長距離引水工程智慧建設管理方案研究

肖 彬

(上?？睖y設計研究院有限公司，上海 200335)

長距離引水工程作為國家重大水利基礎設施建設項目，具有輸水線路長、工程規模大、工程投資高、建設周期長、參建單位眾多、建設環境復雜等特點[1]，其建設在解決中國水資源分布不均方面發揮著重要作用[2]。隨著BIM(Building Information Modeling)、GIS(Geographic Information Science)、云計算、大數據、物聯網、人工智能、5G等[3-4]新一代信息技術的快速發展，為各行業數字化轉型帶來了巨大的推動作用，水利工程建設也將迎來一場“數字”變革。全生命期智慧水利工程建設，需加強頂層設計[5]，探索研究工程全專業、全過程、全參與方的數字化集成應用管理[6]。長距離引水工程智慧建設中，常面臨建設單位數字化管理制度不健全，考核管理標準不明確；監理單位經驗不足，不知如何參與、把控數字化成果；施工標段多，數字化水平不一等問題，使得數字化技術實施過程中職責不清晰、流程不規范、成果管理混亂、考核無依據等。本文將結合珠江三角洲水資源配置工程(下簡稱珠三角工程)智慧建設之初面臨的參建施工單位眾多、大部分監理單位首次參與智慧工程建設、業主對數字化成果管控經驗不足等情況，開展其管理方案的研究與經驗總結，提高長距離引水工程智慧建設管理水平。

1 工程概述

珠三角工程是國務院要求加快建設的全國172項節水供水重大水利工程之一[7]，是為優化配置珠三角地區東、西部水資源的調水工程，是提升粵港澳大灣區水安全保障的戰略性工程，是珠三角核心區長距離深埋盾構輸水工程。工程總線路長113.2 km，由1條輸水干線、2條分干線、1條支線、3座泵站和4座調蓄水庫組成。全線工程分為多個標段施工，施工階段模型創建及深化由16個施工項目部、4個安全監測單位、3個設備廠商共同完成，智慧工程建設成果由6個施工監理單位、1個BIM+GIS總體服務單位(下稱BIM+GIS項目組)、4個建設單位管理部共同審核把控。同時，按照各級管理部門(單位)對水利信息化的建設政策要求及規范[8-11]，珠三角工程提出以“打造新時代生態智慧水利工程”為建設總目標，搭建了項目管理、智慧監管、安全監測、征地移民、生態環保、質量檢測、BIM + GIS支撐、智慧工地等[12]信息化系統。

2 實施組織

針對珠三角工程智慧建設由設計單位、施工單位、監理單位、BIM+GIS項目組、設備廠商、其他信息化系統實施單位等共同參與完成，以及部分參建單位首次接觸智慧工程建設的情況，建設單位搭建了完整的組織構架，明確了各方的職責分工。

2.1 組織架構

各參建單位具體管理組織架構見圖1。

圖1 項目管理組織架構

2.2 職責分工

2.2.1建設單位主要職責

a)統籌與協調。統籌項目全生命期的BIM+GIS工作，全面提出項目BIM+GIS需求，全方位指導BIM+GIS項目實施；協調相關部門，提供項目前期規劃、設計等資料，組織、策劃、制定項目目標；協助項目BIM+GIS實施過程中各參建單位之間的數據對接與資源調配。

b)審核和監督。審核BIM+GIS系統平臺建設方案、實施標準及評價考核標準等；審批項目各參建單位BIM實施計劃，監督項目安全、質量、進程等；監督設計、施工單位BIM模型和GIS數據的提交、更新和維護工作。

c)決策與評估。對項目中各種風險、困難情況做出決策，避免BIM+GIS項目方向發生大的偏差，確保BIM+GIS項目得以順利、高效地運行；組織各參與方對BIM+GIS工作進行考核與評估。

2.2.2BIM+GIS項目組主要職責

a)總體規劃。負責編制珠三角智慧工程總體規劃；編制BIM+GIS一體化應用指導性文件及標準。

b)咨詢服務。負責協助建設單位審核各階段BIM+GIS實施方案，以及各系統規劃設計方案；負責從模型拆分、精細度、分類編碼等方面對各階段提交的BIM模型進行審核；負責審核項目各參建方提交的GIS數據、應用系統集成數據；負責對施工階段BIM專項應用提供咨詢服務。

c)系統平臺開發。負責BIM+GIS工程全生命期支撐平臺及工程數字門戶的開發、部署。

d)集成應用服務。負責建造期BIM+GIS數據集成、應用集成的服務工作；負責開展基于BIM+GIS的工程建造期安全、進度、質量、資金態勢分析及輔助決策研究；負責掘進一覽、安全監測、監管與評價、VR(Virtual Reality)/AR(Augmented Reality)專題應用研究工作。

2.2.3設計單位主要職責

a)設計優化。開展珠三角工程二、三維設計工作，結合碰撞檢測、凈空分析報告等[13-14]優化設計成果。

b)設計交底。利用BIM成果可視化展示，協助完成施工圖交底工作，推動施工階段的BIM的深化實施與應用。

2.2.4施工單位主要職責

a)實施策劃。編制施工階段BIM+GIS實施方案，包含進度計劃、團隊組建、BIM應用詳細實施措施、BIM質量控制方案等。

b)模型深化。根據業主單位下發的BIM標準文件，開展施工階段各專業BIM模型的創建、拆分與分類編碼工作。

c)工程量統計。利用BIM模型進行土建、機電等專業工程量精確統計，開展三算對比分析。

d)BIM專項應用。包括但不限于：施工總平面布置與規劃模擬、深基坑(工作井)施工模擬、盾構機吊裝與掘進模擬、鋼管運輸與安裝工藝模擬、自密實混凝土澆筑施工模擬、預應力混凝土施工工藝模擬、機電設備吊裝與拆卸模擬等。

e)GIS數據采集與處理。完成原始工程圖紙的清洗、整理、轉換，整合成GIS數據模型并自審，滿足GIS數據交付要求；負責建設期各自標段職責范圍內GIS數據的更新，并保持數據的現勢性。

f)業務數據采集與錄入。及時在相關業務系統內完成各專業施工相關進度、質量、安全等數據的錄入與更新工作，建立數據與BIM、GIS模型的關聯，實現工程動態控制。

g)智慧工地建設。編制“智慧工地”建設規劃方案，及時開展系統搭建及相關的數據采集。

2.2.5施工監理單位主要職責

a)成果審核。負責審核施工階段BIM實施方案；審核BIM模型完整性、準確性，保證圖、模、施工現場一致；結合工程現場情況，利用各專業BIM工程量，為結算提供依據；負責審核施工階段BIM專項應用成果的合理性與實用性；負責審核施工單位編制“智慧工地”建設規劃方案，定期組織“智慧工地”的建設情況、使用情況檢查，并參加系統驗收。

b)GIS數據監督。督促施工單位GIS數據的提交及后期更新維護工作，配合建設單位和BIM+GIS項目組的審核。

c)業務數據維護。根據工程需要，及時在項目管理系統內完成監理相關報告、驗收數據的錄入工作，并建立與相關BIM、GIS模型的關聯。

2.2.6安全監測單位主要職責

a)模型創建。負責工程安全監測模型的創建和輕量化，配合施工單位完成模型的整合。

b)業務數據維護。及時在安全監測系統內完成安全監測相關報告、數據的錄入工作，并建立與相關BIM、GIS模型的關聯，實現整個工程監測數據的動態管控與應用。

2.2.7設備供應商主要職責

a)模型創建。按照機電設備BIM模型交付精細度要求，開展BIM模型創建、更新和維護，配合施工單位完成模型的整合。

b)施工應用。根據建設單位要求，開展機電設備安裝、拆卸工藝模擬，結合VR、AR技術開展可視化培訓工作，提高現場施工質量和效率。

2.2.8其他信息化系統實施單位主要職責

a)實施策劃。根據BIM+GIS系統平臺總體實施計劃，編制各自系統實施方案，并提交建設單位審核。

b)接口提供。根據BIM+GIS項目組提供的BIM、GIS模型數據API接口及編制的實施文件，在各自系統內實現所有與本系統相關的業務數據與BIM、GIS模型的關聯功能，并提供相應說明文件；根據業務需求提供相應數據接口，以實現與BIM+GIS系統平臺的數據集成。

c)數據維護各系統應保證數據的實時性、有效性。

3 BIM+GIS實施流程

針對BIM、GIS及系統平臺具體施工，建設單位制定了詳細的實施流程，確保上下游參建方配合順利、數據融合順暢、應用集成無礙。

3.1 建設期BIM實施

各參建單位智慧工程建設職責分工，需完成BIM團隊組建，工作任務分解、重難點分析及實施措施和計劃等[15-16]，建設期BIM實施具體流程見圖2。

圖2 建設期BIM實施流程

3.2 全生命期GIS實施

全生命期的GIS應用，是基于珠三角工程支撐平臺系統設計和數據庫設計，在工程的建設和運維階段對工程圖檔進行采集、清洗、轉換、整合，完成GIS數據模型的建立和GIS平臺及專題應用模塊的搭建，實現向工程全生命期中GIS系統的各個用戶推送統一地理信息,標準二、三維地圖服務和標準開發接口的過程。全生命期的GIS應用包含工程圖檔管理、地理信息維護更新、多源數據整合、空間地理信息可視化表達、GIS支撐平臺、集成門戶及相關應用系統的建設。全生命期GIS實施操作流程見圖3。

圖3 GIS實施流程

BIM、GIS數據的融合是將BIM模型輕量化處理后導入支撐平臺，審核通過后與GIS數據模型整合。BIM+GIS項目組將BIM+GIS整合數據以服務方式發布，各參建單位的應用系統通過支撐平臺的服務接口調用地圖服務等應用服務。工程建設期間，根據GIS數據交付標準內規定的GIS數據更新周期及工程建設重要時間節點，完成數據更新，保持GIS數據的現勢性。

3.3 全生命期系統平臺實施

全生命期BIM+GIS系統平臺是以 “打造新時代生態智慧水利工程”的建設總目標，充分利用BIM、GIS等技術，開發BIM+GIS工程全生命期支撐平臺，建立工程數字門戶與移動APP，開展應用與數據集成服務，實現基于BIM+GIS的工程建造期輔助決策，提供全生命周期BIM+GIS總體服務。具體實施流程見圖4。

圖4 系統平臺實施流程

4 數字化成果管控

針對珠三角工程大量的數字化成果如何推進與考核管理，建設單位詳細規定了各項數字化成果的審核流程及管控要求，確保智慧工程建設能夠高質、高效推進。

4.1 審核成員變更管理

審核單位已批準的審核團隊成員若出現變化，需在工程項目管理信息系統進行變更信息上報，經審批通過后，方可開展本單位審核工作，確保整個項目BIM、GIS成果審核工作高效、高質量開展。具體審批流程見圖5。

圖5 審核單位成員變更審批流程

4.2 BIM模型審查管理

各建模單位創建的BIM模型需在BIM+GIS支撐平臺完成上傳，再發起審查流程，監理單位和BIM+GIS項目組進行審查意見反饋。審查通過后的各專業模型，監理單位和BIM+GIS項目組需出具審查報告，并作為建模單位結算依據，具體審查流程見圖6。

圖6 BIM模型審查流程

針對各建模單位提交的BIM模型，在每個審查環節審查時間不應超過7 d；未通過的模型修改提交時間間隔不應超過7 d。

4.3 GIS數據審查管理

各施工單位的GIS數據主要在線下完成提交，再在BIM+GIS支撐平臺發起審查，審查通過后的數據BIM+GIS項目組需出具審查報告作為施工單位結算依據，具體審查流程見圖7。

圖7 GIS數據審查流程

針對各施工單位提交的GIS數據，在每個審查環節審查時間不應超過5 d；未通過的數據修改提交時間間隔不應超過7 d。

4.4 專項模擬審查管理

各參建單位制作的施工專項模擬方案和動畫，需在BIM+GIS支撐平臺完成提交，再發起審查，審查通過后，審批意見表作為專項模擬成果結算依據，具體審查流程見圖8。

圖8 施工專項模擬審查流程

針對各參建單位提交的專項模擬成果，在每個審查環節審查時間不應超過5 d；未通過的模擬成果修改提交時間間隔不應超過7 d。

5 總結

通過開展珠三角智慧工程建設頂層設計，以需求為導向、以應用為目的，結合工程建設背景策劃了一套完善的實施管理方案，并得到全面推廣應用，為珠三角工程建設帶來了極大的經濟效益和良好的社會效益，總結如下。

a)職責清晰，分配合理。大型工程參建單位眾多，對工程數字化建設中自身扮演的角色認知模糊不一，清晰的職責分工是工作開展的導向，合理的任務分配是其落地推進的保障。

b)流程明確，落地可行。各項數字化工作共同推進中，除梳理自身任務推進思路，也需理清各參建單位協同配合關系，結合工程信息化系統建設情況，建立明確的實施流程，確保落地可行。

c)成果嚴控，獎懲有據。數字化成果高質、高效管控，需建立完善審核、管理機制，明確質量把控責任主體，細化成果推進時間要求，獎懲有據可尋。

6 結語

針對珠三角工程探索研究出的智慧建設管理方案，為長距離引水工程數字化工作推進面臨的參建單位眾多、認知水平不一、職責分工不明確、實施流程不清晰、成果管控不規范等問題提供了切實可行的參照。可結合工程自身特點，以實用為目的，以技術為驅動，依托新型數字化技術，強化管理制度，實現工程數據深度感知與集成應用，所有建設信息可追溯，重大決策系統預演有依據，形成自身的數字化實施整體解決方案。