樊金甲，孟成成，潘國(guó)華，宋葉青

（1.杭州交投建設(shè)工程有限公司，浙江 杭州 330100；2.中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 420100）

0 引言

海塘是浙江等沿海地區(qū)抵御風(fēng)暴潮襲擊的基礎(chǔ)設(shè)施和防洪防潮工程體系的重要組成部分，能有效降低臺(tái)風(fēng)、暴雨、潮汐等自然災(zāi)害帶來(lái)的危害和損失，為人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全提供重要保障[1-2]。海塘工程具有施工戰(zhàn)線長(zhǎng)、內(nèi)容多、范圍廣，涌潮對(duì)工程影響大，年可作業(yè)時(shí)間短，施工管理難度大的特點(diǎn)。加強(qiáng)海塘工程的建設(shè)、維護(hù)和管理，對(duì)保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全、改善民生和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。

BIM 集成了建筑所有的幾何模型信息、單元性能和功能要求，而且還包括施工進(jìn)度、建造過程、維護(hù)管理等過程信息[3-5]。BIM技術(shù)對(duì)建筑業(yè)技術(shù)革新的作用和意義已在全球范圍內(nèi)得到了業(yè)界的廣泛認(rèn)可[6-7]。一方面，傳統(tǒng)的二維制圖轉(zhuǎn)換成了三維高精度信息模型，可以高效、完整地傳遞工程建造信息。另一方面，參建各方在基于BIM技術(shù)的虛擬三維數(shù)字平臺(tái)更有利于交流和管理，避免了建設(shè)信息傳遞過程中的不對(duì)稱和信息孤島的產(chǎn)生，達(dá)到了“聚合信息、為我所用”的效果[8]。

現(xiàn)有研究印證了基于BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)信息傳遞與共享的可行性，但主要集中于房建工程領(lǐng)域。BIM技術(shù)在水利水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的應(yīng)用與建筑領(lǐng)域相比相對(duì)滯后[9]。本文結(jié)合浙江某海塘工程，總結(jié)BIM技術(shù)在海塘工程施工過程中的項(xiàng)目管理應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在水利水運(yùn)工程全生命周期中的應(yīng)用提供參考。

1 工程概況及特點(diǎn)

項(xiàng)目地處浙江省杭州市錢塘江兩岸，主要建設(shè)內(nèi)容包括：1）船閘口門引航道防洪封閉海塘工程，工程建設(shè)范圍覆蓋錢塘江沿岸1.3 km。2）標(biāo)準(zhǔn)塘加固工程，范圍覆蓋錢塘江兩岸共10.693 km長(zhǎng)度。

工程覆蓋范圍廣，且地處錢塘江強(qiáng)涌潮區(qū)域，涌潮對(duì)工程影響大，年可作業(yè)時(shí)間短，工期緊，并且錢塘江兩岸各區(qū)及預(yù)制廠多點(diǎn)均同時(shí)施工，人員機(jī)具分散，施工組織、進(jìn)度控制、工程質(zhì)量安全管理難度大。

為了保證工程目標(biāo)，在工程施工過程中全面應(yīng)用BIM技術(shù)輔助工程項(xiàng)目管理，提高施工效率，強(qiáng)化項(xiàng)目監(jiān)管。

2 海塘工程項(xiàng)目管理中BIM技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 參數(shù)化建模

BIM 模型的建立是基礎(chǔ)工作，海塘工程各部位的構(gòu)件具有數(shù)量多、種類少、結(jié)構(gòu)形式相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。本工程采用參數(shù)化和協(xié)同設(shè)計(jì)的方法，模型的建立采用中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院研發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)云平臺(tái)，該平臺(tái)以滿足設(shè)計(jì)階段各相關(guān)參與方在同一工作空間開展BIM 協(xié)同設(shè)計(jì)為目標(biāo)，以通用BIM 軟件為基礎(chǔ)，采用私有云模式部署專業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)和資源[10]。調(diào)入相關(guān)族，輸入丁壩結(jié)構(gòu)的典型參數(shù)，按照統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)錄入工程信息，即可快速建立工程BIM 模型。海塘工程BIM 模型如圖1。

2.2 項(xiàng)目管理應(yīng)用

本工程作業(yè)面大，對(duì)工程建設(shè)過程進(jìn)行安全有效的管理是困擾項(xiàng)目管理人員的一大難題?；贐IM技術(shù)的項(xiàng)目管理系統(tǒng)能夠很好地解決該工程項(xiàng)目管理過程中存在的信息分散、協(xié)同效率差、決策支持困難等問題。

結(jié)合本工程大區(qū)域大場(chǎng)景的特點(diǎn)，將現(xiàn)有成熟的GIS 圖形引擎二次開發(fā)和功能改造，與項(xiàng)目管理系統(tǒng)集成，使BIM 模型與業(yè)務(wù)功能能夠?qū)崿F(xiàn)雙向聯(lián)動(dòng)。項(xiàng)目管理系統(tǒng)采用基于B/S 的框架設(shè)計(jì)，同時(shí)支持電腦、手機(jī)和平板訪問。

工程質(zhì)量、進(jìn)度、投資和安全管理是本工程項(xiàng)目管理的核心問題，也是本工程項(xiàng)目管理的重難點(diǎn)，下面著重介紹BIM技術(shù)在本工程項(xiàng)目管理過程中在這些方面的應(yīng)用實(shí)踐情況。

2.2.1 質(zhì)量管理應(yīng)用實(shí)踐

質(zhì)量信息的時(shí)效性、可追溯性是質(zhì)量管控的核心，也是長(zhǎng)期困擾工程項(xiàng)目質(zhì)量管理的難題。傳統(tǒng)施工質(zhì)量管理缺少針對(duì)性，難以與施工構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，質(zhì)量信息可追溯性不強(qiáng)；質(zhì)量信息錄入一般采用手寫記錄的方式，效率低下，“補(bǔ)資料”、“資料外包”現(xiàn)象嚴(yán)重，數(shù)據(jù)真實(shí)性、可靠性、時(shí)效性差。

項(xiàng)目管理系統(tǒng)以工程構(gòu)件級(jí)精細(xì)化全面質(zhì)量管理為管理手段，建立了BIM 模型與質(zhì)量信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，強(qiáng)化項(xiàng)目質(zhì)量管理。

將每種構(gòu)件的施工過程劃分為不同的施工工序，每種工序包含不同的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和施工過程質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目參與人員可以利用手機(jī)、平板和手提電腦同步提交質(zhì)量檢驗(yàn)資料，資料中包含了構(gòu)件名稱、質(zhì)檢人員的位置、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況圖片以及與質(zhì)量有關(guān)的人機(jī)料法環(huán)等關(guān)鍵信息，并且只有上一道工序質(zhì)量驗(yàn)收通過，才允許進(jìn)行下一道工序，最大程度地保證了質(zhì)量信息的真實(shí)性、可靠性和時(shí)效性。

質(zhì)量資料紙質(zhì)歸檔也是工程項(xiàng)目質(zhì)量管理的一大工作內(nèi)容，BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)可以將質(zhì)量資料以構(gòu)件為單位歸檔，輸出行業(yè)主管部門要求的質(zhì)量管理臺(tái)賬。解決了海塘工程施工戰(zhàn)線長(zhǎng)、質(zhì)量管理難的問題，即使各工區(qū)同時(shí)開工，相關(guān)工作也能夠順利開展，提高了工作效率。

構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，通過點(diǎn)擊BIM 模型構(gòu)件，可以查看其質(zhì)量成長(zhǎng)過程。充分實(shí)現(xiàn)了質(zhì)量信息可追溯、質(zhì)量管控精細(xì)化的目的。項(xiàng)目管理人員還可以通過BIM 模型顏色變化等手段及時(shí)了解工程所有構(gòu)件的質(zhì)量驗(yàn)收狀態(tài)，及時(shí)掌握工程動(dòng)態(tài)。

2.2.2 進(jìn)度管理應(yīng)用實(shí)踐

本項(xiàng)目戰(zhàn)線長(zhǎng)、工區(qū)分散，施工班組多，溝通協(xié)調(diào)困難，進(jìn)度實(shí)時(shí)管理難度大項(xiàng)目各參與方通過BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)度管理，解決了各工區(qū)、各班組與項(xiàng)目部之間信息溝通不暢、效率低下的問題。系統(tǒng)將進(jìn)度管理模塊與質(zhì)量管理模塊相關(guān)聯(lián)，構(gòu)件各施工工序質(zhì)量驗(yàn)收合格，自動(dòng)生成進(jìn)度日志，并自動(dòng)計(jì)算累加項(xiàng)目完成產(chǎn)值。保證了進(jìn)度信息的無(wú)偏差實(shí)時(shí)傳遞，便于項(xiàng)目管理人員及時(shí)了解工程進(jìn)度信息，并快速做出相應(yīng)糾偏措施。

BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)將進(jìn)度管理數(shù)據(jù)與BIM 模型相融合，能夠形象直觀地向項(xiàng)目管理人員展示工程進(jìn)度進(jìn)展情況。開工前，按照年、季、月、周進(jìn)行工程進(jìn)度預(yù)演，分析進(jìn)度計(jì)劃安排合理性，明確各階段進(jìn)度目標(biāo)。施工過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)控工程進(jìn)度，通過模型顏色變化反映構(gòu)件的不同進(jìn)度狀態(tài)，如正常完工、提前完工、延遲完工等多種狀態(tài)，全方位、多角度顯示工程進(jìn)度，找出產(chǎn)生進(jìn)度偏差的工程部位，分析產(chǎn)生進(jìn)度偏差的原因，輔助工程進(jìn)度管理。

2.2.3 投資管理應(yīng)用實(shí)踐

工程投資控制的任務(wù)是使工程費(fèi)用在不影響工程進(jìn)度、質(zhì)量和生產(chǎn)操作安全的條件下，不超出合同規(guī)定的計(jì)劃范圍，并保證每一筆費(fèi)用支付的公正性和合理性。工程量的統(tǒng)計(jì)和工程款的計(jì)量支付是工程投資控制的核心內(nèi)容，也是業(yè)主方項(xiàng)目管理的核心內(nèi)容。

1）工程量統(tǒng)計(jì)

工程量統(tǒng)計(jì)是控制工程投資的基礎(chǔ)，工程土方量大，且位于強(qiáng)涌潮區(qū)域，涌潮對(duì)江底原始地形有很大的影響，汛期和非汛期土方量差別大，土方量統(tǒng)計(jì)計(jì)算是項(xiàng)目工程量統(tǒng)計(jì)的一大難題。

傳統(tǒng)的土方計(jì)算方法包括體積法、斷面法、方網(wǎng)格法和等高線法，這些方法主要有以下弊端：適用性較差，受地形限制嚴(yán)重； 均用到了微分思想，計(jì)算過程繁瑣，計(jì)算效率低； 計(jì)算精度與計(jì)算效率此消彼長(zhǎng)，且一旦調(diào)整局部，整個(gè)計(jì)算過程都需要重新進(jìn)行。

基于BIM 的土方量統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法具有實(shí)時(shí)性、優(yōu)化性與協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)。本項(xiàng)目采用BIM 系列設(shè)計(jì)軟件之一Civil3D 中的“三角網(wǎng)曲面法”分別構(gòu)建原始地形曲面和港區(qū)陸域設(shè)計(jì)曲面，基于兩個(gè)曲面合并三角網(wǎng)，在三角網(wǎng)相交處添加新三角網(wǎng)以創(chuàng)建組合曲面，通過查看組合曲面間棱柱體的“曲面特性”一鍵查看土方開挖和回填量，不會(huì)漏掉有效的設(shè)計(jì)信息，結(jié)果更精確，效率更高。

本工程采用基于Civil 3D 的三角網(wǎng)曲面法計(jì)算土方開挖量，計(jì)算結(jié)果與第三方測(cè)量單位采用常規(guī)方法測(cè)算的土方量誤差僅為0.36%，計(jì)算周期卻是常規(guī)算法的1/5。

項(xiàng)目部在基于BIM 模型的土方量清單的基礎(chǔ)上制定了精確的材料及設(shè)備采購(gòu)計(jì)劃，最大程度地杜絕了浪費(fèi)；業(yè)主單位在基于BIM 模型的土方量清單的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)度款的計(jì)量支付，對(duì)控制工程投資起到了積極作用。

2）工程計(jì)量支付

傳統(tǒng)工程計(jì)量支付，按照以分項(xiàng)工程為基礎(chǔ)的工程量清單項(xiàng)執(zhí)行，管理粗放，易產(chǎn)生多記、少記和漏記等情況，投資控制難度大。

本工程絕大部分構(gòu)筑物位于水下，工程量核算困難，按照傳統(tǒng)計(jì)量支付方式難以精確控制工程投資。BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)將工程量清單細(xì)化到每個(gè)工程構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)構(gòu)件工程量和BIM 模型的一一對(duì)應(yīng)，讓每個(gè)構(gòu)件有量可依，有價(jià)可詢，實(shí)現(xiàn)了構(gòu)件級(jí)的精細(xì)化計(jì)量支付管理（圖2）。

利用BIM 模型可唯一記錄和直觀顯示工程構(gòu)件計(jì)量支付狀態(tài)，防止重復(fù)計(jì)量；計(jì)量支付與質(zhì)量驗(yàn)收數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，只有質(zhì)量檢驗(yàn)合格才允許計(jì)量，最大程度地避免了多記的情況。同時(shí)運(yùn)用項(xiàng)目管理系統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)和分析功能，可以快速統(tǒng)計(jì)計(jì)算工程費(fèi)用，工程在計(jì)量支付審批完成后還可以導(dǎo)出行業(yè)主管部門要求的計(jì)量支付臺(tái)賬，提高了計(jì)量支付效率。

2.2.4 安全管理

工程現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，安全管理難度大。

為了增強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)有效管理，將BIM、GIS 以及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相互融合，建設(shè)數(shù)字化工地。BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)集成BIM 模型與現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，準(zhǔn)確表示每個(gè)攝像頭的位置，大大減少了管理的人工工作量，增加了管理透明度，提高了管理效率。項(xiàng)目管理人員在視頻監(jiān)控管理辦公室就能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工及人員情況進(jìn)行全盤掌握，面對(duì)著BIM 虛擬施工方案和視頻監(jiān)控中從工地傳過來(lái)的施工畫面，對(duì)比發(fā)現(xiàn)某班組的工人有沒有按照方案要求施工，在施工過程中安全防護(hù)工作是否履行到位。

3 結(jié)語(yǔ)

1）通過本工程的項(xiàng)目管理應(yīng)用實(shí)踐，建立了基于BIM 的項(xiàng)目管理系統(tǒng)，探索了BIM技術(shù)在海塘工程項(xiàng)目管理的相關(guān)應(yīng)用，取得了較好的工程效果。

2）BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)是一種管理手段的創(chuàng)新，其以模型為中心，通過集成、優(yōu)化傳統(tǒng)施工管理流程方法，能夠?yàn)轫?xiàng)目質(zhì)量、進(jìn)度、投資和安全提供更多的維度分析和決策支持，提高管理效率和水平。

3）考慮海塘工程點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣等特性，將項(xiàng)目管理系統(tǒng)與GIS 技術(shù)進(jìn)行融合，通過系列二次開發(fā)工作，保證了BIM、GIS、項(xiàng)目管理不同系統(tǒng)之間的信息貫通。BIM 與GIS、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的無(wú)縫融合，將創(chuàng)造工程項(xiàng)目管理領(lǐng)域的新模式，有廣闊的應(yīng)用前景。

4）由于各主管部門項(xiàng)目管理標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，導(dǎo)致需要在BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)中做大量關(guān)聯(lián)工作才能保證項(xiàng)目進(jìn)度、質(zhì)量和投資為一個(gè)有機(jī)整體。進(jìn)一步統(tǒng)一各類標(biāo)準(zhǔn)、完善BIM 項(xiàng)目管理系統(tǒng)對(duì)提升工程建設(shè)信息化水平具有重要意義。