基于BI M的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理

向濱，郭團生

(昆明地鐵建設(shè)管理有限公司，昆明 650021)

1 城市軌道交通項目施工協(xié)同管理

1.1 城市軌道交通項目施工協(xié)同管理主體

城市軌道交通項目施工周期長、專業(yè)性強、施工工藝復(fù)雜，且隨著項目施工進度的推進，城市軌道交通項目的參建方也在不斷進入與退出施工協(xié)同管理體系，因而工程施工協(xié)同關(guān)系具有時序性與復(fù)雜性。需要對城市軌道交通項目施工全生命周期內(nèi)的利益相關(guān)者進行歸納，對項目施工協(xié)同管理主體，包括建設(shè)單位、總承包單位（或施工單位）、分包單位、設(shè)計單位、勘察單位、工程咨詢服務(wù)單位、監(jiān)理單位、供應(yīng)商等整個生態(tài)鏈進行分析。項目實施過程中，建設(shè)與總承包單位（或施工單位）是城市軌道交通項目建設(shè)階段的核心利益相關(guān)者，其職責不僅貫穿工程施工全生命周期，且承擔著較高的工程管理職能，對城市軌道交通項目的實施情況起著關(guān)鍵乃至決定性作用；其余單位則為城市軌道交通項目的一般利益相關(guān)者，也是傳統(tǒng)意義上工程項目的參建方[1]。

1.2 城市軌道交通項目施工協(xié)同管理內(nèi)容

1.2.1 建設(shè)單位業(yè)主間的施工協(xié)同管理內(nèi)容

城市軌道交通項目通常為政府或以政府為主體出資支持建設(shè)的工程項目，旨在利用國有資金（國家或地方政府財政資金、債券等）對城市軌道交通這類重大國計民生建設(shè)工程項目加以資金支持與政策扶持，有力推動國家與地方經(jīng)濟的發(fā)展和諧社會的構(gòu)建。軌道交通建設(shè)單位作為城市軌道交通項目的業(yè)主，天然具有資源調(diào)度、矛盾協(xié)調(diào)等優(yōu)勢，在項目的投資情況、工程進度管控等方面均占據(jù)著主導(dǎo)性地位[2]。總承包單位（或施工單位）需根據(jù)項目施工組織方案設(shè)計，協(xié)調(diào)監(jiān)理單位、設(shè)計單位、勘察單位與業(yè)主溝通并獲批工程設(shè)計方案、施工方案，實現(xiàn)業(yè)主對工程項目的動態(tài)化跟蹤與全過程化協(xié)同。

1.2.2 與各參建方的施工協(xié)同管理內(nèi)容

城市軌道交通建設(shè)項目涉及的施工單位、分包單位、設(shè)計單位、勘察單位、工程咨詢服務(wù)單位、監(jiān)理單位、供應(yīng)商等共同完成工程建設(shè)，相關(guān)方需進行有機銜接與動態(tài)協(xié)同。例如，與監(jiān)理單位就城市軌道交通項目的實施進度、設(shè)備設(shè)施進場驗收、隱蔽工程驗收、單位工程驗收等進行溝通與審查；與設(shè)計單位就城市軌道交通項目的建筑、結(jié)構(gòu)、水、電、氣、暖通等圖紙設(shè)計進行溝通，并結(jié)合業(yè)主的需求進行設(shè)計變更與審圖；與施工單位與分包單位就樁基、水電、土建等施工內(nèi)容、施工進度、施工成本、勞務(wù)用工等進行溝通，配合協(xié)調(diào)水電接口、鐵件預(yù)埋等工作；與供應(yīng)商就材料或設(shè)備的來源、質(zhì)量、貯存注意事項、供給計劃等進行溝通，以確保材料與設(shè)備供應(yīng)到位，工程施工進度有序推進。

2 基于BI M的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理平臺構(gòu)建與應(yīng)用策略

2.1 BI M技術(shù)在施工協(xié)同管理中的價值

BIM 技術(shù)是一個以數(shù)據(jù)共享與信息交互為核心，充分融合計算機技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)知識的綜合性技術(shù)。其具有良好的數(shù)據(jù)集成特性，并能夠依托精細的結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)實現(xiàn)三維仿真模擬、可視化展示與模型共享，可為城市軌道交通項目各參建方的協(xié)同管理提供技術(shù)支撐，具體價值體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1.1 三維建?？梢暬?/p>

設(shè)計單位利用BIM 技術(shù)對城市軌道交通項目的各構(gòu)成部分（軌道、進站口等）的幾何信息與非幾何信息加以集成，建立城市軌道交通項目的建筑模型、結(jié)構(gòu)模型，并加以設(shè)計校核。（1）在BIM 技術(shù)的支持下，針對軌道交通機電管線種類多、管線布置空間小的特點，設(shè)計單位可采用工作集中的方式，使不同管線專業(yè)設(shè)計人員在同一個建筑結(jié)構(gòu)模型上進行設(shè)計，同時對建筑結(jié)構(gòu)模型進行修改，以加快城市軌道交通項目的設(shè)計效率。（2）設(shè)計單位構(gòu)建的地鐵站三維實體模型精細地表達了其內(nèi)在結(jié)構(gòu)、空間關(guān)聯(lián)關(guān)系及部件功能等，可將其作為各參建方商討設(shè)計方案的重要的可視化參照。

2.1.2 工程施工計劃模擬

在城市軌道交通地鐵站三維實體模型設(shè)計、校核、獲批同意的基礎(chǔ)上，將工程進度與各類BIM 模型進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)進度計劃模擬。城市軌道交通項目現(xiàn)場技術(shù)人員可以根據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化施工工序排布。在現(xiàn)場施工過程中，施工單位需將項目實施進度定期錄入BIM 平臺中，通過將計劃進度與實際進度進行對比，可直觀地向業(yè)主、總承包商、監(jiān)理單位等展示施工進度，便于其了解工程是否按期施工、施工進度是否存在異常、異常原因為何、施工過程中是否存在有待協(xié)同的難點等。

2.1.3 工程實施環(huán)節(jié)優(yōu)化

城市軌道交通項目在實施環(huán)節(jié)通常需要根據(jù)實際施工場景與環(huán)境對施工方案進行優(yōu)化，以更好地貼合工程實施實際情況。BIM 技術(shù)立足城市軌道交通項目的施工全生命周期，利用強大的參數(shù)優(yōu)化、數(shù)學計算、空間數(shù)據(jù)編輯與分析能力對優(yōu)化后的三維實體模型進行參數(shù)復(fù)核，重新測算工作量，為施工資源的高效調(diào)度、參建各方的矛盾協(xié)調(diào)提供全局優(yōu)化參考?？衫肂IM 技術(shù)能確定現(xiàn)場的水平施工位置、一體化與車站接口施工位置及后澆帶、環(huán)向施工縫位置，同時也可調(diào)整施工區(qū)域的劃分和流水段劃分方式，使其更符合現(xiàn)場施工。

BIM 技術(shù)在城市軌道交通項目三維建?？梢暬?、工程施工計劃模擬、工程實施環(huán)節(jié)優(yōu)化等方面具有鮮明的協(xié)同性優(yōu)勢，可為業(yè)主、總承包商、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、供應(yīng)商等的有機銜接、信息交流、進度掌控、工程優(yōu)化與工程量測算等提供良好的平臺支撐。

2.2 平臺構(gòu)建

基于BIM 的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理平臺的核心在于對各參建方的數(shù)據(jù)、信息、資源等進行整合與集成，基于此構(gòu)建可動態(tài)修改與優(yōu)化的專業(yè)信息可視化三維實體模型，并依托模型共享與信息交流實現(xiàn)各參建方的協(xié)同合作?；贐IM 的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理平臺共分為3 層。

2.2.1 信息采集層

城市軌道交通項目施工過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)、信息、資源，各參建方也會對數(shù)據(jù)、信息、資源有著個性化的需求，如總承包單位需要招投標信息、合同信息、采購信息等進行造價估算與投標報價，需要施工信息進行施工模擬與施工方案模擬等；施工單位需要進度信息與施工模型進行設(shè)計沖突檢測與施工模擬。信息采集層需對城市軌道交通項目施工全過程的全要素信息加以采集并加載到BIM 平臺中，以供各參建方根據(jù)實際應(yīng)用加以調(diào)用。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理層

在對施工全過程的全要素信息進行采集的基礎(chǔ)上，考慮到采集的數(shù)據(jù)具有異構(gòu)特征，需對結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別進行處理、整合后存儲到BIM 平臺中。在基于BIM 的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理平臺中，利用BIM 數(shù)據(jù)庫與XML數(shù)據(jù)庫對施工協(xié)同管理中采集的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲，利用文件源數(shù)據(jù)庫對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行存儲。BIM 數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫與文件源數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與調(diào)用則借助IFC 標準庫完成中轉(zhuǎn)，為三維建?？梢暬?、工程施工計劃模擬、工程實施環(huán)節(jié)優(yōu)化提供標準格式與規(guī)范的數(shù)據(jù)。

2.2.3 平臺應(yīng)用層

平臺應(yīng)用層為各參建方調(diào)用數(shù)據(jù)、信息、資源并進行信息交流、進度掌控、工程優(yōu)化與工程量測算等提供應(yīng)用支撐?；贐IM 的城市軌道交通項目施工協(xié)同管理平臺中常見的功能如投資優(yōu)化、施工模擬、協(xié)同設(shè)計與深化設(shè)計、設(shè)計沖突檢測與協(xié)調(diào)、進度跟蹤等。通過業(yè)務(wù)管理與平臺應(yīng)用，為各參建方協(xié)調(diào)工作、分配資源、緩解矛盾提供了良好的渠道。

2.3 協(xié)同管理流程

2.3.1 施工準備階段

在城市軌道交通項目的施工準備階段，主要由設(shè)計單位對項目施工圖進行設(shè)計、建立BIM 模型并進行設(shè)計交底，施工單位對BIM 模型進行深化設(shè)計與碰撞檢查，將檢查無誤的BIM 模型用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工并反饋至設(shè)計單位，再由其對各施工單位共享的BIM 模型進行集成，形成整體統(tǒng)籌的施工方案，并在集成BIM 模型的基礎(chǔ)上建立BIM 協(xié)同平臺，為各參建方后續(xù)協(xié)同合作奠定平臺基礎(chǔ)。業(yè)主單位在此階段主要對施工圖設(shè)計審核情況進行把關(guān)，并對BIM 集成模型進行審核。

2.3.2 施工控制階段

在城市軌道交通項目的施工控制階段，在進度控制方面，總承單位（或施工單位）預(yù)先對施工現(xiàn)場進行模擬、分解WBS施工任務(wù)，構(gòu)建施工進度管理4D 模型并編制總進度計劃，將總計劃共享給各施工單位，由各參建施工單位自行編制子進度計劃與日進度計劃；各施工單位預(yù)先在BIM 平臺中進行三維施工進度模擬與技術(shù)交底，并通過實際進度與計劃進度的對比向總承包商匯總子項目進度。在質(zhì)量控制方面，總承包商編制項目施工質(zhì)量控制總體計劃，將總計劃共享給施工單位，再由各施工單位自行編制施工質(zhì)量控制計劃，構(gòu)建基于質(zhì)量管理的6D 系統(tǒng)，經(jīng)質(zhì)量自檢后提交報驗申請表，業(yè)主單位可對其進行施工質(zhì)量檢驗審批。

2.3.3 竣工驗收階段

在城市軌道交通項目的竣工驗收階段，由施工單位根據(jù)工程施工情況提交相關(guān)程驗收申請，根據(jù)驗收階段分別由監(jiān)理單位和業(yè)主單位組織驗收，業(yè)主單位可利用BIM 模型校核實際情況，對總包或施工單位工程進行驗收審批。在工程造價結(jié)算方面，施工單位基于5D 模型對施工的工程量進行計算，提交結(jié)算申請，業(yè)主單位可基于BIM 模型對工作量進行審核，提交竣工結(jié)算申請并形成竣工模型，最后由業(yè)主單位基于BIM 模型審核對量進行工程結(jié)算，并將竣工模型存檔備查。

3 結(jié)語

隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國眾多城市的城市軌道交通進入快速發(fā)展期。但受到城市軌道交通項目專業(yè)性與復(fù)雜性的影響，加上傳統(tǒng)施工管理模式存在孤島現(xiàn)象，項目實施進度、質(zhì)量管控與工程現(xiàn)場交叉施工都給工程的協(xié)調(diào)、管理帶來諸多難度和不確定性。本研究立足工程建設(shè)視角，將BIM 技術(shù)引入城市軌道交通項目施工協(xié)同管理中，闡述了BIM 技術(shù)在施工協(xié)同管理中的應(yīng)用價值，構(gòu)建了BIM 施工協(xié)同管理平臺，并對管理流程加以梳理，實現(xiàn)了各參建方的優(yōu)勢互補、聚合放大，提升了城市軌道交通項目施工管理的綜合效果。