王之喆（中鐵華鐵工程設計集團城軌監(jiān)理公司， 北京 100071）

1 概 述

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市軌道交通項目建設正步入繁榮時期，不僅改善了城市居民出行環(huán)境，還拉動了內需。截至 2019年 6月30日，我國累計有 37 座城市建成城市軌道交通，線路總長 6 126.82 km。其中地鐵4 656.83 km、輕軌 255.40 km、單軌 98.50 km、市域快軌 691.27 km、現(xiàn)代有軌電車 356.72 km、磁浮交通57.90 km 以及自動旅客捷運系統(tǒng) 10.20 km。城市軌道交通工程不僅市場潛力巨大，而且新技術應用層出不窮。特別是 BIM 技術在“十二五”期間被住房和城鄉(xiāng)建設部明確列入重點推廣計劃中，并于 2010年開始在國內部分城市的城市軌道交通工程建設中得到了初步應用。2018年5月，住房和城鄉(xiāng)建設部出臺了《城市軌道交通工程 BIM應用指南》（以下簡稱《指南》），旨在推進 BIM 技術在城市軌道交通工程的可行性研究、初步設計、施工圖設計等階段的全面應用，實現(xiàn)各參建方共享多維 BIM 信息，共用數(shù)字化交付工具，共同實施工程管理。

2 項目簡介

北京地鐵昌平線南延項目監(jiān)理 02 合同段，由 2 座車站和 4 段區(qū)間組成。其中：西土城站 22 132 m2，學院橋站 20 564 m2；薊門橋站—站后區(qū)間 0.610 4 km，西土城站—薊門橋站區(qū)間 0.548 6 km，學院橋站—西土城站區(qū)間 1.3100 km，六道口站—學院橋站區(qū)間 0.979 3 km。工程造價約 16.3 億元。合約計劃工期為 2017年 8月至2020年 12月（40 個月），實際開工日期為 2018年 6月30日，預計完成日期為 2020年 9月。

本監(jiān)理企業(yè)項目部（以下簡稱“項目部”）所轄標段具有風險源多、風險源等級高、地質條件差、地下水資源豐富、地表建筑物多和新工藝、新工法使用多等特點。目前已經(jīng)確定采用的新工藝、新工法有 16 項。其中，重點科研 4 項：N-Jet 超高壓咬合樁施工、西土城站大體積冷凍法施工、盾構始發(fā)井咬合樁和波紋板支護體系等。本監(jiān)理項目一級風險 103 條；特級風險 1 條，即學院橋站－西土城區(qū)間下穿既有地鐵 10號線西土城站，區(qū)間與車站最小豎向距離 2.2 m。同時，既有西土城站運營對土體擾動大，導致初支沉降大，施工風險更加突出。項目部結合所轄標段實際情況，重點對施工過程中的自身風險和環(huán)境風險進行把控，確保全工期施工安全零傷亡、施工質量零返工。

3 建立 BIM 監(jiān)理審核工作體系

項目部依據(jù)《指南》中的要求，采取了由企業(yè)領導牽頭、項目領導主責、專業(yè) BIM 監(jiān)理負責、現(xiàn)場監(jiān)理人員配合的集中管理模式，成立了專業(yè)的 BIM 審核組。項目部除了實行集中管理模式以外，還采用全員普及模式、分散管理模式、BIM 應用業(yè)務外包模式和 BIM 應用技術外包＋技術培訓模式等常見的管理模式。

3.1 BIM 監(jiān)理審核組軟硬件的選擇方案

項目部 BIM 硬件環(huán)境一般包括：客戶端（個人計算機）、服務器、網(wǎng)絡和儲存設備等。BIM 應用硬件初期資金投入相對集中，對后期的整體應用效果影響較大。在BIM 硬件環(huán)境建設中，考慮到 IT 技術的快速發(fā)展，對硬件資源生命周期的預估不能過長；同時，還應結合項目部的現(xiàn)實需要和未來的發(fā)展要求。BIM 應用對計算機運行性能，包括數(shù)據(jù)運算能力、圖形顯示能力和信息處理能力等要求較高。其軟硬件的配置要求，如表 1 和表 2 所示。

表1 個人計算機硬件配置

表2 常用施工 BIM 應用軟件

3.2 適度確定 BIM 模型細度

項目部只有準確理解 BIM 模型細度的劃分原理，才能以前瞻性、預見性和指導性的既定方針開展 BIM 審查工作，并將其提高到一個全新的高度。BIM 模型細度主要是根據(jù)城市軌道交通工程建設過程中的各階段特點進行劃分的，一般分為方案設計模型、初步設計模型、施工圖設計模型、深化設計模型、施工過程模型和竣工驗收模型。本工程目前僅涉及施工階段的 BIM 模型。

BIM 模型細度規(guī)范一般遵循適度的原則，涵蓋模型造型精度、模型信息含量和合理的構件范圍。

（1）施工圖設計模型細度與傳統(tǒng)二維施工圖設計階段所要求的設計深度對應。模型構件應表現(xiàn)對應的建筑實體的詳細幾何特征及精確尺寸，應表現(xiàn)必要的細部特征及內部組成；應包含項目后續(xù)階段（如施工算量、材料統(tǒng)計和造價分析等應用）所要使用的詳細信息，如構件的規(guī)格類型參數(shù)、主要技術指標、主要性能參數(shù)和技術要求等。

（2）施工深化設計模型細度與施工深化設計要求對應。模型應包含加工、安裝所需要的詳細信息，以滿足施工現(xiàn)場的信息溝通和協(xié)調，為施工專業(yè)協(xié)調和技術交底提供支持，為工程采購提供支持。

（3）施工過程模型細度與施工過程管理要求對應。模型應包含時間、造價信息，以滿足施工進度、成本管理。

（4）竣工驗收模型細度與工程竣工驗收需求對應。模型應包含（或鏈接）分部、分項工程的質量驗收資料，以及工程洽商、設計變更等文件。

3.3 編制 BIM 監(jiān)理審查細則

BIM 監(jiān)理審查細則是項目部 BIM 審核組工作的基本依據(jù)。主要內容如下。

（1）BIM 監(jiān)理審查細則概述。闡述 BIM 監(jiān)理審查細則制定的總體情況，以及 BIM 監(jiān)理審核組目標。

（2）項目信息。闡述項目的關鍵信息，如項目位置、項目描述和關鍵的時間節(jié)點。

（3）項目目標和 BIM 監(jiān)理審查目標。詳細闡述 BIM監(jiān)理審查要達到的目標和效益，以及具體制定步驟。

（4）BIM 監(jiān)理審查流程設計。以流程圖的形式清晰展示 BIM 監(jiān)理審查的整個應用過程，以及具體制定步驟。

（5）BIM 信息交換。向施工單位明確模型傳輸交換過程中的各項標準和要求。

（6）協(xié)作規(guī)程。詳細描述項目團隊協(xié)作的規(guī)程，主要包括模型管理規(guī)程（如命名規(guī)則、模型結構、坐標系統(tǒng)、建模標準、文件結構和操作權限等），以及關鍵的協(xié)作會議日程和議程。

（7）模型質量審查控制要點。詳細描述高質量完成BIM 模型審查而要達到的質量審查要求和對項目參與者的素質要求。

3.4 建立 BIM 監(jiān)理審核與應用的動態(tài)管理體系

為了充分發(fā)揮 BIM 技術的作用，項目部除了要認清劃分模型細度和制定 BIM 監(jiān)理審查細則的重要性以外，還要建立起一套項目部 BIM 審核組（見圖 1）和現(xiàn)場監(jiān)理動態(tài)管理體系（見圖 2）。項目部 BIM 監(jiān)理審核組根據(jù)建設單位要求，對施工單位所建立的 BIM 模型進行全面審查。審查細度要根據(jù)工程進展情況，依據(jù)《指南》中的具體劃分標準來進行。經(jīng)項目部 BIM 審核組審查通過的 BIM 模型被下發(fā)給現(xiàn)場監(jiān)理員，作為其開展現(xiàn)場監(jiān)理工作的輔助工具。若施工單位 BIM 模型未通過 BIM 審核組的審查，則項目部要求施工單位依據(jù)《指南》中的要求重新完善 BIM 模型，再報送項目部 BIM 審核組，并且根據(jù)情況簽發(fā)監(jiān)理指令。

圖1 項目部 BIM 審核組組織結構圖

圖2 現(xiàn)場監(jiān)理動態(tài)管理體系圖

4 項目監(jiān)理 BIM 技術的具體應用

4.1 審查施工組織設計、專項施工方案

項目部 BIM 技術的應用，除了有助于現(xiàn)場施工階段對現(xiàn)場安全質量的管控之外，對施工單位的施工組織設計方案、專項施工方案的審查也具有巨大的應用價值。項目部可以用 BIM 模型對施工單位的施工組織設計方案、專項施工方案進行動態(tài)模擬，從而判斷施工組織設計方案、專項施工方案的編制是否滿足施工進度要求，是否完全滿足設計意圖，是否符合現(xiàn)場實際情況和規(guī)范要求。

4.2 進行可視化監(jiān)理交底

監(jiān)理交底是項目部對現(xiàn)場監(jiān)理人員管理的重要措施和必要手段。與傳統(tǒng)交底相比，可視化交底具有以下優(yōu)勢。

（1）傳統(tǒng)交底往往通過大篇幅的文字敘述表達交底內容，不但不能直觀地與現(xiàn)場實際情況相結合，而且不易于記憶由文字描述的交底信息?？梢暬坏走\用 BIM 技術，建立了直觀的交底模型，既解決了傳統(tǒng)交底不夠直觀、不夠全面的問題，又便于記憶交底信息，有利于全面掌握質量控制。

（2）傳統(tǒng)交底信息不易攜帶、不便保存，而可視化交底可將工序或構件模型轉發(fā)至手機，使得監(jiān)理能夠快速熟悉現(xiàn)場工序要點，以便現(xiàn)場施工管理。

4.3 模擬工法

新工法應用和風險源較多的車站、區(qū)間一直是監(jiān)理管控的重中之重。本標段所轄的西土城站，采用大體積凍結止水法；薊門橋站—站后區(qū)間 73 m 的 8 個漸變面轉化，都存在工序復雜、風險源較多的情況。為此，項目部實施BIM 模擬并取得如下效果。

（1）在以往的監(jiān)理工作中，現(xiàn)場監(jiān)理往往由于業(yè)務能力薄弱，只能通過施工方案和圖紙對工程有一個初步認識，不能全面了解整個施工過程。項目部采用 BIM 模型對新工法、風險源進行模擬，使得現(xiàn)場監(jiān)理能夠接受到立體的、可視化的施工工藝培訓，從而全面提高自己的思想認識和質量管控能力。

（2）根據(jù) BIM 模型中所反映的風險部位，現(xiàn)場監(jiān)理明確了質量控制要點，并以此監(jiān)督施工單位落實加固措施，使監(jiān)理工作達到事半功倍的效果。

4.4 碰撞檢測

本項目西土城站采用凍結止水法。因其凍結孔密集，循環(huán)液管路布置復雜，作業(yè)地下空間狹小。項目部應用建模軟件對循環(huán)液管路進行建模布置，應用碰撞軟件對循環(huán)液管路、結構等與其他現(xiàn)場臨時布設的設備、管路等進行碰撞模擬。與傳統(tǒng)功法相比，BIM 模型法使得管線布置情況更加清晰直觀，有利于施工初期的排管布線，以免因循環(huán)管路改移、返工或影響凍結效果而耽誤工期。具體作用如下。

（1）運用 BIM 模型對“錯”“漏”“碰”“缺”等情況進行全面排查。新工法涉及專業(yè)多，需多家單位聯(lián)合作業(yè)。在以往的施工過程中，各專業(yè)獨立作業(yè)，容易出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象；而應用 BIM 模型能夠集中發(fā)現(xiàn)問題，提前謀劃并且解決問題。

（2）因受技術的限制，各專業(yè)的二維圖紙中所隱含的潛在問題往往容易被忽視。這也是導致碰撞的一個重要因素。另外，在生成了設計圖紙的情況下，一旦發(fā)現(xiàn)問題再去修改，不僅會影響施工進度，還會造成窩工問題。由BIM 技術建立起的三維模型具有良好的可視性、模擬性和協(xié)調性。通過三維模型模擬來檢測不同專業(yè)之間的碰撞問題，可以提前發(fā)現(xiàn)并快速解決問題，避免了因設計問題無法一次性被全部發(fā)現(xiàn)而帶來的難題。

5 項目監(jiān)理 BIM 技術應用成果

5.1 在落實《指南》規(guī)定方面監(jiān)理工作內容效果顯著

按照《指南》中監(jiān)理單位主要工作內容的規(guī)定，在運用 BIM 數(shù)據(jù)集成與管理平臺輔助施工監(jiān)理工作方面，項目部進行了現(xiàn)場監(jiān)理三維交底 87 份，涉及現(xiàn)場施工的安全、質量、風險和隱患等方面，均取得了良好的效果。主要成果如下。

（1）在現(xiàn)場監(jiān)理應用 BIM 可視化交底之后，現(xiàn)場報檢驗收平均用時下降了 16%。

（2）2019年 1月，在未使用 VR 技術對現(xiàn)場監(jiān)理員進行安全可視化交底的情況下，項目部現(xiàn)場月均發(fā)現(xiàn)安全問題 40 條；在 2019年 2月實施可視化交底之后，月均發(fā)現(xiàn)安全類問題約 59 條，安全問題發(fā)現(xiàn)率提高了 47%。

（3）2019年 1月，西土城站未采用三維立體報檢，月均發(fā)現(xiàn)質量問題 56 條；2019年 2月，現(xiàn)場監(jiān)理開始全面采用三維立體交底進行驗收巡視，月均發(fā)現(xiàn)質量問題136 條，質量問題發(fā)現(xiàn)率提高了 142%。在隨后的幾個月內，報檢巡視發(fā)現(xiàn)問題逐月下降。這充分說明了三維立體交底應用于報檢驗收，能充分發(fā)現(xiàn)并及時解決現(xiàn)場問題，是提高現(xiàn)場質量管理的重要措施。

5.2 項目監(jiān)理適度延伸 BIM 技術應用范圍

項目部運用 BIM 技術在圖紙會審前建立施工模型，在建模過程中發(fā)現(xiàn)和解決了部分問題，進而促使在圖紙會審中提出的合理化建議的采納率平均提高 12%，提高了監(jiān)理服務水平。同時，在進度管控方面，項目部模擬建設單位要求的工期節(jié)點，并與現(xiàn)場實際進度進行比較，發(fā)現(xiàn)差距，及時查找原因并采取補差措施，確保了工程按期完工。

6 對今后 BIM 技術應用的建議和展望

雖然 BIM 技術在本項目應用中取得了一些成果，但仍存在 BIM 應用工作欠具系統(tǒng)性、各參建單位領導重視不夠、BIM 技術人才不足、應用效果不突出等問題。為了進一步擴大 BIM 技術的應用優(yōu)勢，筆者結合本工程 BIM 技術應用的經(jīng)驗，對今后 BIM 技術應用提出以下建議。

（1）加強人員專業(yè)化培養(yǎng)，提高監(jiān)理 BIM 應用能力。BIM 技術只有向更深入、更基礎、更廣泛的方向發(fā)展，才能最大限度地發(fā)揮作用，才能全面提高監(jiān)理的管理水平和服務質量。要想真正將 BIM 技術融入現(xiàn)場施工管理過程中，就必須讓現(xiàn)場大部分監(jiān)理員基本掌握運用 BIM 技術的能力。在現(xiàn)場工作中，即使在開展 BIM 應用的監(jiān)理企業(yè)項目部中，也只有個別人員懂得 BIM 技術。為此，當務之急是在培養(yǎng)一批 BIM 專業(yè)技術人員的同時，大力提高現(xiàn)場監(jiān)理員的 BIM 應用水平，最終形成由 BIM 監(jiān)理審核組牽頭、全體監(jiān)理參與的新格局。

（2）進一步發(fā)揮建設單位的推動作用。根據(jù)《指南》提出的意見，建設單位在 BIM 應用中的工作內容眾多、責任艱巨，明確列明的工作內容就有 9 條之多。建設單位是系統(tǒng)推進 BIM 技術應用的第一責任人。在工程實施過程中，建設單位要始終主導工程 BIM 技術應用的各個方面，要結合項目特點，在相關招標文件中明確 BIM 應用的工作內容和技術指標。為此，應盡早制訂《工程建設項目 BIM應用方案》，統(tǒng)籌 BIM 應用各項工作，明確工程建設各階段的 BIM 應用目標；建立 BIM 應用的組織架構和管理體系，明確各參建單位的 BIM 技術應用工作職責，明確各階段、各參建單位的 BIM 交付成果的審核、管理和歸檔要求，包括審核竣工驗收模型與工程實體、竣工圖紙的一致性等。BIM 應用涉及的專業(yè)廣、單位多，只有建設單位全力引導，其才能走向新階段。

（3）發(fā)揮總體設計的引領作用。在總體設計招標階段，明確總體設計 BIM 應用的工作內容、工作要求和工作目標，明確考核項目和標準，同時將 BIM 應用費用納入報價項目中。總體設計 BIM 應用的主要內容應包括：協(xié)助建設單位建立組織架構和 BIM 應用管理體系，完成總體設計建模；組織和管理各工點、各專業(yè)設計，充實總體設計模型；指導施工單位按實際情況修正模型，組織進行竣工驗收模型與工程實體、竣工圖紙的一致性審核工作。

城市軌道交通工程市場的進一步發(fā)展，將給 BIM 技術拓展出更大的應用空間。尤其在臨邊防護、消防安全，以及臨時作業(yè)平臺的搭設和車站二襯施工中的預留預埋等場合，BIM 技術將呈現(xiàn)出巨大的應用價值。我們相信，隨著BIM 技術的開發(fā)與應用的不斷深入，傳統(tǒng)的建設單位、設計單位、施工單位和監(jiān)理單位的管理模式都將發(fā)生相應的改變，并且 BIM 技術將給城市軌道交通工程市場帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。