BIM技術(shù)在地下綜合管廊成本控制中的應(yīng)用

羅成希，夏 凡，邱 晨，文 帥

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司，北京 100010）

隨著城市化進(jìn)程地不斷加快和城市擴(kuò)張地不斷加速以及建筑功能的不斷完善，使得城市地下管網(wǎng)的敷設(shè)與改造施工項(xiàng)目不斷增加，很多城市始建于20世紀(jì)70～80年代的地下管網(wǎng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前實(shí)際功能需求，因此在各地的地下綜合管廊工程越來(lái)越多。

1 地下綜合管廊項(xiàng)目

地下綜合管廊是地下管網(wǎng)的集成化綜合走廊，是敷設(shè)各類地下管線的主要隧道空間，包含了供水、供熱、燃?xì)?、排污、電力、信?hào)、通信等管線、系統(tǒng)工程，對(duì)于城市功能的實(shí)現(xiàn)有著極為重要的基礎(chǔ)支撐意義。圖1所示為某城市地下綜合管廊規(guī)劃示意圖。

圖1 某城市地下綜合管廊規(guī)劃示意圖（部分）

地下綜合管廊項(xiàng)目在當(dāng)前各城市建設(shè)改造項(xiàng)目中占比越來(lái)越高，其項(xiàng)目建設(shè)熱情即相關(guān)要求也越來(lái)越高，但由于國(guó)內(nèi)地下綜合管廊項(xiàng)目科學(xué)化統(tǒng)籌管理研究起步相對(duì)較晚，在很多地方依然存在著很多的不足。

1）施工難度相對(duì)較大 主要表現(xiàn)在地下綜合管廊項(xiàng)目一般要涉及多個(gè)專業(yè)的特殊要求，而且在具體建設(shè)時(shí)還要考慮城市未來(lái)的基本規(guī)劃和發(fā)展方向，因此跨專業(yè)、跨區(qū)域、跨政府部門(mén)的協(xié)調(diào)相對(duì)較多，也較為復(fù)雜。

2）項(xiàng)目建設(shè)資金保障存疑 國(guó)內(nèi)地下綜合管廊項(xiàng)目一般為政府采買項(xiàng)目，后期收入一般來(lái)源于政府財(cái)政補(bǔ)貼及各管線的入廊費(fèi)，建設(shè)資金保障方面一直無(wú)法很好協(xié)調(diào)。

3）成本控制方面存在困難 對(duì)于地下管廊項(xiàng)目而言，由于其施工建設(shè)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)有大量的變更，這些變更有的還源于地下地質(zhì)條件的實(shí)際情況，有些來(lái)源于特殊專業(yè)的特殊要求，有些是施工圖設(shè)計(jì)上存在的缺陷，這些變更的出現(xiàn)導(dǎo)致返工、窩工現(xiàn)象較為嚴(yán)重，費(fèi)用控制相對(duì)較難。而且在具體的施工中，很多隱蔽工程的出現(xiàn)也使得成本控制的難度不斷增加。

2 項(xiàng)目施工管理中的成本控制

項(xiàng)目施工管理中的三大控制指標(biāo)：質(zhì)量、進(jìn)度、成本，決定了整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的成敗與否，特別是其中成本控制方面，基本決定了建設(shè)方與施工單位的投入與利潤(rùn)，因此在各類工程項(xiàng)目建設(shè)中均要嚴(yán)格把控項(xiàng)目建設(shè)的施工成本。

在具體的應(yīng)用中，施工成本的控制主要來(lái)源于人工成本控制、機(jī)械成本控制、材料成本控制等，其中根據(jù)施工進(jìn)度的進(jìn)行又可劃分為施工前、過(guò)程中、過(guò)程后的成本控制等方面。

1）人工成本控制 主要方式有合理調(diào)配人力資源，最大化利用人力資源，提高工作效率，降低返工率等。

2）機(jī)械成本控制 主要有提高機(jī)械工具應(yīng)用時(shí)間效率，提前規(guī)劃科學(xué)施工，減少空置時(shí)間等。

3）材料成本控制 要充分利用現(xiàn)場(chǎng)所有的資源，降低損耗，同時(shí)在市場(chǎng)上選擇相對(duì)價(jià)格低的材料，但要保障質(zhì)量符合施工質(zhì)量要求。一般在實(shí)際操作中材料的領(lǐng)取都是限額領(lǐng)取的方式，鼓勵(lì)節(jié)約。

這些控制措施在一般的項(xiàng)目建設(shè)中均相對(duì)較容易實(shí)現(xiàn)，但對(duì)于地下綜合管廊項(xiàng)目施工中則存在著較多的困難，一方面是地下綜合管廊系統(tǒng)涉及面較廣，過(guò)程中容易出現(xiàn)有各類變更和偏差，容易返工、窩工，另一方面是地下綜合管廊項(xiàng)目涉及隱蔽工程的成本控制相對(duì)較為困難，有時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)有施工隱蔽工程由于各種原因?qū)е虏牧侠速M(fèi)、工程量浪費(fèi)等問(wèn)題，比如在進(jìn)行實(shí)際工程施工時(shí)由于無(wú)法準(zhǔn)確判定當(dāng)日工作量及工作進(jìn)度，造成多領(lǐng)料在現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)嚴(yán)重或者現(xiàn)場(chǎng)由于少領(lǐng)料導(dǎo)致領(lǐng)料期間人力資源浪費(fèi)等問(wèn)題的出現(xiàn)。因此在地下綜合管廊施工的成本控制一般相對(duì)困難，很難控制到位。這也是國(guó)內(nèi)很多地下綜合管廊施工項(xiàng)目施工效益相對(duì)不高的根源之一。在這種情況下，必須要采用一些新的技術(shù)方式來(lái)優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)成本控制。

地下綜合管廊施工項(xiàng)目的成本控制中，還有一個(gè)比較棘手的問(wèn)題在于工程計(jì)量的準(zhǔn)確性與可靠性，在很多地上建構(gòu)筑物建設(shè)項(xiàng)目中相對(duì)較為簡(jiǎn)單的工程量計(jì)量套用到地下綜合管廊施工作業(yè)時(shí)就無(wú)法有效計(jì)量，在大量地下工程和隱蔽工程的影響下計(jì)量大多有不少的偏差，這些偏差均會(huì)導(dǎo)致工程造價(jià)控制的不當(dāng)，有極大可能會(huì)造成施工方的經(jīng)濟(jì)損失。

3 BIM技術(shù)在施工成本控制中的應(yīng)用

BIM技術(shù)通過(guò)可視化的建模與數(shù)據(jù)集成來(lái)輔助現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理，提升管理效率、降低重復(fù)作業(yè)概率同時(shí)預(yù)先對(duì)作業(yè)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行偏差分析，并通過(guò)分析找出恰當(dāng)?shù)奶幚矸绞?，因此在?dāng)前很多項(xiàng)目建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用和很好的使用。

BIM技術(shù)在地下綜合管廊建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)中的應(yīng)用主要包括協(xié)同設(shè)計(jì)、工程量統(tǒng)計(jì)、施工工藝模擬以及施工過(guò)程控制等方面。

3.1 協(xié)同設(shè)計(jì)

在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)之前，根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的設(shè)計(jì)概況建立BIM模型，在模型構(gòu)建時(shí)各相關(guān)專業(yè)如土建、安裝、機(jī)電儀等將各自設(shè)計(jì)需求導(dǎo)入BIM模型中，通過(guò)初期的對(duì)接與溝通檢查施工圖設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，如碰撞、壓線、沖突、交叉。

若在前期模擬設(shè)計(jì)時(shí)就發(fā)現(xiàn)有碰撞現(xiàn)象必須要立即進(jìn)行施工圖紙的調(diào)整和變更，若無(wú)前期的碰撞檢查，在實(shí)際施工中碰到這類問(wèn)題的解決是極為復(fù)雜，也是一大筆無(wú)關(guān)費(fèi)用的支出負(fù)擔(dān)。

而在協(xié)同設(shè)計(jì)階段，由于利用BIM技術(shù)，充分的融入了各個(gè)施工階段的不同工作任務(wù)安排，因此可以對(duì)材料入場(chǎng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)先性切分和管控，防止大量材料進(jìn)場(chǎng)滯留引起的存儲(chǔ)和二次轉(zhuǎn)運(yùn)費(fèi)用的支出，也可以盡可能避免由于材料進(jìn)場(chǎng)不足引起的現(xiàn)場(chǎng)人員、機(jī)械設(shè)備等空置的費(fèi)用支出。

3.2 工程量統(tǒng)計(jì)

工程量統(tǒng)計(jì)是造價(jià)核算以及資金支付的重點(diǎn)支撐，而用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法或者一般性的軟件操作，地下綜合管廊的工程量統(tǒng)計(jì)容易產(chǎn)生有較多的偏差和問(wèn)題，特別是涉及隱蔽工程的工程量統(tǒng)計(jì)方面，即便現(xiàn)場(chǎng)留有工作簽單的情況下也會(huì)出現(xiàn)有大量的問(wèn)題，因此運(yùn)用BIM的可視化模型可以有效地解決這類問(wèn)題出現(xiàn)的根源。根據(jù)總體設(shè)計(jì)圖模擬劃定的BIM模型可以清楚地對(duì)各個(gè)隱蔽工程及階段性工程、分部分項(xiàng)工程的工程量進(jìn)行計(jì)算，且該種計(jì)算式可追蹤可復(fù)核的，這就從根本上解決了一大部分工程量無(wú)法核算或者核算不到位的問(wèn)題。

3.3 施工進(jìn)度模擬

進(jìn)度目標(biāo)控制的失當(dāng)是成本目標(biāo)控制不當(dāng)?shù)母葱砸蛩刂?，在很多?xiàng)目上的成本控制出現(xiàn)偏差的主要根源都在于進(jìn)度目標(biāo)的失控，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)由于進(jìn)度的協(xié)調(diào)不一使得大量的緊后事件無(wú)法及時(shí)跟進(jìn)造成人力、物力等資源的浪費(fèi)，而且由此導(dǎo)致施工整體成本的提升。而地下綜合管廊項(xiàng)目施工又是一個(gè)多專業(yè)交叉的工作任務(wù)，受制于作業(yè)面的空間影響，各個(gè)作業(yè)工序有著極為嚴(yán)格的界面劃分，因此在該方面出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)于成本控制極為不利。

BIM技術(shù)可以繪制施工進(jìn)度模擬圖，并根據(jù)各個(gè)階段各個(gè)專業(yè)的不同需求分別輸出該階段所需的材料、人員、機(jī)械使用需求量并輸出該階段的重點(diǎn)管控工作，由此可以極大地減少由于多方協(xié)調(diào)不當(dāng)引起的浪費(fèi)問(wèn)題。圖2所示為將施工控制時(shí)間進(jìn)度控制導(dǎo)入到BIM模型中的情況。

圖2 施工時(shí)間控制點(diǎn)導(dǎo)入到BIM模型

3.4 施工工藝模擬

施工現(xiàn)場(chǎng)造成的浪費(fèi)中另一個(gè)重要方面在于施工技術(shù)方案的臨時(shí)調(diào)整，這種調(diào)整在裝配式結(jié)構(gòu)施工中較為常見(jiàn)，由于施工單位與預(yù)制單位一般不是同一家，這就使得在實(shí)際的裝配作業(yè)時(shí)由于預(yù)制件的結(jié)構(gòu)尺寸、性能、特點(diǎn)、要求沒(méi)有提前溝通好導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)施工方案的變更，特別是涉及到每臺(tái)班幾千甚至上萬(wàn)的吊裝機(jī)械設(shè)備時(shí)，浪費(fèi)相對(duì)較為嚴(yán)重，也是需要預(yù)先重點(diǎn)控制的點(diǎn)之一。

利用BIM技術(shù)進(jìn)行在前期即進(jìn)行施工工藝模擬，如吊裝作業(yè)的模擬，在輸出該階段吊裝工藝所需要求之后輸出列表，提出具體的施工工藝要求，由此由相關(guān)單位進(jìn)行施工方案的優(yōu)化與改進(jìn)，然后作業(yè)時(shí)便可減少不少類似的不匹配不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，圖3所示為吊裝作業(yè)方案的模擬。

圖3 利用BIM對(duì)現(xiàn)場(chǎng)吊裝作業(yè)場(chǎng)景的模擬

3.5 施工過(guò)程控制

施工過(guò)程控制是項(xiàng)目施工成本控制的核心階段，在這個(gè)階段一般重點(diǎn)考慮到的是各項(xiàng)資源的合理化調(diào)配，降低意外耗損率，而在具體的操作中在于人員、機(jī)具設(shè)備及材料的場(chǎng)內(nèi)調(diào)配及根據(jù)各作業(yè)面實(shí)際作業(yè)情況的優(yōu)化處理。

由于地下綜合管廊施工過(guò)程中必然涉及大量的過(guò)路等作業(yè)，在作業(yè)時(shí)勢(shì)必會(huì)由于交通管制、周邊活動(dòng)等影響對(duì)施工作業(yè)產(chǎn)生干擾，因此實(shí)際執(zhí)行中很難嚴(yán)格依照已出的工作計(jì)劃完成相應(yīng)工作，因此傳統(tǒng)上需要項(xiàng)目管理人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行偏差的分析與即時(shí)的協(xié)調(diào)。

利用BIM軟件的模擬分析，可以要求各專業(yè)、各作業(yè)面現(xiàn)場(chǎng)管理人員將每天工作面情況、作業(yè)執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并傳輸?shù)紹IM云管理平臺(tái)上，通過(guò)云管理平臺(tái)上的研究與分析，找出每階段、每天現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)存在的偏差同時(shí)即時(shí)調(diào)整下階段、次日的人力物力機(jī)械設(shè)備材料等資源的使用計(jì)劃，達(dá)到最大可能降低現(xiàn)場(chǎng)資源浪費(fèi)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在地下綜合管廊施工的管線綜合以及維護(hù)計(jì)劃等方面的良好應(yīng)用也可不同方面的減少現(xiàn)場(chǎng)的浪費(fèi)情況，優(yōu)化成本控制，因此在實(shí)際的項(xiàng)目應(yīng)用上有著極為出色的表現(xiàn)和極為廣闊的應(yīng)用空間。然而事實(shí)上當(dāng)前很多地下綜合管廊施工項(xiàng)目上由于缺乏足夠的專業(yè)人才進(jìn)行應(yīng)用或是由于經(jīng)驗(yàn)或者技能不足無(wú)法正確地發(fā)揮BIM軟件的優(yōu)勢(shì)，使得其在實(shí)際管理中的表現(xiàn)大打折扣，這也是未來(lái)需要進(jìn)一步研究和解決的工作之一。