的进度目标，主要手段包括编制科学的施工进度计划、合理的安排施工顺序、实时监控施工进度、根据进度偏差及时制定相应对策以追赶工期等。基于 4D 的施工进度管理，是指在 3D 模型的基础上关联时间维度信息，利用计算机进行动态的施工过程模拟，以次为依据，编排最优施工进度计划，安排最优的施工顺序。基于 4D 的施工进度管理主要内容，体现在：（1）通过对施工的模拟，动态展现进度计划。（2）因人为或者不可控因素的工程变更影响而造成的进度计划改变，可通过修改4D 模型，重新对施工进度进行安排，根据模拟情况，重新编制最优的进度计划。（3）通过对施工过程中实际进度的监控，第一时间发现进度偏差，分析原因，及时采取措施纠正偏差。.........结 论本文首先对 BIM 技术在当下建筑工程中的应用做了一系列的调查分析，结合目前港口工程施工中所面临的一些问题，认为BIM技术在港口工程建设中可以发挥很大的作用。然后开始研究 BIM 在具体的施工进度管理中能发挥哪些作用，比传统的施工管理先进在何处，进一步发掘 BIM 技术在港口施工进度管理中的实际应用价值。本文的所做的主要工作总结如下：（1）分析港口工程的施工特点，结合 BIM 技术的应用领域，研究得到了 BIM 技术在港口工程进度管理中应用的很多可能行，并在接下来一一验证。（2）具体的研究从建立港口工程的 BIM 模型开始，首先选取了某板桩码头为研究的案例，逐步建立各个构建的族库，并成功输出 3D 施工图。（3）对码头施工工序进行分解，关联 3D 施工图，并根据施工计划为各个分部分项工程添加时间参数，形成 4D 模型，引导可视化施工，并就可视化施工在港口工程进度管理中的应用作了简易的应用研究。（4）通过建立基于 BIM 技术的 4D 模型，探索出基于 4D 模型的港口工程施工进度管理方式，对比传统港口施工进度管理的方式，认为 4D 模型具有比较明显的优势，值得推广。..........参考文献（略）