BIM技術對PPP模式下海綿城市的應用探究

盧茜 朱敏 張翔

摘要：隨著我國經濟的快速發展，建筑業也逐漸步入信息化和數字化時代。BIM技術有利推動了海綿城市建設發展。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目存在的問題，及利用BIM技術如何解決這些問題。

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.

關鍵詞：海綿城市;PPP模式;BIM技術

Key words： Sponge City;PPP Model;BIM technology

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）21-0265-03

0? 引言

據住建部統計，2008至2010年期間，全國62% 的城市因暴雨洪水發生過城市內澇，且有137個城市遭到內澇受淹的次數已超過三次以上[1]。因內澇造成了房屋倒塌、基礎設施損壞、人口失蹤、人員傷亡及巨大的經濟損失。 2014年11月，我國住建部為改進城市的防澇水平及提高城市水系統的可持續性，發布了《海綿城市建設技術指南》，并鼓勵采用PPP模式推動及加快海綿城市建設項目的步伐。2015-2016年期間，財政部在全國500多個申請城市中選取了30個城市，作為“海綿城市”試點城市，其中第一批16個，第二批14個。然而，在國家政策的大力推動下，海綿城市建設過程中，仍然遇到了很多困難和挫折。比如信息流失、信息不通、各方意見不統一等問題導致工程滯后、陷入困境。信息化、數字化的時代，在各個行業、各個領域都應用的如火如荼，建設項目行業工程信息化的發展相對較遲緩。近些年，工程信息化也越來越被重視，BIM技術的開發與應用取得了很大的進步與發展。許多大型項目漸漸引入BIM技術，如上海世博會博物館、桂林兩江國際機場擴建工程、北京城市副中心行政辦公區項目、北京市CBD核心區中國尊大廈項目等等。在建筑、市政、路橋、水利等工程領域都發揮著舉足輕重的作用。

1? 海綿城市的概念

海綿城市是指當遇到惡劣環境如洪災，城市的水系統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]。它不同于其他傳統排水的理念和方法，而是引進了發達國家的雨水管理理念，如采用低影響力開發（LID），綠色基礎設施（GI）等。我國的海綿城市建設項目最主要的措施是Low Impact Development（LID），LID措施的主要目標是城市水資源能健康循環，具有可持續性，預防和控制洪水泛濫和水污染。

2? PPP模式概念

PPP（Public-Private Partnership）模式，是一種通過政府和社會資本合作，共同參與海綿城市項目建設，實現風險共擔，利益共享的融資模式[3]。PPP模式最大的特點就是高效引入民間資本，拉動社會資本的積極性，緩解地方財政壓力，提高基礎建設效率，提升民眾生活質量。當前，政府正大力推動海綿城市建設，但政府資金緊缺，融資困難，舉步維艱。在國際上PPP可細劃分為十二種模式，而我國海綿城市PPP項目從融資、全生命周期風險分擔、產權等因素考慮，采取不同的模式。若為改造項目，宜采用ROT模式;若是新建項目，多數采用BOT模式。

3? PPP模式下海綿工程遇到的問題

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

3.1 協調管理

海綿工程項目是一個復雜地綜合工程，涉及到多學科、多部門協調合作解決的水循環工程。它集合了市政工程、園林工程、水利部、水文部、環境部門、住建部、財政部等等。海綿工程在國內僅處于摸索階段，試點城市在設計-施工過程中，不可避免的遇到新問題，需要解決。通常通過會議安排，邀請多學科的專家提出的意見及建議后，進行方案的修改和制訂，再上報每個部門的專家，一而再，再而三，不斷地再修改、再上報，直到意見統一，才實施，缺乏協同機制使整個流程既繁瑣又耗時。

3.2 施工管理

由于在我國海綿工程處于起步階段，暫還沒有頒布具體的海綿工程的施工規范。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、蒸發量、徑流量等大相徑庭。PPP模式下海綿工程包括決策-設計-施工-經營四階段。決策階段：由于無例可依，只能摸著石頭過河，邊施工邊修改，為此走了很多冤枉路。設計階段：管道、管線布置出現阻礙或重疊，變更設計方案，導致施工材料堆積、浪費、施工人員和施工機械設備閑置。施工階段：施工環境復雜、周期長，沒有技術數據平臺支撐，技術交底復雜，施工人員操作不熟悉。老城區地下管道、管線錯綜復雜，且管道、管線的布置圖紙既不精確又不完整，對施工帶來極大的困擾。諸多問題都影響了工程進度、工程質量、工程成本。經營階段，海綿城市投資額大，一般都是資金雄厚、企業資質高的企業和政府部門簽訂的“2+8”合作方式，合同工期2年，運營8年，當地民營施工企業幾乎無法參與海綿工程核心技術建設，再運營期間仍需中標企業留置人員經營管理。

3.3 信息管理

海綿項目運用了多學科、多領域，因此學科交融、信息互通、領域相互滲透顯得尤為重要。信息流通不暢，政府監控不嚴，不能及時了解項目進展和動態。民營投資者主要以盈利為目的，犧牲工程質量，使用低效的工程材料，工程未能得到及時監控，工程隱患未能及時解除。先行的試點工程在摸索過程中，從發現問題，解決問題中取得的相關知識及經驗，不能實現平臺共享，導致多企業在同樣問題上栽跟頭，阻礙了中國建設業的快速發展。

3.4 民眾溝通管理

海綿工程主要對道路及老城區低洼地區進行改造，施工時，與當地居民產生了很多矛盾。比如：①大部分海綿工程施工幾乎是在老城區，道路狹窄，人口密集。施工時，道路封閉，造成了道路擁堵嚴重，公共交通線路變更，當地居民出行不便。②施工過程中，大多數地道路都是硬化道路，在拆除過程中造成周邊環境空氣污染、噪聲污染和水污染。③在道路拆除過程中，地下管道復雜，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。這些問題都造成施工人員和當地民眾產生摩擦，需要政府企業去溝通、調解。

4? BIM技術的應用

Building Information Modelling 建筑信息模型，簡稱BIM技術，是基于CAD的基礎上發展成多維的建筑技術軟件，如Revit、Tekla[8][9]。傳統的建筑模型軟件僅是在設計階段和施工階段進行建筑物進行3D模型的建立。BIM技術是由CAD引擎、云技術、數據庫等大量工程信息搭載而成的先進技術數字化平臺，從而使各參與方能直觀的對整個項目全生命周期管控和協同管理[4]-[6]。當前，BIM信息化技術的信息資源共享、參數化設計、數據集成分析、虛擬施工、碰撞檢查、協調管理等特點在工程運營中具有較大的優勢。

4.1 信息化協同管理

國內BIM技術，如魯班BIM已有手機APP版本，為各參與方建立了一個工程信息平臺，協同合作平臺。可以通過設置相關權限，根據項目相關人員的不同職責開放不同的功能，政府各部門能較少巡檢頻次，但能高效地對工程進行實時監控、動態管理、協同管理。項目管理部門既能掌控大局又能發出指令，根據BIM數據合理組織施工，合理安排施工工序，將施工機械使用利用率最大化，杜絕施工材料的浪費，避免施工人員的閑置，及時發現錯誤，改正錯誤，降低風險，減少損失。施工人員可以通過與BIM工程數據對比，自查、自檢、自整改。利用BIM技術信息互通的特點，使PPP模式工程信息單向流動形式轉化為縱橫交叉的網格形式。

4.2 BIM技術虛擬施工管理

近些年，國內外BIM技術發展迅速，現可以5D模擬，即在3D建模的基礎上加上時間和成本。施工前，參與各方能知道工程的進度與成本。工程數據的量化和工程結構的可視化，有利于設計人員在設計階段提前發現問題，修改方案，較少損失。據統計，BIM技術的使用，可以減少設計變更40%，大大提高工作效率，提高計劃工期和計劃費用的準確性，使項目經濟效益最大化[7]。國內南北差異大，氣候不一，地域性強，如透水混凝土材料地使用，每個城市使用的透水混凝土配合比都不一樣。BIM信息平臺的共享，為其他工程提供寶貴的數據，節約資源，節約成本。

4.3 碰撞檢查

由于設計人員設計圖紙時考慮不周全，常常會出現在施工時才發現管道、管線設計不合理，再變更，返工。但是現在通過BIM技術模擬工程地下管道、管線布置，進行碰撞檢查，軟件能自動計算，顯示出有多少個不合理的點，這些不合理發生在哪些位置。在施工前實現工程預警，可為PPP海綿項目建立有效風險防范機制，提前發現問題、解決問題，可以避免大量人工、材料、機械的浪費，為工程質量、工程效率提速。而不是被動的等待問題的出現，再提出方案、商議、討論，最終采取措施。

4.4 VR體驗

施工場地仿真模擬、施工過程模擬，可以通過使用VR設備，可視化功能，大大減化了技術人員技術交底難度，讓操作規范通俗易懂。指引施工人員遇到緊急事故時能正確做出應急策略，有效控制事故，減緩事故惡化，保證人生安全，降低生命及財產損失。公共基礎建設，終究是為了造福民眾，提高民生質量，無論施工前后，仍能保證居民的大力支持尤為重要。3D動態模擬與漫游功能，展示海綿工程的施工場景和效果圖，能有助于當地民眾更直觀、更深刻地了解海綿工程的施工流程、施工成果，同時也有助于政企與居民溝通，也有助于居民對海綿工程的大力支持與理解。人人都做監督者，人人都是參與者。

5? 結語

利用BIM技術建立PPP模式下海綿工程信息提取、儲存、分析、處理等全過程的信息管理系統，有利于完善政府監督機制、企業責任制;有利于工程成本、工期、質量、安全等信息化、可視化;有利于參與各方規避工程風險;有利于企業效益最大化、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展階段，許多大型公共項目僅僅使用BIM軟件作為輔助工具，主要是原因有下面幾點：①經營豐富的工程師及工程人員習慣用傳統的方法和方式進行工程管理，排斥BIM軟件學習，而能熟練使用BIM軟件的主力軍大多數年輕工程人員，有經驗的工程人員未能扶起工程信息的大旗。②BIM工程師人才緊缺，國內高校在培養BIM軟件工程師后備人才的方面比較滯后。③BIM軟件開發如廣聯達、魯班、Revit等公司還尚未有一家達到完全成熟的地位。但是，隨著我國工程項目復雜性，學科領域多樣性，建立協同信息化平臺是大勢所趨。BIM技術的運用并不是完全取代傳統的管理模式，而是優化傳統管理模式，提高企業競爭力，加強政府與企業的溝通與交流，提高公共建設項目的經濟效益和社會效益。

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