某地鐵建設(shè)工程土建施工的監(jiān)理管理研究

文＿劉智勇（廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，高級工程師）

在工程項目的執(zhí)行過程中，進(jìn)度控制管理非常重要，其在施工管理中發(fā)揮著牽一發(fā)而動全身的關(guān)鍵作用。隨著工程規(guī)模的擴(kuò)大，地鐵土建設(shè)計、施工的難度和工程投資也隨之加大。在國民經(jīng)濟(jì)和社會投入中，由于工期管理效率低，無法有效進(jìn)行項目進(jìn)度控制，導(dǎo)致大量的資源浪費。因為傳統(tǒng)項目進(jìn)度計劃的表達(dá)方式簡單，出現(xiàn)了錯誤很難改變，不合理的設(shè)計未能及時發(fā)現(xiàn)，易出現(xiàn)計劃更新不及時、各部門和單元之間的信息傳輸不順暢等現(xiàn)象。此外，隨著工程的復(fù)雜性和工程的規(guī)模增大，傳統(tǒng)的進(jìn)度管理模式也容易造成工程項目進(jìn)度的拖延，現(xiàn)需引入先進(jìn)的信息化進(jìn)度管理模式。目前，BIM（建筑信息模型）技術(shù)可實現(xiàn)項目控制的高效管理，但其在施工調(diào)度方面的應(yīng)用卻非常有限，且主要集中在理論上，而在實踐中應(yīng)用較少。

因此，為將BIM技術(shù)應(yīng)用于地鐵工程項目的施工過程中，筆者通過具體實例對BIM技術(shù)在土建施工過程中的進(jìn)度管理進(jìn)行分析和討論。隨著地鐵建設(shè)工程的信息化水平不斷提高，BIM技術(shù)已是西方發(fā)達(dá)國家最為普遍和高效應(yīng)用的工程監(jiān)理管理方法，為我國的地鐵建設(shè)企業(yè)指出未來的發(fā)展方向。為此，本文對BIM技術(shù)在某地鐵建設(shè)中的特征及其在項目建設(shè)中的進(jìn)度監(jiān)理管理作用進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn)，在地鐵建設(shè)工程土建項目計劃中引進(jìn)BIM技術(shù)，對地鐵建設(shè)工程質(zhì)量、安全、進(jìn)度及投資全面開展管理和控制，能夠提高管理者控制整體的能力，減少延遲的風(fēng)險，提高監(jiān)理管理的效能，從而產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，確保地鐵工程土建施工順利進(jìn)行。

一、工程難點

地鐵建設(shè)工程現(xiàn)場多為填方地段，地形起伏大，地質(zhì)條件較差，地鐵一側(cè)為深基坑，另一側(cè)為正在施工的排洪渠。按設(shè)計要求做換填處理，分層碾壓，需多次進(jìn)行密實度土工實驗，工序繁多；護(hù)坡方案為三維網(wǎng)噴播植草護(hù)坡。施工環(huán)境復(fù)雜，現(xiàn)場已建好的高壓電線存在較大安全隱患，需改遷。因需協(xié)調(diào)的部門多人員雜亂，且施工場地有限，因此，在各個環(huán)節(jié)中會出現(xiàn)先后進(jìn)場順序不一致、協(xié)調(diào)與溝通不順暢、消息傳遞緩慢等沖突。在傳統(tǒng)地鐵建設(shè)中，大量的地鐵土建圖紙堆積，給地鐵建設(shè)工程信息的存儲與分析帶來了較大困難。在施工過程中，為難免出現(xiàn)現(xiàn)場實際與圖紙不一致的情況，這就需要做設(shè)計變更，還要聯(lián)系各方實地勘察，為此造成時間上的浪費，從而影響施工進(jìn)度。在分析項目的各種難點后，引進(jìn)BIM技術(shù)，可確保項目如期完工，以便對項目進(jìn)行有效的管理。

二、地鐵建設(shè)模型

項目施工方使用魯班BIM軟件，利用軟件搭建魯班地鐵基坑開挖、鋼筋安裝的BIM系統(tǒng)。以魯班BIM系列軟件SP（獨占式補(bǔ)?。?、BIMworks（建筑信息模型板塊）、IbanApp等為主要內(nèi)容，與其他軟件相結(jié)合，對BIM項目的建設(shè)工程進(jìn)度管理進(jìn)行實踐和應(yīng)用。

魯班BIM軟件將二維圖形轉(zhuǎn)換三維圖形，而軟件的3D模型則能模擬實際環(huán)境；創(chuàng)新智能云模型檢測系統(tǒng)可在用戶建模過程中，智能診斷故障；該系統(tǒng)可實現(xiàn)全國范圍內(nèi)的工程量清單、定額的自動整合，滿足國內(nèi)設(shè)計規(guī)范、工程量計算規(guī)則、成本管理規(guī)范，并實現(xiàn)按地方規(guī)則自動生成工程量。魯班系統(tǒng)具備較強(qiáng)的報告功能，可對各種工程量進(jìn)行高效的處理；提供數(shù)據(jù)查看、統(tǒng)計分析和專業(yè)數(shù)據(jù)共享；多個工程歷史數(shù)據(jù)累積、比較分析等作用。魯班BIM管理軟件是一種基于云端運行的技術(shù)，它可在云平臺下載模型數(shù)據(jù)，也可將模型、數(shù)據(jù)等上傳到PDS（三維設(shè)計）系統(tǒng)中。

（一）創(chuàng)建地鐵三維模型

在構(gòu)建某項目地鐵的3D模型的過程中，需要全面分析整體工程項目，并對設(shè)計圖紙的平面圖有一定的了解，明確每個構(gòu)造的含義、位置關(guān)系、構(gòu)造屬性等，以便準(zhǔn)確構(gòu)造3D模型。建模過程中需與管理者溝通交流，達(dá)成共識，以確保項目的順利實施。

選定地鐵建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)后，利用Revit建立某地鐵土建的3D模型，模型的建立根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟季?。為了實現(xiàn)對整個工程方案的建模，需在Revit中對方案進(jìn)行建模，使用其創(chuàng)建“標(biāo)高”和“軸網(wǎng)”命令，建立符合實際的位置信息，并根據(jù)所建立的標(biāo)高軸網(wǎng)圖對地鐵基礎(chǔ)進(jìn)行布局。在Revit中可使用“家族”來設(shè)定地鐵結(jié)構(gòu)的參數(shù)。使用Revit軟件制作的某地鐵BIM模型見圖1。

圖1 地鐵BIM圖

（二）管道的碰撞檢查

構(gòu)建地鐵3D模型后，對地鐵土建模型中的管道進(jìn)行布置填充。還應(yīng)考慮工程項目的復(fù)雜性和大量的管道穿插其中，防止各類檢查井位置或者管道交叉之間的矛盾，因此需對庫模式進(jìn)行沖突檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)問題，從而提前對布局進(jìn)行調(diào)整。

BIM技術(shù)應(yīng)用于施工計劃中，其優(yōu)勢表現(xiàn)為可視化和提前仿真。經(jīng)過無數(shù)次的改進(jìn)與仿真，最終得出合理的四維化模型。在Naviswork（可視化和仿真）中，通過對模型的碰撞，可看到不同的檢查井、不同的管道發(fā)生的情況，管理人員可從中找到問題的根源。通過對工程進(jìn)行沖突探測，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在著大量的沖突，且沖突的種類較多。

建立3D模型后，對地鐵土建地下管道進(jìn)行碰撞探測和全面檢驗，共發(fā)現(xiàn)268起碰撞。從線路間的碰撞關(guān)系來看，發(fā)生碰撞的頻率最高為天然氣管道和市政給水管道之間的碰撞有152次。62個事故發(fā)生在雨水管道和污水管道之間，54個事故發(fā)生在排水管道之間，結(jié)果表明該模型的撞擊為0。經(jīng)過手動檢測，所有的沖突都已調(diào)節(jié)完畢。

在項目建設(shè)前對其進(jìn)行優(yōu)化，可提高地鐵土建建設(shè)的質(zhì)量，極大降低了返工率，不僅縮短時間，還節(jié)省費用。如在模型中發(fā)現(xiàn)檢查井位置重疊或者管道交叉等問題，可及時與設(shè)計人員交流，并做出相應(yīng)的修正，從而能夠迅速解決問題，并重新對修正后的模型進(jìn)行檢驗。因此，在BIM技術(shù)基礎(chǔ)上的進(jìn)度管理可以間接地產(chǎn)生諸多的隱性收益，并減少風(fēng)險的發(fā)生率。在對排污管道進(jìn)行檢查時，如果在檢查過程中出現(xiàn)沖突，管理人員可利用BIM 360 Glue（三維模型）定制要檢查的管道，并利用BIM 360 Glue進(jìn)行簡易的碰撞檢測。例如，給水管道和埋地高壓電纜管道之間的間隔僅為0.10m，存在一定沖突且不符合設(shè)計規(guī)范。通過以上工作，可以快速確定事故究竟是否由于設(shè)計或施工所致，并確定事故發(fā)生的原因，以確定事故的責(zé)任。對于工程中有必要進(jìn)行調(diào)整的部分，可以在第一時間利用BIM 360 Glue將其建模角度進(jìn)行存儲，并用照片將其拍攝，以便技術(shù)人員進(jìn)行分析和修正，確保BIM建模和地鐵土建施工場地的一致。在進(jìn)行細(xì)部施工進(jìn)度的檢查時，使用Navisworks的施工進(jìn)度模擬進(jìn)行觀測，這時使用BIM 360 Glue對比模型和現(xiàn)場可以讓管理人員對進(jìn)度有更詳盡的認(rèn)識，使進(jìn)度控制工作更加細(xì)致和合理。圖2為管道案例的碰撞報告。

圖2 管道碰撞報告

（三）基于BIM的進(jìn)度分析

1.基于BIM技術(shù)的場地布置

場點布置原則是以平面地圖為基礎(chǔ)，與工程項目現(xiàn)場周圍的環(huán)境因素相聯(lián)系，再加上與進(jìn)度有關(guān)的要素，對施工現(xiàn)場展開整體布局。在BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的現(xiàn)場布局也是以此為基礎(chǔ)，將其分成三個階段，分別是施工準(zhǔn)備階段、主體工程施工階段、場地清理及竣工驗收階段的場地布局。適當(dāng)?shù)倪x址可以使有限的人力物力得到最大限度的利用，場地布局要素是材料、機(jī)械、周邊道路、場道等。在這三個階段的現(xiàn)場布局中，堆放材料的類型和位置有區(qū)別，機(jī)械入場的使用也有區(qū)別?？傮w而言，三個階段場址布局大致一致，只是一些小的地方需要微調(diào)。

工程現(xiàn)場布局是工程建設(shè)的先決條件，合理的布局可從根源上減少安全風(fēng)險，為工程管理提供便利、節(jié)約投資和提高工程效益。BIM技術(shù)在現(xiàn)場布局規(guī)劃中的運用，既可為工程單位帶來直接的經(jīng)濟(jì)效益，又可加快工程建設(shè)進(jìn)度，項目業(yè)主和項目相關(guān)方實現(xiàn)雙贏。根據(jù)工程技術(shù)部門提供的工地平面布局，采用魯班軟件對辦公、生活用房、圍墻、大門進(jìn)行設(shè)計；對物料加工棚、塔吊、邊坡等進(jìn)行模型化，對現(xiàn)場進(jìn)行三維仿真，對現(xiàn)場布置不合理或疏漏的部位進(jìn)行修正，并將其輸出。

針對某地鐵土建施工過程中存在的空間狹窄、布局困難等問題，采用BIM技術(shù)進(jìn)行研究。例如，在未使用BIM技術(shù)進(jìn)行布局時，項目開展最初計劃是將工地鋼筋加工棚設(shè)置施工場地外空地上，在對工地鋼筋加工棚進(jìn)行建模及仿真后，可以發(fā)現(xiàn)，工地鋼筋加工棚距離地鐵土建施工現(xiàn)場距離較遠(yuǎn)，且工地鋼筋加工棚與地鐵土建后期路線相沖突，因此需要調(diào)整工地鋼筋加工棚位置。而采用BIM技術(shù)進(jìn)行布局后，在工程開始前就注意到該問題，并把工地鋼筋加工棚安裝地點設(shè)置在靠近鋼筋堆放處，便于鋼筋加工；鋼筋運送也很便利，不會對鋼筋的堆積及車輛的通行造成阻礙。

2.施工進(jìn)度模擬

將施工項目的進(jìn)度資料進(jìn)行歸類，利用進(jìn)度管理系統(tǒng)BIM-Project編寫進(jìn)度規(guī)劃，將數(shù)據(jù)源導(dǎo)入三維建模單元中，連接三維模型組件構(gòu)成四維BIM建模。傳統(tǒng)的項目進(jìn)度管理軟件是按照建設(shè)項目的進(jìn)度表編寫WBS工作，按照WBS（工作分解結(jié)構(gòu)）將工作進(jìn)行拆分，由Project按照設(shè)定的對應(yīng)比例完成工作與時間的匹配，從而構(gòu)成項目的進(jìn)度安排。

利用Navisworks軟件的外設(shè)函數(shù)，打開Revit三維模型，并利用Navisworks軟件的timeliner（時間線）附加函數(shù)，將Project所編寫的工程進(jìn)度表以Navisworks數(shù)據(jù)接口的方式與Navisworks程序相結(jié)合。

BIM技術(shù)不僅可以實現(xiàn)工程項目的可視化，還可實現(xiàn)地鐵土建工程項目仿真，具有傳統(tǒng)項目計劃管理所不具備的優(yōu)勢。利用Navisworks進(jìn)行的施工仿真，可直觀再現(xiàn)真實的施工情況，并針對項目中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時分析。管理者可透過地鐵土建仿真來檢視全部數(shù)據(jù)資料，修正不符合管理者的需求及工程進(jìn)度的資料，進(jìn)而改善四維模式。利用Navisworks對施工過程進(jìn)行仿真時，管理人員可添加一個動態(tài)視角，對施工過程中的仿真過程進(jìn)行更詳盡、完整的研究。從多個角度、多個方位對施工進(jìn)度模擬進(jìn)行觀測，使管理人員準(zhǔn)確理解工程項目的組成過程，和施工中可能出現(xiàn)的問題，以便盡早制定相應(yīng)的解決辦法。

3.工程項目決策階段

第一步，項目運用指數(shù)估計法進(jìn)行地鐵土建施工成本計算，地鐵土建基坑按單位面積計價法計算，即按各專業(yè)的成本指數(shù)乘以地鐵土建基坑面積，精確計算出地鐵土建基坑安裝工程費的具體數(shù)值，為了抽取同類項目的指標(biāo)，需搜集相關(guān)的歷史成本資料。采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工項目的造價評估，先進(jìn)行施工面積的測算，需要施工方或其所聘請的BIM顧問機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬的3D建模，再將此建模引入相應(yīng)的算量軟件進(jìn)行計算。

第二步，根據(jù)工程結(jié)構(gòu)形式、用途和技術(shù)需求，采用同一技術(shù)規(guī)范進(jìn)行工程造價的評估。要求成本人員收集、分析和保存評估指數(shù)所采用的各項技術(shù)評估指數(shù)，或查閱同類項目成本信息，從而得出相應(yīng)的成本數(shù)據(jù)。利用該單元收集的各個工程的立體模型所得到的工程工程量、工程價格等成本信息，為下一工程的估計提供了實際的、詳細(xì)的估計信息。還可以通過廣聯(lián)達(dá)指數(shù)網(wǎng)進(jìn)行投資評估，該網(wǎng)站是廣聯(lián)達(dá)公司為國內(nèi)各個地區(qū)的地鐵土建基坑項目成本指數(shù)建立的一個信息共享的平臺。

第三步，在投資決策過程中，利用廣聯(lián)達(dá)公司的三維建模技術(shù)對項目進(jìn)行三維建模，同時利用廣聯(lián)達(dá)指數(shù)網(wǎng)絡(luò)對項目進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，能夠迅速、精確的制作出項目評估報告，該方法可極大地改善工程造價預(yù)測的準(zhǔn)確性，為以后工程建設(shè)提供精確資料。在不考慮材料成本、材料市場價格變動和成本核算基準(zhǔn)變動的情況下，工程施工、裝修、安裝部分工程造價的估算價格為33263.97×1434.59=47720158.72（元）。

三、結(jié)語

利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工仿真模擬，將地鐵土建工程項目的實際完工和計劃完工進(jìn)行比較，達(dá)到實時控制的目的。在建設(shè)階段，若有變更則采用BIM技術(shù)對其進(jìn)行實時調(diào)整，以防止出現(xiàn)工期延遲的情況。BIM技術(shù)可有效提升項目進(jìn)度安排的工作效率，且BIM編制工作進(jìn)度是一個具有動態(tài)性的過程，在操作過程中對存在的問題進(jìn)行適時的調(diào)整，將信息傳遞到BIM中，對原來的計劃進(jìn)行更新，確保地鐵土建工程施工安全有序進(jìn)行。