BIM技術在水利工程造價及管理中的應用現狀及展望

王春偉，孫玉慧，張 勇，王永明

(黑龍江大學，哈爾濱 150080)

0 引 言

BIM技術的到來，加快了建筑領域各個行業的發展，得到國際工程各個行業的一致認可，在造價行業也逐漸被應用，但由于工程造價行業最近面臨不少問題，如部分工程項目因重復、漏報等原因造成工期延長、工程造價估算不合理、工程量統計十分繁瑣等，想要做到預算精細化，進行高效施工還面臨著不少挑戰。BIM技術以三維數字技術為基礎，能匯集建筑工程項目模型各相關信息數據，詳細表述該工程項目各種相關信息，更好解決上述問題[1]。BIM技術相較于傳統技術在工程建設項目造價方面占有優勢地位，在提升建設項目造價管理信息化水平的同時又提高工程造價整個行業效率[2]。

1 水利工程造價行業存在的問題

水利建設行業相較于一般建筑工程具有特殊性，施工現場條件復雜，對技術要求高，有的項目不僅跨越多個區域，還需要同步施工；而且在建設過程中會遇到難以預測的風險因素和突發事件，各流程和環節極其復雜，工程量統計需要耗費大量的時間和精力才能完成。往往由于缺乏先進的技術手段，不能在施工前對項目進行模擬分析，以至于在水利工程造價方面，造價人員無法有足夠的精力對項目分析對比，導致造價人員對成果編制時間長，效率低，錯誤率高。且概預算、估算與決算之間常常出現超支現象，造成無法挽回的局面[3]。

水利建設行業不僅要求與周圍環境需要緊密結合，而且在項目的全生命周期過程中，需要前后數據共享化、信息化、流程化，工程造價管理面臨著嚴峻挑戰，水利工程項目投資巨大且參與各方眾多，在工程計量和計價方面各階段出現相對獨立性。

2 BIM技術在水利工程造價中的應用現狀

2.1 BIM技術優點

BIM技術優點：①BIM技術的基礎是三維建模，是根據項目的實際情況建立的數據庫，對工程項目實體動態模擬，利用模型具有可視化特點，可以把建筑項目中的復雜節點和隱蔽工程進行全方位展示；②根據BIM協調性的特點，可以將項目各個階段和各個專業銜接起來，在項目前期就能很好檢測解決碰撞問題，協調數據，優化效果；③BIM的模擬性，可以達到仿真的效果，通過日照光線、節能模擬能，優化設計方案；④BIM還具有參數化和可出圖性，BIM模型中的每一個構件都是根據輸入參數來實現的，這有利于造價數據共享，待模型檢查無誤后，可直接輸出平面圖紙，快捷方便。

BIM技術還強調水利工程的生命周期信息集成與持續性運用、幾何與類型實例信息的結合、靜態與動態過程的實時掌握、三維可視化技術、跨領域跨專業的協同作業、時間與空間信息的整合等[4]。

2.2 BIM技術在水利工程造價中的應用

水利工程專業性強，涉及范圍廣，像水電站、水庫、泵站的水工建筑結構難且復雜，各種管線交叉密集，機電設備種類多，利用BIM展現的動態信息模型，使得各專業和工程造價之間緊密相連，需要匯總大量數據，傳統技術手段在巨大的信息量面前已顯得力不從心，使用BIM技術，可以增進各專業之間交流合作，降低各專業之間溝通環節，使復雜問題簡單化，彌補傳統算量過程中由于突發因素導致工程量發生變化而需重新計算工程量，重復錄入計算軟件的不足，通過BIM技術建立的三維模型可以自動識別各類構建，實現工程量自動更新，提高統計效率。目前，BIM技術在水利工程造價中還未得到普遍應用，基于BIM的核心建模軟件Autodesk Revit，通過其豐富的API接口，實現BIM的二次開發技術，不僅可以參數化建族，快速構建水利工程模型，還可以通過C#語言對REVIT進行二次開發，實現工程量統計，使造價控制既精準又高效。BIM技術通過存儲的電子資料，既便捷又直觀，所有參與方可時時刻刻調用分析，進行數據共享和經驗交流。

楊淇、劉夢琪[5]等人通過利用BIM技術創建族方式建立水閘動態模型，水閘三維模型圖，見圖1。在已建立好的標高和軸網中將利用創建族方式載入建好的各個構件，得到三維模型，利用C#語言對REVIT二次開發，將visualstudio軟件與excel相關聯，自動導入工程量，根據工程量的變化使水閘工程概算自動更新，迅速準確計算造價，驗證了BIM技術的高效性。韓濤[6]以水利工程建筑物溢洪道為案例，溢洪道三維視圖，見圖2。通過載入族和運用C#語言編程，實現BIM模型與工程量清單緊密相連，充分說明利用BIM技術編制工程量清單是可行的。BIM技術具體應用，見表1。

圖1 水閘三維模型圖

圖2 溢洪道三維視圖

表1 BIM技術具體應用

2.3 BIM技術在水利工程造價管理的應用

水利工程項目的全生命周期，從項目建議書到最后竣工驗收，其中決策、設計、招投標、施工階段和竣工驗收對水利工程造價影響較深，因此，要把控好這幾個階段的費用管理，避免出現超支現象，造成無法挽回的局面。

在決策階段，需要對水利工程造價不同的投資方案進行估算和比較，判斷是否可行，這時可以利用BIM技術。在確定水利項目建設方案能夠滿足質量、效能、類別等情況下還要考慮方案是否具有經濟和技術可行性，選取適合的方案。如果想要得到最優的方案，需要投入大量的精力和時間以及金錢。采用BIM技術預先對項目方案進行估算，模擬，進而為整個水利項目的建設選取最優方案。BIM技術具有存儲功能，存儲了大量的歷史數據，根據這些數據可總結出關鍵水利造價指標，能夠較為準確的分析出決策階段的工程造價。同時，還可以根據工程的特點，利用BIM模型圖進行調整，進而估算出新的水利項目造價，為造價人員節省很多瑣碎的工作，提高工作效率。因此可知，BIM技術提高了水利工程造價便捷性，彌補了水利傳統造價上的不足。

在設計階段，設計階段影響造價的因素占了70%，因此，要牢牢抓住設計這個環節[7]。設計單位為確定合理的設計方案，在保證施工先進和經濟合理的前提下，對水利造價進行把控和管理，能夠具體化項目的設計文件和建造形式，對提升工程的設計質量，選擇最優，最科學經濟的方案十分重要。而且由于建筑物隨科技發展日益增大，結構越來越復雜，因此在建筑項目的生命周期中，規劃和設計階段對整個項目有著重要的影響[8]。設計階段的初步估算不僅決定了項目的可行性還決定了項目的總成本，政府通常將初步成本估算視為項目的成本上限。利用BIM具有優化性的特點，在某些時間緊迫，工程量大的復雜水利建筑物中，由于缺乏能力較強的參與人員，會出現某些設計部位考慮不周的情況，設計人員可以通過BIM對多種方案模擬且添加構件，通過修改前后形象對比，大大優化了項目設計時間。

在招投標階段，為了能夠獲得有效的投標報價，通常需要耗費大量的時間和人力去計算工程量，并且還可能產生計算誤差較大的情況，影響合同談判與簽訂。各個相關單位可以通過BIM軟件和傳統算量軟件進行對比，減少計算錯誤而引起的成本費用。工程項目承發包是利用招投標基于市場競價形式實現的，以此選出最優的水利項目實施主體。工程量清單計價模式是必然趨勢，根據招標人提供的工程量清單來確定投標報價。招標人可利用BIM模型，在較短的時間內編制招標控制價和工程量清單。

在施工階段，該階段的成本支出占據了很大的比例，所以要實時監控該階段成本，重視該階段的成本控制。在水利工程施工準備階段，應用BIM技術模擬項目的重要環節、施工進度、現場情況，優化施工組織設計。水利工程管線密集，可利用BIM技術進行碰撞檢查、查看是否在空間上存在沖突，把一些細節問題進行優化，節省施工時間。BIM技術還可以與各進度信息、成本信息關聯起來形成5D模型，指導施工成本計劃的編制[9]。在施工實施階段，需要確定工程量和價款，利用BIM模型參數化特性構建五維模型，造價人員利用BIM技術能后及時根據施工現場進度更新數據庫這一特點，幫助建設人員方便合理控制成本和安排時間，有利于編寫該階段的工程計量申報表。并且施工企業和建設單位可以對水利工程造價實施動態監控，項目簽證如果在實施過程中發生了變更，只需要及時錄入相關信息在BIM信息中心，使項目各參與方的具體使用需求得到滿足，費用會隨簽證變更而產生相應變化。

在竣工階段，作為該項目實現的最后階段，需要進行結算資料，竣工結算工程量，竣工結算費用的審核，BIM中央數據庫當中存儲了從工程實施以來所有的數據，參與方，從業人員，審查人員可以隨時調取共享并直接訪問，可以避免由于責任分工，質量問題，經濟糾紛而發生沖突，提高竣工交付的質量和效率。

3 BIM技術在水利工程造價中的局限及展望

3.1 BIM技術的局限

BIM技術在國內尚處于發展階段，許多軟件還不完善，用于水利行業的軟件很少，要用于水利造價行業，還要與其他造價軟件相結合，而多個軟件要進行數據交互就需要統一的數據格式，軟件之間相互導入常常會丟失重要構件，這是BIM技術目前面臨的一項難題。且BIM軟件對計算機的硬件要求高，加上培養BIM人才需要一定的資源，因此BIM技術成本問題有待解決。

3.2 BIM技術的展望

BIM技術在中國工程理論研究方面進行了10a之久，但能成功應用于工程建設領域的十分少見。因此，BIM技術在中國工程建設領域應用前景十分廣闊。未來BIM技術將有可能與更多應用科技相結合。如BIM與人工智能的結合，將BIM設計好的模型應用到人工智能系統中，利用智能機器人可進行每日的工程施工及數據分析、整理報表等。BIM技術在定位、地理信息的把控以及展示周邊整體環境存在不足，而GIS可以彌足這些問題，而BIM+GIS+物聯網可用于智慧城市，智慧水務的發展。

4 結 論

BIM技術是大勢所趨，根據水利工程造價面臨的問題，介紹BIM的優點和應用優勢，BIM技術根據它的三維優勢以及信息共享的能力，解決了以往工程造價面臨的由于缺乏事前模擬而造成的工程量計算誤差大，不能多維度多角度對比，造價效率低下等問題，也解決了在造價信息化管理中協調性，共享性差的問題，但是由于BIM軟件處于發展階段，在水利造價應用中很少，且BIM技術主要用于模型的模擬，所以要結合其他造價軟件使用，BIM軟件也需要二次開發其他軟件以更好的應用于水利造價中。BIM軟件發展空間很大，對水利造價人員而言，應該把握這一機會，掌握好BIM技術，才能更好發展。