基于BI M的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理

向?yàn)I，郭團(tuán)生

(昆明地鐵建設(shè)管理有限公司，昆明 650021)

1 城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理

1.1 城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理主體

城市軌道交通項(xiàng)目施工周期長、專業(yè)性強(qiáng)、施工工藝復(fù)雜，且隨著項(xiàng)目施工進(jìn)度的推進(jìn)，城市軌道交通項(xiàng)目的參建方也在不斷進(jìn)入與退出施工協(xié)同管理體系，因而工程施工協(xié)同關(guān)系具有時(shí)序性與復(fù)雜性。需要對城市軌道交通項(xiàng)目施工全生命周期內(nèi)的利益相關(guān)者進(jìn)行歸納，對項(xiàng)目施工協(xié)同管理主體，包括建設(shè)單位、總承包單位（或施工單位）、分包單位、設(shè)計(jì)單位、勘察單位、工程咨詢服務(wù)單位、監(jiān)理單位、供應(yīng)商等整個(gè)生態(tài)鏈進(jìn)行分析。項(xiàng)目實(shí)施過程中，建設(shè)與總承包單位（或施工單位）是城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)階段的核心利益相關(guān)者，其職責(zé)不僅貫穿工程施工全生命周期，且承擔(dān)著較高的工程管理職能，對城市軌道交通項(xiàng)目的實(shí)施情況起著關(guān)鍵乃至決定性作用；其余單位則為城市軌道交通項(xiàng)目的一般利益相關(guān)者，也是傳統(tǒng)意義上工程項(xiàng)目的參建方[1]。

1.2 城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理內(nèi)容

1.2.1 建設(shè)單位業(yè)主間的施工協(xié)同管理內(nèi)容

城市軌道交通項(xiàng)目通常為政府或以政府為主體出資支持建設(shè)的工程項(xiàng)目，旨在利用國有資金（國家或地方政府財(cái)政資金、債券等）對城市軌道交通這類重大國計(jì)民生建設(shè)工程項(xiàng)目加以資金支持與政策扶持，有力推動國家與地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和諧社會的構(gòu)建。軌道交通建設(shè)單位作為城市軌道交通項(xiàng)目的業(yè)主，天然具有資源調(diào)度、矛盾協(xié)調(diào)等優(yōu)勢，在項(xiàng)目的投資情況、工程進(jìn)度管控等方面均占據(jù)著主導(dǎo)性地位[2]。總承包單位（或施工單位）需根據(jù)項(xiàng)目施工組織方案設(shè)計(jì)，協(xié)調(diào)監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、勘察單位與業(yè)主溝通并獲批工程設(shè)計(jì)方案、施工方案，實(shí)現(xiàn)業(yè)主對工程項(xiàng)目的動態(tài)化跟蹤與全過程化協(xié)同。

1.2.2 與各參建方的施工協(xié)同管理內(nèi)容

城市軌道交通建設(shè)項(xiàng)目涉及的施工單位、分包單位、設(shè)計(jì)單位、勘察單位、工程咨詢服務(wù)單位、監(jiān)理單位、供應(yīng)商等共同完成工程建設(shè)，相關(guān)方需進(jìn)行有機(jī)銜接與動態(tài)協(xié)同。例如，與監(jiān)理單位就城市軌道交通項(xiàng)目的實(shí)施進(jìn)度、設(shè)備設(shè)施進(jìn)場驗(yàn)收、隱蔽工程驗(yàn)收、單位工程驗(yàn)收等進(jìn)行溝通與審查；與設(shè)計(jì)單位就城市軌道交通項(xiàng)目的建筑、結(jié)構(gòu)、水、電、氣、暖通等圖紙?jiān)O(shè)計(jì)進(jìn)行溝通，并結(jié)合業(yè)主的需求進(jìn)行設(shè)計(jì)變更與審圖；與施工單位與分包單位就樁基、水電、土建等施工內(nèi)容、施工進(jìn)度、施工成本、勞務(wù)用工等進(jìn)行溝通，配合協(xié)調(diào)水電接口、鐵件預(yù)埋等工作；與供應(yīng)商就材料或設(shè)備的來源、質(zhì)量、貯存注意事項(xiàng)、供給計(jì)劃等進(jìn)行溝通，以確保材料與設(shè)備供應(yīng)到位，工程施工進(jìn)度有序推進(jìn)。

2 基于BI M的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理平臺構(gòu)建與應(yīng)用策略

2.1 BI M技術(shù)在施工協(xié)同管理中的價(jià)值

BIM 技術(shù)是一個(gè)以數(shù)據(jù)共享與信息交互為核心，充分融合計(jì)算機(jī)技術(shù)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)知識的綜合性技術(shù)。其具有良好的數(shù)據(jù)集成特性，并能夠依托精細(xì)的結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)三維仿真模擬、可視化展示與模型共享，可為城市軌道交通項(xiàng)目各參建方的協(xié)同管理提供技術(shù)支撐，具體價(jià)值體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1.1 三維建模可視化

設(shè)計(jì)單位利用BIM 技術(shù)對城市軌道交通項(xiàng)目的各構(gòu)成部分（軌道、進(jìn)站口等）的幾何信息與非幾何信息加以集成，建立城市軌道交通項(xiàng)目的建筑模型、結(jié)構(gòu)模型，并加以設(shè)計(jì)校核。（1）在BIM 技術(shù)的支持下，針對軌道交通機(jī)電管線種類多、管線布置空間小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)單位可采用工作集中的方式，使不同管線專業(yè)設(shè)計(jì)人員在同一個(gè)建筑結(jié)構(gòu)模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)對建筑結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行修改，以加快城市軌道交通項(xiàng)目的設(shè)計(jì)效率。（2）設(shè)計(jì)單位構(gòu)建的地鐵站三維實(shí)體模型精細(xì)地表達(dá)了其內(nèi)在結(jié)構(gòu)、空間關(guān)聯(lián)關(guān)系及部件功能等，可將其作為各參建方商討設(shè)計(jì)方案的重要的可視化參照。

2.1.2 工程施工計(jì)劃模擬

在城市軌道交通地鐵站三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)、校核、獲批同意的基礎(chǔ)上，將工程進(jìn)度與各類BIM 模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃模擬。城市軌道交通項(xiàng)目現(xiàn)場技術(shù)人員可以根據(jù)模擬結(jié)果，優(yōu)化施工工序排布。在現(xiàn)場施工過程中，施工單位需將項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度定期錄入BIM 平臺中，通過將計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對比，可直觀地向業(yè)主、總承包商、監(jiān)理單位等展示施工進(jìn)度，便于其了解工程是否按期施工、施工進(jìn)度是否存在異常、異常原因?yàn)楹巍⑹┕み^程中是否存在有待協(xié)同的難點(diǎn)等。

2.1.3 工程實(shí)施環(huán)節(jié)優(yōu)化

城市軌道交通項(xiàng)目在實(shí)施環(huán)節(jié)通常需要根據(jù)實(shí)際施工場景與環(huán)境對施工方案進(jìn)行優(yōu)化，以更好地貼合工程實(shí)施實(shí)際情況。BIM 技術(shù)立足城市軌道交通項(xiàng)目的施工全生命周期，利用強(qiáng)大的參數(shù)優(yōu)化、數(shù)學(xué)計(jì)算、空間數(shù)據(jù)編輯與分析能力對優(yōu)化后的三維實(shí)體模型進(jìn)行參數(shù)復(fù)核，重新測算工作量，為施工資源的高效調(diào)度、參建各方的矛盾協(xié)調(diào)提供全局優(yōu)化參考。可利用BIM 技術(shù)能確定現(xiàn)場的水平施工位置、一體化與車站接口施工位置及后澆帶、環(huán)向施工縫位置，同時(shí)也可調(diào)整施工區(qū)域的劃分和流水段劃分方式，使其更符合現(xiàn)場施工。

BIM 技術(shù)在城市軌道交通項(xiàng)目三維建模可視化、工程施工計(jì)劃模擬、工程實(shí)施環(huán)節(jié)優(yōu)化等方面具有鮮明的協(xié)同性優(yōu)勢，可為業(yè)主、總承包商、施工單位、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、供應(yīng)商等的有機(jī)銜接、信息交流、進(jìn)度掌控、工程優(yōu)化與工程量測算等提供良好的平臺支撐。

2.2 平臺構(gòu)建

基于BIM 的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理平臺的核心在于對各參建方的數(shù)據(jù)、信息、資源等進(jìn)行整合與集成，基于此構(gòu)建可動態(tài)修改與優(yōu)化的專業(yè)信息可視化三維實(shí)體模型，并依托模型共享與信息交流實(shí)現(xiàn)各參建方的協(xié)同合作。基于BIM 的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理平臺共分為3 層。

2.2.1 信息采集層

城市軌道交通項(xiàng)目施工過程中會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)、信息、資源，各參建方也會對數(shù)據(jù)、信息、資源有著個(gè)性化的需求，如總承包單位需要招投標(biāo)信息、合同信息、采購信息等進(jìn)行造價(jià)估算與投標(biāo)報(bào)價(jià)，需要施工信息進(jìn)行施工模擬與施工方案模擬等；施工單位需要進(jìn)度信息與施工模型進(jìn)行設(shè)計(jì)沖突檢測與施工模擬。信息采集層需對城市軌道交通項(xiàng)目施工全過程的全要素信息加以采集并加載到BIM 平臺中，以供各參建方根據(jù)實(shí)際應(yīng)用加以調(diào)用。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理層

在對施工全過程的全要素信息進(jìn)行采集的基礎(chǔ)上，考慮到采集的數(shù)據(jù)具有異構(gòu)特征，需對結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)分別進(jìn)行處理、整合后存儲到BIM 平臺中。在基于BIM 的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理平臺中，利用BIM 數(shù)據(jù)庫與XML數(shù)據(jù)庫對施工協(xié)同管理中采集的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，利用文件源數(shù)據(jù)庫對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲。BIM 數(shù)據(jù)庫、XML數(shù)據(jù)庫與文件源數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與調(diào)用則借助IFC 標(biāo)準(zhǔn)庫完成中轉(zhuǎn)，為三維建模可視化、工程施工計(jì)劃模擬、工程實(shí)施環(huán)節(jié)優(yōu)化提供標(biāo)準(zhǔn)格式與規(guī)范的數(shù)據(jù)。

2.2.3 平臺應(yīng)用層

平臺應(yīng)用層為各參建方調(diào)用數(shù)據(jù)、信息、資源并進(jìn)行信息交流、進(jìn)度掌控、工程優(yōu)化與工程量測算等提供應(yīng)用支撐。基于BIM 的城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理平臺中常見的功能如投資優(yōu)化、施工模擬、協(xié)同設(shè)計(jì)與深化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)沖突檢測與協(xié)調(diào)、進(jìn)度跟蹤等。通過業(yè)務(wù)管理與平臺應(yīng)用，為各參建方協(xié)調(diào)工作、分配資源、緩解矛盾提供了良好的渠道。

2.3 協(xié)同管理流程

2.3.1 施工準(zhǔn)備階段

在城市軌道交通項(xiàng)目的施工準(zhǔn)備階段，主要由設(shè)計(jì)單位對項(xiàng)目施工圖進(jìn)行設(shè)計(jì)、建立BIM 模型并進(jìn)行設(shè)計(jì)交底，施工單位對BIM 模型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)與碰撞檢查，將檢查無誤的BIM 模型用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工并反饋至設(shè)計(jì)單位，再由其對各施工單位共享的BIM 模型進(jìn)行集成，形成整體統(tǒng)籌的施工方案，并在集成BIM 模型的基礎(chǔ)上建立BIM 協(xié)同平臺，為各參建方后續(xù)協(xié)同合作奠定平臺基礎(chǔ)。業(yè)主單位在此階段主要對施工圖設(shè)計(jì)審核情況進(jìn)行把關(guān)，并對BIM 集成模型進(jìn)行審核。

2.3.2 施工控制階段

在城市軌道交通項(xiàng)目的施工控制階段，在進(jìn)度控制方面，總承單位（或施工單位）預(yù)先對施工現(xiàn)場進(jìn)行模擬、分解WBS施工任務(wù)，構(gòu)建施工進(jìn)度管理4D 模型并編制總進(jìn)度計(jì)劃，將總計(jì)劃共享給各施工單位，由各參建施工單位自行編制子進(jìn)度計(jì)劃與日進(jìn)度計(jì)劃；各施工單位預(yù)先在BIM 平臺中進(jìn)行三維施工進(jìn)度模擬與技術(shù)交底，并通過實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的對比向總承包商匯總子項(xiàng)目進(jìn)度。在質(zhì)量控制方面，總承包商編制項(xiàng)目施工質(zhì)量控制總體計(jì)劃，將總計(jì)劃共享給施工單位，再由各施工單位自行編制施工質(zhì)量控制計(jì)劃，構(gòu)建基于質(zhì)量管理的6D 系統(tǒng)，經(jīng)質(zhì)量自檢后提交報(bào)驗(yàn)申請表，業(yè)主單位可對其進(jìn)行施工質(zhì)量檢驗(yàn)審批。

2.3.3 竣工驗(yàn)收階段

在城市軌道交通項(xiàng)目的竣工驗(yàn)收階段，由施工單位根據(jù)工程施工情況提交相關(guān)程驗(yàn)收申請，根據(jù)驗(yàn)收階段分別由監(jiān)理單位和業(yè)主單位組織驗(yàn)收，業(yè)主單位可利用BIM 模型校核實(shí)際情況，對總包或施工單位工程進(jìn)行驗(yàn)收審批。在工程造價(jià)結(jié)算方面，施工單位基于5D 模型對施工的工程量進(jìn)行計(jì)算，提交結(jié)算申請，業(yè)主單位可基于BIM 模型對工作量進(jìn)行審核，提交竣工結(jié)算申請并形成竣工模型，最后由業(yè)主單位基于BIM 模型審核對量進(jìn)行工程結(jié)算，并將竣工模型存檔備查。

3 結(jié)語

隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國眾多城市的城市軌道交通進(jìn)入快速發(fā)展期。但受到城市軌道交通項(xiàng)目專業(yè)性與復(fù)雜性的影響，加上傳統(tǒng)施工管理模式存在孤島現(xiàn)象，項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)度、質(zhì)量管控與工程現(xiàn)場交叉施工都給工程的協(xié)調(diào)、管理帶來諸多難度和不確定性。本研究立足工程建設(shè)視角，將BIM 技術(shù)引入城市軌道交通項(xiàng)目施工協(xié)同管理中，闡述了BIM 技術(shù)在施工協(xié)同管理中的應(yīng)用價(jià)值，構(gòu)建了BIM 施工協(xié)同管理平臺，并對管理流程加以梳理，實(shí)現(xiàn)了各參建方的優(yōu)勢互補(bǔ)、聚合放大，提升了城市軌道交通項(xiàng)目施工管理的綜合效果。