BIM技術在城市軌道交通投資控制管理中的應用研究

齊歡

（上海市建設工程管理有限公司，上海 200031）

1 城市軌道交通投資控制管理工作的特點

城市軌道交通工程既不同于常規(guī)以“點”實施的房建工程，也不同于主要以“線”實施的管道、道路等工程，而是“點線結(jié)合”的大型綜合性工程。其在投資控制管理上具有以下幾個主要特點。

1.1 投資規(guī)模大

城市軌道交通投資規(guī)模巨大，目前工程造價一般在5～10 億元/km 之間（不含動拆遷），并且隨著城市動拆遷成本、建筑市場工料機成本的上升，仍呈上漲趨勢。

1.2 建設周期長

城市軌道交通工程施工的一般流程為：洞通—軌通—電通—系統(tǒng)聯(lián)調(diào)—通車試運行。建設工期受地質(zhì)條件、征地動遷、管線遷改等影響，各地區(qū)間略有差異，目前國內(nèi)建設周期普遍在4.5～6年。

1.3 涉及工程專業(yè)性強、專業(yè)面廣

專業(yè)工程不僅有地下深基坑、盾構(gòu)、高架、大型庫房、風水電安裝等土建安裝工程，更有軌道、通信、信號、接觸網(wǎng)、供電等專業(yè)性很強的鐵路專業(yè)系統(tǒng)及電力工程，還有管線遷改、道路翻交等市政安裝工程，可謂五花八門、包羅萬象。

1.4 外界干擾因素多

城市軌道交通工程以地下線為主，并且站點一般設置在人流較為密集的街區(qū)、管線交織的主要路口，因此受地質(zhì)條件、周遭環(huán)境、動拆遷、管線遷改、交通組織的影響較大，投資控制管理的不確定因素多。

如何建立起覆蓋工程項目全范圍的全過程投資控制體系，嚴格并合理控制工程的投資成本，節(jié)約投資資金，確保工程總投資控制在批準概算或預定的目標之內(nèi)，提高建設資金使用效益，是投資控制管理工作的重點和難點。

2 BIM 技術在城市軌道交通建設項目管理的應用優(yōu)勢

BIM 技術的應用提升了項目整體建設水平和質(zhì)量，BIM 模型在多專業(yè)安裝碰撞檢驗、管線方案優(yōu)化、裝修設計仿真、虛擬場景漫游等方面確實減少了設計變更，降低了項目建設成本。

BIM 作為提高建設行業(yè)項目管理水平和效率的先進技術，具有諸多優(yōu)勢。一是輔助工程量計算，技術成熟后可有效提高算量的準確性，使設計變更直觀可視，提高設計變更工程量核算效率，且工程量調(diào)整方便；二是促進項目管理、投資控制的信息化，大幅度提高項目協(xié)同力，從而縮短工期、提高質(zhì)量和安全性；三是詳盡、準確、結(jié)構(gòu)化的工程竣工檔案為后期運維服務，建設方運營維護提供依據(jù)。通過BIM 模型的運用，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等信息化技術手段為技術經(jīng)濟指標體系的建立提供依據(jù)，為工程建設過程中的投資控制管理提供有效保障。

3 BIM 技術在城市軌道交通建設項目管理的應用現(xiàn)狀

上海地鐵在城市軌道交通建設中一直是使用BIM技術的先行者，自2012年起，在部分地鐵建設項目中試點BIM 技術應用，14、15、18 號線實現(xiàn)BIM 技術全線全生命周期應用。并且制定了與BIM 相關的一系列的技術應用標準和指導意見，實現(xiàn)了從BIM 模型創(chuàng)建到共享的流程和規(guī)則的統(tǒng)一，實現(xiàn)了BIM 模型各種數(shù)據(jù)標準化，使得深化BIM 技術在城市軌道交通行業(yè)的實踐和應用成為可能。

目前，上海地鐵積累了很多BIM 原始模型，有很好的對BIM 模型進行延伸應用研究的基礎。隨著BIM 技術應用的不斷深入，BIM 設計單位對城市軌道交通建設項目特點逐漸了解。隨著城市軌道交通BIM 技術標準的完善及設備產(chǎn)品的豐富，特別是一線造價管理人員與BIM 設計人員的溝通磨合，BIM 設計在投資控制管理領域的作用也日益顯現(xiàn)，特別是信息化技術的發(fā)展，Revit 軟件中成熟的造價插件出現(xiàn)，使BIM 與投資控制管理緊密結(jié)合成為可能。

4 BIM 技術在城市軌道交通投資控制管理中各階段的應用探索

4.1 BIM 技術在招投標階段的應用

在招標階段，主要是根據(jù)總體單位編制的BIM 模型，對接Revit 軟件的第三方造價插件，使用BIM 模型中的數(shù)據(jù)，直接導出按照現(xiàn)行工程量清單計算規(guī)則編制的施工招標工程量清單。由此可見，BIM 模型設計的準確性是BIM 技術與投資控制管理緊密結(jié)合的前提。在全過程投資控制管理中，首先將BIM 工作涵蓋在總體設計合同范圍內(nèi)，遵循合同委托關系，充分發(fā)揮作為BIM 總體的作用，做到事先籌劃、事中反饋、事后總結(jié)。比如，在招投標工作啟動之前，與BIM 總體單位溝通好總體單位和具體分包單位的任務分工、合同費用拆分以及后續(xù)配合招投標的工程量核對安排，提前明確線路工程量計算規(guī)則、溝通流程、歸檔資料要求等。造價咨詢單位對設計單位提供的BIM 模型與設計施工圖紙進行核對，專業(yè)造價管理人員對BIM模型以及專業(yè)軟件進行管理，確保使用專業(yè)軟件提取工程量的準確性。

上海多家造價咨詢單位通過自主開發(fā)或與信息化公司合作開發(fā)BIM 模型審查工具，大大提高了BIM模型建模的準確性、完整性，初步具備BIM 模型在造價方向運用的條件。BIM 審查平臺應可實現(xiàn)對建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、人防、消防及節(jié)能等專業(yè)的智能審查，通過智能審查直接輸出審查結(jié)果，在很大程度上提高設計人員、審圖人員的工作效率。在此基礎上，開發(fā)基于Revit 的BIM 算量工具，采用主動模糊匹配與人工智能相結(jié)合的算法，通過模型中的關鍵字，采用與或非的正則表達式對模型類別與工程量計價規(guī)范中的開項類別予以判別，并對其對應的量做處理，使幾何模型在數(shù)據(jù)層面上達到算量模型的要求。對于模型中的錯誤或疑問項，采用人工智能非監(jiān)督式學習高亮疑問項，積累數(shù)據(jù)反復訓練。目前為止，已基本完成土建車站和土建區(qū)間的算量工具，正進一步開發(fā)裝飾裝修和機電安裝工程的算量工具，最終達到全面覆蓋城市軌道交通BIM 模型自動化算量的目的。BIM 模型遞交相關流程如圖1所示。

圖1 BIM 模型遞交相關流程

在招標階段，BIM 模型的使用將加快工程量清單編制的速度、提高工程量清單編制的準確性，并進一步實現(xiàn)城市軌道交通各類招標清單編制的統(tǒng)一化、結(jié)構(gòu)化與規(guī)范化，為今后信息化平臺各類指標的建設奠定基礎。

4.2 BIM 技術在驗工計價中的應用

隨著BIM 技術在工程量清單領域應用的不斷擴大，在各土建施工驗工計價的實物工作量確認過程中，嘗試采用BIM 技術，要求各土建總承包單位在BIM 模型中編報逐月完成的工程數(shù)量。在實物工作量確認中，BIM 技術具備“實時驗工、線上驗工”的功能，使投資控制管理更加精細化。

4.3 BIM 技術在工程設計變更中的應用

BIM 技術能夠增加設計協(xié)同能力，從而減少各專業(yè)之間沖突。在施工階段，通過將設計變更的內(nèi)容直觀地反映在BIM 模型上，自動比對變更前后的工作量，為設計變更提供可靠的數(shù)據(jù)。并根據(jù)合同單價快捷地計算變更的費用，從而為設計方案的優(yōu)化決策以及設計變更費用的確定，提供最有效的依據(jù)。

在城市軌道交通工程建設中嘗試進行BIM 模型的共享，將BIM 技術引入變更管理中，建立了高效、動態(tài)的投資控制體系[1]。通過遠程實時更新BIM 設計模型數(shù)據(jù)，打破信息傳遞屏障，縮短參建各方的信息交互時長，使得業(yè)主管理工作更有時效性，實現(xiàn)了投資的動態(tài)管理。

在設計變更管理中，常常會因招標圖與施工圖不符、施工報價不平衡等因素，引起設計變更造價分析失準，造成業(yè)主單位誤判。所以設計單位在提出設計變更的同時，需提供工程變更造價經(jīng)濟分析。每個變更中均使用BIM 模型比對招標階段工程量，以明確變更方案與招標方案之間的關系；將BIM 模型的提取量作為設計變更工程量審計申報的唯一依據(jù)。在設計單位編制工程造價分析的同時，要求投資監(jiān)理在不與施工單位對量、核價的情況下，對照施工合同快速提供同口徑的施工合同變更費用情況估算表，供業(yè)主判斷變更的經(jīng)濟性。

4.4 BIM 技術在管線搬遷工作中的應用

由于城市軌道交通工程建設的特點，前期管線搬遷工程的實施基本上貫穿于工程建設的始終；又由于前期管線工程本身具有的實施單位性質(zhì)、委托關系、行業(yè)規(guī)定、現(xiàn)場條件復雜、時間緊迫等特殊性，一直是投資控制管理的重點和難點。管線搬遷在以往城市軌道交通建設中始終存在費用居高不下，實際費用遠超批復概算，管線發(fā)生多次搬遷，搬遷進度制約車站施工進程等弊病，成為城市軌道交通工程建設的一大頑疾。

管線搬遷委托BIM 單位全過程參與，使用BIM 技術輔助確定管線搬遷方案的可行性、數(shù)量的準確性等。根據(jù)車站施工方案、交通組織方案優(yōu)化管線搬遷方案，對于可以采取管線加固措施保護的盡量避免搬遷。對于管線各階段搬遷進行統(tǒng)籌計劃，盡量減少不必要的重復搬遷工作。在施工階段和結(jié)算階段，根據(jù)BIM 模型和管線實際搬遷情況計算、審核管線搬遷工作量，把管線搬遷工作落到實處，從根本上解決管線搬遷超概的老大難問題。要求各前期管線單位在管線搬遷竣工結(jié)算資料中提供BIM 模型，將BIM 工作內(nèi)容列入前期合同條款予以執(zhí)行，否則不予辦理最終費用的支付。引入投資監(jiān)理，通過BIM 模型與設計圖紙、現(xiàn)場結(jié)合的模式對搬遷的管線實施計量、清點工作，確保管線搬遷數(shù)量的準確性。

4.5 BIM 技術在資產(chǎn)移交中的應用

項目的資產(chǎn)清冊以及資產(chǎn)移交全面配合建設單位推廣BIM 技術，最終實現(xiàn)包括資產(chǎn)編碼、規(guī)格、供應商、保修期等與BIM 構(gòu)件關聯(lián)，實現(xiàn)基于BIM 的資產(chǎn)管理可視化移交工作。為城市軌道交通運營和維保提供重要保障。

5 基于BIM 技術的全過程投資控制管理的應用展望

5.1 基于BIM 技術5D 模型的應用

在確定中標單位后，將中標的合同價信息導入BIM 模型，使BIM 模型從包含3D 信息轉(zhuǎn)變?yōu)楹惺┕ぶ芷谛畔?、造價信息的5D 模型，滿足工程建設提供BIM 模型設計、全員使用、竣工移交的“一模到底”全過程使用要求。

以招標BIM 模型形成的工程量清單作為合同簽訂的依據(jù)，在后續(xù)施工合同執(zhí)行過程中采用“無模型不變更，無模型不支付”原則，所有的變更支付應以模型為準，通過BIM 模型的變更管理，強化設計在建設過程中的核心地位?；贐IM 技術的變更流程如圖2所示。

圖2 基于BIM 技術的變更流程

全過程使用BIM 模型后，可以將支付管理更加精細化，每個單元構(gòu)件都有合同價格，驗工計價將走出書面的形式，具備合同里程碑支付、節(jié)點支付的條件。

5.2 造價整體水平提高

目前，建筑業(yè)信息化水平總體偏低，尤其是在工程造價行業(yè)中，數(shù)據(jù)挖掘和算法迭代優(yōu)化方面，有著巨大的行業(yè)空間。以城市軌道交通為例，大部分數(shù)據(jù)指標還停留在依賴造價人員的經(jīng)驗積累、數(shù)據(jù)的表格化存取。地鐵建設項目涉及龐大的數(shù)據(jù)資料，如果這些數(shù)據(jù)的分類、核對和歸整僅僅依靠人工，至少半個月才能完成，存檔后的查找、讀取和核對工作也非常不方便。造價指標體系的出現(xiàn)完美地解決了這一問題。通過BIM 算量工具的進一步開發(fā)與應用，能夠大大地減少工作時間，節(jié)約人力和物力。

5.3 造價效率提高

在造價行業(yè)發(fā)展越來越精細化的背景下，造價數(shù)據(jù)管理僅僅依靠人員的知識儲備和經(jīng)驗積累已是一件非常不易的事情，更別說在龐大的造價數(shù)據(jù)中，通過傳統(tǒng)方式查找有用的信息。因此，造價指標體系使大幅提升造價效率成為可能[2]，幫助企業(yè)科學有效地管理造價數(shù)據(jù)。

6 結(jié)語

綜上所述，BIM 技術應用在地鐵投資控制管理全過程中，能夠有效解決傳統(tǒng)造價管理模式中的痛點與難點，實現(xiàn)工程造價動態(tài)管理的可視化、可控化，全面提升投資控制水平，降低工程投資風險。