基于BIM技術的城市軌道交通施工進度管理

鄭利龍,劉伯鹍,彭 偉

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州 311122)

軌道交通工程的建設從規劃、設計、建設到運營，是一個龐大、復雜、多行業、多專業的系統工程，專業覆蓋多、關系復雜、技術難度大，建設規模大、工期長、參建單位多、施工工藝難等特點給工程項目的進度管理帶來了巨大壓力，經常會導致工期拖延甚至阻礙工程交付[1]。

BIM技術的出現為地鐵工程項目進度管理提供了新的思路和手段。本文結合傳統地鐵工程進度管理存在的問題，基于BIM技術可視化和可存儲性等特點[2-4]，總結梳理BIM進度管理應用需求，在原有地鐵建設管理平臺上研究開發進度管理模塊，通過BIM模型來發起和歸結施工進度管理業務流程和數據，實現可視化的、高效的地鐵施工進度管理，使管理工作實現信息化、數字化的提升。

1 BIM技術簡介

BIM(Building Information Modeling，即：建筑信息模型)是利用數字模型對項目進行設計、施工、運維的過程。BIM模型包含了工程幾何、物理、功能和性能等信息，項目不同的參與方在項目的各個階段可以基于同一模型，利用和維護這些信息進行協同工作，對項目進行各種分析和模擬。基于BIM的設計模式被業界奉為繼手工制圖到計算機輔助制圖的“第一次技術革命”后，顛覆行業工作模式的“第二次技術革命”。通過以BIM為基礎，可使工程在設計、施工、運維的全生命周期，實現信息共享和無損傳遞，提高工程建設的質量和效率，節約項目成本，提升科學決策和管理水平[5-6]。

2 基于BIM的進度管理技術路線

研究城市軌道交通項目進度管理的現狀，針對項目實施中過程中因各方面原因導致施工延期以及進度管理現存的問題[7]，通過研究分析現有地鐵建設施工總包模式中現場計統調的進度管理模式，現場施工進度管理人員普遍使用Project進行計劃和進度的日常管理，相對來說管理手段較為落后，對施工資料的歸檔不利，對施工審批流程的管控不規范，容易造成過程文件和資料的丟失，甚至因為流程把控不嚴導致施工進度滯后等問題[8-10]。

利用BIM三維模型完整、精確、可視化的諸多特點，分析BIM技術在進度管理層面的應用場景，研究將BIM三維模型和工程對象數據進行關聯，實現模型與數據的統一和全面。開展軌道交通工程進度管理系統的研發與應用研究，主要內容包括工程量清單導入、工程量可視化錄入、計劃可視化報審、進度可視化填報、形象進度展示與仿真模擬以及相關的應用研究分析。

系統分為四個層級：數據資源層、技術支撐層、業務應用層和用戶層。其中數據資源層主要以SQL Server、Oracle等數據庫工具分類存儲包括產品基礎庫、項目業務庫和BIM數據庫。在這基礎上通過前后端一體化以及移動端開發，結合流程引擎、報表服務、多層級權限體系以及BIM輕量化平臺等一系列系統開發技術支撐實現角色管理、權限管理、任務管理和進度管理功能，最終服務于用戶層級的施工進度管理業務交互，主要用戶人員包括建設指揮部工程管理人員、指揮部計統調人員、標段工程管理人員和工點工程管理人員等，進度管理開發架構圖見圖1。

3 項目案例

本項目案例為某城市軌道交通施工總承包管理，該線路連接市區和新機場，是國內首條設計速度140 km/h，采用交流25 kV架空懸掛接觸網供電，快慢車混跑運營模式的城市軌道交通快線工程，其設計標準高，區間長大，地質條件復雜、施工建設難度大。

為更好的管控項目，保障建設施工進度，項目組研究開發搭建基于BIM的軌道交通建設管理平臺，以工程信息的高度集成共享為目標，為建設方、施工、監理、設計、第三方咨詢等參建單位提供基于BIM技術的資源共享、高效協作的專業解決方案。進度管理系統模塊包括工程量清單導入、工程量可視化錄入、計劃可視化報審、進度可視化填報、形象進度展示與仿真模擬以及相關的應用研究分析。通過固化計劃產值報表形成工程量清單表，導入系統中進行清單條目之間的計算規則預設，使具有邏輯相關性的清單條目實現關聯。上傳車站或風井模型，根據清單工程量情況，在BIM模型上可視化錄入各個構件的工程量實現模型工程量的關聯。在原有的列表計劃報審和進度填報的基礎上實現基于BIM模型的可視化計劃報審和進度填報。最后根據過程管理數據，可一鍵輸出計劃產值報表和進度日報。系統實現流程見圖2。

圖1 進度管理開發架構

圖2 系統實現流程

3.1 工程量清單導入

研究用于工程量清單的編制，最終服務于報表輸出。該功能包括清單導入、計算規則預設、Project清單編輯修改等子功能(表1)。

3.2 工程量可視化錄入

基于BIM輕量化平臺開發工程量可視化錄入功能，快速便捷實現構件工程量的對接(圖3)。

圖3 工程量可視化錄入

3.3 計劃可視化報審/進度可視化填報

解決現今行業內進度數據與三維模型難關聯的共同痛點問題，利用模型報審過程將模型的細分構件跟進度計劃任務單元進行關聯。基于關聯后的模型對施工過程中關于進度計劃的流程進行發起申報，包括計劃進度報審和實際進度報審，解決線下流程行進過程中周期時間較長，審批時間不確定問題，利用碎片化時間辦公方式解決流程審批過程，即通過平臺發起審批流程后推送到相關審批人進行停下，審批人可利用自己碎片時間進行審批操作(圖4)。

表1 工程量清單導入

圖4 計劃可視化報審/進度可視化填報

3.4 報表一鍵輸出

研究了基于模型的工程量與產值的統計方法，將形象進度用工程量產值的完成情況來表示，實現計劃產值報表和進度日報的一鍵輸出(表2)。

3.5 進度展示與仿真模擬

針對傳統進度管理不直觀和施工過程不能實時形象展示的問題，研究基于BIM模型的實時施工現場形象進度表達方式，開發可視化的形象進度管理系統，實現形象進度的實施查詢與追溯，包含進度模型展示、進度對比仿真模擬。

對進度維護中實際進度和計劃進度所對比得到的結果進行分析，分析實際進度跟進度計劃的偏差、對工程工期的影響以及偏差時的因素等(圖5)。

4 結束語

本研究結合項目施工進度管理，實現了二維施工圖、工作文檔、工程資料與BIM模型構件的關聯，高度貼合我國工程建設項目的組織架構和管理機制。平臺已實現了Web端和移動端(IPad、手機)跨平臺信息共享同步應用，以工程建設期的管理流程為主線，以BIM模型為信息載體，實現了可視化的進度管理。

本研究打通了項目參建各方的溝通壁壘，解決“BIM難”、“BIM貴”、“BIM與管理兩張皮”的問題，實現工程信息統一儲存、高效同步共享，打造“一站式”工程信息管理門戶，以基于BIM的可視化進度管理出發，為工程建設項目實現全生命周期管理奠定堅實基礎。

表2 工程量清單導入