BIM技術(shù)對(duì)PPP模式下海綿城市的應(yīng)用探究

盧茜 朱敏 張翔

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)也逐漸步入信息化和數(shù)字化時(shí)代。BIM技術(shù)有利推動(dòng)了海綿城市建設(shè)發(fā)展。本文主要介紹了海綿城市和PPP模式的概念，并提出PPP模式下的海綿城市項(xiàng)目存在的問(wèn)題，及利用BIM技術(shù)如何解決這些問(wèn)題。

Abstract： With the rapid development of China's economy， the construction industry has gradually entered the era of informationization and digitalization. BIM technology has promoted the development of sponge cities. This paper mainly introduces the concept of sponge city with PPP mode，and puts forward the problems existing in the sponge city project under PPP mode， on how to solve these problems by using BIM technology.

關(guān)鍵詞：海綿城市;PPP模式;BIM技術(shù)

Key words： Sponge City;PPP Model;BIM technology

中圖分類(lèi)號(hào)：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）21-0265-03

0? 引言

據(jù)住建部統(tǒng)計(jì)，2008至2010年期間，全國(guó)62% 的城市因暴雨洪水發(fā)生過(guò)城市內(nèi)澇，且有137個(gè)城市遭到內(nèi)澇受淹的次數(shù)已超過(guò)三次以上[1]。因內(nèi)澇造成了房屋倒塌、基礎(chǔ)設(shè)施損壞、人口失蹤、人員傷亡及巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 2014年11月，我國(guó)住建部為改進(jìn)城市的防澇水平及提高城市水系統(tǒng)的可持續(xù)性，發(fā)布了《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，并鼓勵(lì)采用PPP模式推動(dòng)及加快海綿城市建設(shè)項(xiàng)目的步伐。2015-2016年期間，財(cái)政部在全國(guó)500多個(gè)申請(qǐng)城市中選取了30個(gè)城市，作為“海綿城市”試點(diǎn)城市，其中第一批16個(gè)，第二批14個(gè)。然而，在國(guó)家政策的大力推動(dòng)下，海綿城市建設(shè)過(guò)程中，仍然遇到了很多困難和挫折。比如信息流失、信息不通、各方意見(jiàn)不統(tǒng)一等問(wèn)題導(dǎo)致工程滯后、陷入困境。信息化、數(shù)字化的時(shí)代，在各個(gè)行業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域都應(yīng)用的如火如荼，建設(shè)項(xiàng)目行業(yè)工程信息化的發(fā)展相對(duì)較遲緩。近些年，工程信息化也越來(lái)越被重視，BIM技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用取得了很大的進(jìn)步與發(fā)展。許多大型項(xiàng)目漸漸引入BIM技術(shù)，如上海世博會(huì)博物館、桂林兩江國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程、北京城市副中心行政辦公區(qū)項(xiàng)目、北京市CBD核心區(qū)中國(guó)尊大廈項(xiàng)目等等。在建筑、市政、路橋、水利等工程領(lǐng)域都發(fā)揮著舉足輕重的作用。

1? 海綿城市的概念

海綿城市是指當(dāng)遇到惡劣環(huán)境如洪災(zāi)，城市的水系統(tǒng)能像海綿一樣具有彈性，做到“吸水、蓄水、滲水、凈水、用水、排水”[2][10]。它不同于其他傳統(tǒng)排水的理念和方法，而是引進(jìn)了發(fā)達(dá)國(guó)家的雨水管理理念，如采用低影響力開(kāi)發(fā)（LID），綠色基礎(chǔ)設(shè)施（GI）等。我國(guó)的海綿城市建設(shè)項(xiàng)目最主要的措施是Low Impact Development（LID），LID措施的主要目標(biāo)是城市水資源能健康循環(huán)，具有可持續(xù)性，預(yù)防和控制洪水泛濫和水污染。

2? PPP模式概念

PPP（Public-Private Partnership）模式，是一種通過(guò)政府和社會(huì)資本合作，共同參與海綿城市項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)，利益共享的融資模式[3]。PPP模式最大的特點(diǎn)就是高效引入民間資本，拉動(dòng)社會(huì)資本的積極性，緩解地方財(cái)政壓力，提高基礎(chǔ)建設(shè)效率，提升民眾生活質(zhì)量。當(dāng)前，政府正大力推動(dòng)海綿城市建設(shè)，但政府資金緊缺，融資困難，舉步維艱。在國(guó)際上PPP可細(xì)劃分為十二種模式，而我國(guó)海綿城市PPP項(xiàng)目從融資、全生命周期風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)、產(chǎn)權(quán)等因素考慮，采取不同的模式。若為改造項(xiàng)目，宜采用ROT模式;若是新建項(xiàng)目，多數(shù)采用BOT模式。

3? PPP模式下海綿工程遇到的問(wèn)題

PPP模式在海綿工程建設(shè)的作用有目共睹、毋庸置疑。但在項(xiàng)目管理中仍然存在很多缺陷、問(wèn)題和弊端。造成這些問(wèn)題主要原因是信息閉塞、不流通、不共享，從而導(dǎo)致一系列的協(xié)調(diào)問(wèn)題、施工缺陷、信息丟失、溝通匱乏。

3.1 協(xié)調(diào)管理

海綿工程項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜地綜合工程，涉及到多學(xué)科、多部門(mén)協(xié)調(diào)合作解決的水循環(huán)工程。它集合了市政工程、園林工程、水利部、水文部、環(huán)境部門(mén)、住建部、財(cái)政部等等。海綿工程在國(guó)內(nèi)僅處于摸索階段，試點(diǎn)城市在設(shè)計(jì)-施工過(guò)程中，不可避免的遇到新問(wèn)題，需要解決。通常通過(guò)會(huì)議安排，邀請(qǐng)多學(xué)科的專家提出的意見(jiàn)及建議后，進(jìn)行方案的修改和制訂，再上報(bào)每個(gè)部門(mén)的專家，一而再，再而三，不斷地再修改、再上報(bào)，直到意見(jiàn)統(tǒng)一，才實(shí)施，缺乏協(xié)同機(jī)制使整個(gè)流程既繁瑣又耗時(shí)。

3.2 施工管理

由于在我國(guó)海綿工程處于起步階段，暫還沒(méi)有頒布具體的海綿工程的施工規(guī)范。城市之間存在地域性，特別是南北差異極大，氣候變化、年降雨量、蒸發(fā)量、徑流量等大相徑庭。PPP模式下海綿工程包括決策-設(shè)計(jì)-施工-經(jīng)營(yíng)四階段。決策階段：由于無(wú)例可依，只能摸著石頭過(guò)河，邊施工邊修改，為此走了很多冤枉路。設(shè)計(jì)階段：管道、管線布置出現(xiàn)阻礙或重疊，變更設(shè)計(jì)方案，導(dǎo)致施工材料堆積、浪費(fèi)、施工人員和施工機(jī)械設(shè)備閑置。施工階段：施工環(huán)境復(fù)雜、周期長(zhǎng)，沒(méi)有技術(shù)數(shù)據(jù)平臺(tái)支撐，技術(shù)交底復(fù)雜，施工人員操作不熟悉。老城區(qū)地下管道、管線錯(cuò)綜復(fù)雜，且管道、管線的布置圖紙既不精確又不完整，對(duì)施工帶來(lái)極大的困擾。諸多問(wèn)題都影響了工程進(jìn)度、工程質(zhì)量、工程成本。經(jīng)營(yíng)階段，海綿城市投資額大，一般都是資金雄厚、企業(yè)資質(zhì)高的企業(yè)和政府部門(mén)簽訂的“2+8”合作方式，合同工期2年，運(yùn)營(yíng)8年，當(dāng)?shù)孛駹I(yíng)施工企業(yè)幾乎無(wú)法參與海綿工程核心技術(shù)建設(shè)，再運(yùn)營(yíng)期間仍需中標(biāo)企業(yè)留置人員經(jīng)營(yíng)管理。

3.3 信息管理

海綿項(xiàng)目運(yùn)用了多學(xué)科、多領(lǐng)域，因此學(xué)科交融、信息互通、領(lǐng)域相互滲透顯得尤為重要。信息流通不暢，政府監(jiān)控不嚴(yán)，不能及時(shí)了解項(xiàng)目進(jìn)展和動(dòng)態(tài)。民營(yíng)投資者主要以盈利為目的，犧牲工程質(zhì)量，使用低效的工程材料，工程未能得到及時(shí)監(jiān)控，工程隱患未能及時(shí)解除。先行的試點(diǎn)工程在摸索過(guò)程中，從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題中取得的相關(guān)知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)，不能實(shí)現(xiàn)平臺(tái)共享，導(dǎo)致多企業(yè)在同樣問(wèn)題上栽跟頭，阻礙了中國(guó)建設(shè)業(yè)的快速發(fā)展。

3.4 民眾溝通管理

海綿工程主要對(duì)道路及老城區(qū)低洼地區(qū)進(jìn)行改造，施工時(shí)，與當(dāng)?shù)鼐用癞a(chǎn)生了很多矛盾。比如：①大部分海綿工程施工幾乎是在老城區(qū)，道路狹窄，人口密集。施工時(shí)，道路封閉，造成了道路擁堵嚴(yán)重，公共交通線路變更，當(dāng)?shù)鼐用癯鲂胁槐?。②施工過(guò)程中，大多數(shù)地道路都是硬化道路，在拆除過(guò)程中造成周邊環(huán)境空氣污染、噪聲污染和水污染。③在道路拆除過(guò)程中，地下管道復(fù)雜，陳舊，容易被挖壞、挖斷，致使周邊居民停水、停電、停氣，造成了居民生活不便。這些問(wèn)題都造成施工人員和當(dāng)?shù)孛癖姰a(chǎn)生摩擦，需要政府企業(yè)去溝通、調(diào)解。

4? BIM技術(shù)的應(yīng)用

Building Information Modelling 建筑信息模型，簡(jiǎn)稱BIM技術(shù)，是基于CAD的基礎(chǔ)上發(fā)展成多維的建筑技術(shù)軟件，如Revit、Tekla[8][9]。傳統(tǒng)的建筑模型軟件僅是在設(shè)計(jì)階段和施工階段進(jìn)行建筑物進(jìn)行3D模型的建立。BIM技術(shù)是由CAD引擎、云技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等大量工程信息搭載而成的先進(jìn)技術(shù)數(shù)字化平臺(tái)，從而使各參與方能直觀的對(duì)整個(gè)項(xiàng)目全生命周期管控和協(xié)同管理[4]-[6]。當(dāng)前，BIM信息化技術(shù)的信息資源共享、參數(shù)化設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)集成分析、虛擬施工、碰撞檢查、協(xié)調(diào)管理等特點(diǎn)在工程運(yùn)營(yíng)中具有較大的優(yōu)勢(shì)。

4.1 信息化協(xié)同管理

國(guó)內(nèi)BIM技術(shù)，如魯班BIM已有手機(jī)APP版本，為各參與方建立了一個(gè)工程信息平臺(tái)，協(xié)同合作平臺(tái)。可以通過(guò)設(shè)置相關(guān)權(quán)限，根據(jù)項(xiàng)目相關(guān)人員的不同職責(zé)開(kāi)放不同的功能，政府各部門(mén)能較少巡檢頻次，但能高效地對(duì)工程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、動(dòng)態(tài)管理、協(xié)同管理。項(xiàng)目管理部門(mén)既能掌控大局又能發(fā)出指令，根據(jù)BIM數(shù)據(jù)合理組織施工，合理安排施工工序，將施工機(jī)械使用利用率最大化，杜絕施工材料的浪費(fèi)，避免施工人員的閑置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，改正錯(cuò)誤，降低風(fēng)險(xiǎn)，減少損失。施工人員可以通過(guò)與BIM工程數(shù)據(jù)對(duì)比，自查、自檢、自整改。利用BIM技術(shù)信息互通的特點(diǎn)，使PPP模式工程信息單向流動(dòng)形式轉(zhuǎn)化為縱橫交叉的網(wǎng)格形式。

4.2 BIM技術(shù)虛擬施工管理

近些年，國(guó)內(nèi)外BIM技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)可以5D模擬，即在3D建模的基礎(chǔ)上加上時(shí)間和成本。施工前，參與各方能知道工程的進(jìn)度與成本。工程數(shù)據(jù)的量化和工程結(jié)構(gòu)的可視化，有利于設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)階段提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，修改方案，較少損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，BIM技術(shù)的使用，可以減少設(shè)計(jì)變更40%，大大提高工作效率，提高計(jì)劃工期和計(jì)劃費(fèi)用的準(zhǔn)確性，使項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益最大化[7]。國(guó)內(nèi)南北差異大，氣候不一，地域性強(qiáng)，如透水混凝土材料地使用，每個(gè)城市使用的透水混凝土配合比都不一樣。BIM信息平臺(tái)的共享，為其他工程提供寶貴的數(shù)據(jù)，節(jié)約資源，節(jié)約成本。

4.3 碰撞檢查

由于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)圖紙時(shí)考慮不周全，常常會(huì)出現(xiàn)在施工時(shí)才發(fā)現(xiàn)管道、管線設(shè)計(jì)不合理，再變更，返工。但是現(xiàn)在通過(guò)BIM技術(shù)模擬工程地下管道、管線布置，進(jìn)行碰撞檢查，軟件能自動(dòng)計(jì)算，顯示出有多少個(gè)不合理的點(diǎn)，這些不合理發(fā)生在哪些位置。在施工前實(shí)現(xiàn)工程預(yù)警，可為PPP海綿項(xiàng)目建立有效風(fēng)險(xiǎn)防范機(jī)制，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，可以避免大量人工、材料、機(jī)械的浪費(fèi)，為工程質(zhì)量、工程效率提速。而不是被動(dòng)的等待問(wèn)題的出現(xiàn)，再提出方案、商議、討論，最終采取措施。

4.4 VR體驗(yàn)

施工場(chǎng)地仿真模擬、施工過(guò)程模擬，可以通過(guò)使用VR設(shè)備，可視化功能，大大減化了技術(shù)人員技術(shù)交底難度，讓操作規(guī)范通俗易懂。指引施工人員遇到緊急事故時(shí)能正確做出應(yīng)急策略，有效控制事故，減緩事故惡化，保證人生安全，降低生命及財(cái)產(chǎn)損失。公共基礎(chǔ)建設(shè)，終究是為了造福民眾，提高民生質(zhì)量，無(wú)論施工前后，仍能保證居民的大力支持尤為重要。3D動(dòng)態(tài)模擬與漫游功能，展示海綿工程的施工場(chǎng)景和效果圖，能有助于當(dāng)?shù)孛癖姼庇^、更深刻地了解海綿工程的施工流程、施工成果，同時(shí)也有助于政企與居民溝通，也有助于居民對(duì)海綿工程的大力支持與理解。人人都做監(jiān)督者，人人都是參與者。

5? 結(jié)語(yǔ)

利用BIM技術(shù)建立PPP模式下海綿工程信息提取、儲(chǔ)存、分析、處理等全過(guò)程的信息管理系統(tǒng)，有利于完善政府監(jiān)督機(jī)制、企業(yè)責(zé)任制;有利于工程成本、工期、質(zhì)量、安全等信息化、可視化;有利于參與各方規(guī)避工程風(fēng)險(xiǎn);有利于企業(yè)效益最大化、公共福利最大化。

BIM軟件的使用與推廣仍處于起步及快速發(fā)展階段，許多大型公共項(xiàng)目?jī)H僅使用BIM軟件作為輔助工具，主要是原因有下面幾點(diǎn)：①經(jīng)營(yíng)豐富的工程師及工程人員習(xí)慣用傳統(tǒng)的方法和方式進(jìn)行工程管理，排斥BIM軟件學(xué)習(xí)，而能熟練使用BIM軟件的主力軍大多數(shù)年輕工程人員，有經(jīng)驗(yàn)的工程人員未能扶起工程信息的大旗。②BIM工程師人才緊缺，國(guó)內(nèi)高校在培養(yǎng)BIM軟件工程師后備人才的方面比較滯后。③BIM軟件開(kāi)發(fā)如廣聯(lián)達(dá)、魯班、Revit等公司還尚未有一家達(dá)到完全成熟的地位。但是，隨著我國(guó)工程項(xiàng)目復(fù)雜性，學(xué)科領(lǐng)域多樣性，建立協(xié)同信息化平臺(tái)是大勢(shì)所趨。BIM技術(shù)的運(yùn)用并不是完全取代傳統(tǒng)的管理模式，而是優(yōu)化傳統(tǒng)管理模式，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，加強(qiáng)政府與企業(yè)的溝通與交流，提高公共建設(shè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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