水利工程施工进度管理与优化方法研究

一、引言

水利工程作为国家基础设施建设的重要组成部分，其施工进度管理直接关系到工程效益和社会经济发展。随着我国水利工程建设规模的不断扩大和施工技术的持续进步，如何科学有效地进行施工进度管理，实现工期、成本和质量的最优平衡，已成为当前工程管理领域亟待解决的关键问题。传统的施工进度管理方法在面对复杂地质条件、恶劣气候环境以及资源调配等现实挑战时，往往表现出一定的局限性，亟需引入更为系统化、智能化的优化方法。

近年来，国内外学者在施工进度管理领域开展了大量研究，从最初的甘特图到关键路径法（CPM），再到计划评审技术（PERT），进度管理理论不断丰富和完善。然而，水利工程因其特有的规模大、周期长、影响因素多等特点，对进度管理提出了更高要求。特别是在气候变化加剧、极端天气频发的背景下，施工进度管理面临更大的不确定性和风险性。

二、水利工程施工进度管理理论分析

（一）施工进度计划编制方法（甘特图）

水利工程施工进度计划编制方法是确保工程顺利实施的重要理论基础，其核心在于科学合理地安排施工流程、优化资源配置并有效控制工期。在工程实践中，甘特图、关键路径法（CPM）和计划评审技术（PERT）构成了施工进度计划编制的三大基础方法体系，各具特点且相互补充。

甘特图作为最直观的进度表达工具，通过横道图形式清晰展示各项工作的开始与结束时间，特别适用于简单工程或高层管理的宏观把控。其优势在于可视化程度高、易于理解，能够快速识别工作间的时序关系，但难以反映复杂工程中工作间的逻辑关联和关键制约因素。在水利工程实践中，甘特图常用于初步进度规划和施工方案汇报阶段。

（二）施工进度控制理论（动态控制、偏差分析）

施工进度控制理论是水利工程项目管理的核心内容，其本质是通过动态监控和科学调整确保工程按计划推进。动态控制理论强调进度管理应是一个持续循环的过程，包括计划制定、实施监测、偏差识别和纠偏调整四个关键环节，形成 PDCA（计划 - 执行 - 检查 - 处理）闭环管理。在水利工程实践中，这一理论要求建立完善的进度监测体系，通过定期采集现场数据（如工程量完成百分比、资源投入量等），与基准计划进行实时比对，及时发现进度偏差并分析原因。

偏差分析作为进度控制的重要手段，主要采用挣值法（EVM）进行量化评估，通过计算进度偏差（SV=EV-PV）和进度绩效指数（SPI=EV/PV）等指标，客观评价工程进展状态。对于水利工程这类复杂项目，偏差分析需要区分关键路径工序和非关键工序的影响，重点监控那些总时差小、对工期影响大的关键工作。当出现进度滞后时，应深入分析是源于施工组织问题（如机械配置不足）、技术问题（如施工方案不合理）还是外部环境因素（如恶劣天气、征地滞后），进而采取针对性的纠偏措施。

现代进度控制理论还强调前瞻性管理，即通过趋势分析和预测模型，预判可能发生的进度风险，提前采取预防措施。在水利工程中，这通常需要结合气象预报、水文数据和施工经验，对季节性施工、大体积混凝土浇筑等关键环节制定应急预案。值得注意的是，有效的进度控制不是简单地追求进度符合率，而是要在保证质量和安全的前提下，实现进度、成本、资源的动态平衡，这正是水利工程施工进度控制理论的核心价值所在。[1]

三、水利工程施工进度优化方法研究

（一）基于关键路径法（CPM）的进度优化

关键路径法（CPM）作为水利工程施工进度优化的核心方法，其应用需要结合工程特点进行深化和创新。在水利工程实践中，CPM 的优化应用主要体现在三个层面：首先是关键工序的识别与强化管理，通过绘制项目网络图，计算各工序的最早开始时间（ES）、最迟开始时间（LS）以及总时差（TF），准确锁定决定总工期的关键路径。以混凝土大坝工程为例，基础处理、坝体浇筑和泄洪设施安装往往构成关键路径，需要重点监控。其次是关键路径的动态调整技术，当实际进度与计划出现偏差时，通过分析工序间的逻辑关系和时差分布，采取赶工（Crashing）或快速跟进（Fast-tracking）等压缩工期措施。特别是对于导流洞施工等控制性工程，可通过增加资源投入、改进施工工艺等方法缩短关键工序持续时间。最后是资源约束下的多目标优化，运用资源平衡技术（Resource Leveling）解决水利工程常见的施工机械、技术工人等资源受限问题，在确保关键路径不受影响的前提下，合理调整非关键工序的进度安排。现代优化方法将CPM 与线性规划、遗传算法等结合，建立了考虑资源成本、工期和质量的多目标优化模型，为复杂水利工程的进度决策提供了更科学的工具。实践表明，科学应用 CPM 优化方法，可使典型水利工程的施工效率提升 15%-20% ，同时降低因进度延误导致的成本超支风险。

（二）资源约束下的进度优化（资源平衡与调度）

水利工程施工过程中的资源约束优化是确保工程顺利推进的关键技术难题，需要建立系统的资源平衡与调度体系。在资源受限条件下，进度优化首要解决的是施工机械、劳动力和材料等关键资源的科学配置问题。基于资源均衡理论，可采用启发式算法对施工网络计划进行优化调整，通过时差利用和非关键工序延后来平衡资源需求峰值。具体实施中，需要构建包含挖掘机、混凝土泵车等主要施工机械的多目标优化模型，综合考虑设备使用率、闲置成本和转场时间等因素。

针对水利工程特有的季节性施工特点，应建立动态资源调度机制。在汛期来临前集中调配土方机械完成关键部位的施工，在枯水期优先安排水下工程作业，实现资源的时间维度优化。对于混凝土浇筑等连续作业工序，采用资源受限的项目调度问题（RCPSP）解决方法，通过遗传算法或粒子群优化算法，在满足施工工艺要求的前提下，寻找最优的资源分配方案。

现代资源调度技术已发展到智能决策阶段，通过 BIM 平台集成进度计划和资源信息，实现 4D 施工模拟和资源冲突预警。某大型水库工程应用数字孪生技术，建立了包含 32 台套主要设备的实时调度系统，使设备利用率提高 25% ，工期缩短 18 天。值得注意的是，资源优化不仅要考虑经济性，还需兼顾施工安全和质量要求，特别是在高边坡开挖、大体积混凝土浇筑等高风险作业中，必须保证关键资源的充足投入。[2]

四、总结

本文立足于水利工程施工实践，系统分析施工进度管理的理论基础和方法体系，重点探讨基于关键路径法的进度优化策略和资源约束条件下的调度优化方法。通过理论分析与案例验证相结合的方式，旨在构建一套适用于水利工程特点的施工进度优化管理体系，为提升我国水利工程建设管理水平提供理论支撑和实践指导。

参考文献

[1] 马智亮 . 基于 BIM 的工程项目 4D 施工动态规划与管理 [J]. 土木工程学报 ,2020,43(8):10-19.

[2] 薛小龙 . 基于关键链技术的工程项目进度管理方法研究 [J]. 土木工程学报 ,2023,41(9):16-22.