某地鐵建設工程土建施工的監理管理研究

文＿劉智勇（廣西建設職業技術學院，高級工程師）

在工程項目的執行過程中，進度控制管理非常重要，其在施工管理中發揮著牽一發而動全身的關鍵作用。隨著工程規模的擴大，地鐵土建設計、施工的難度和工程投資也隨之加大。在國民經濟和社會投入中，由于工期管理效率低，無法有效進行項目進度控制，導致大量的資源浪費。因為傳統項目進度計劃的表達方式簡單，出現了錯誤很難改變，不合理的設計未能及時發現，易出現計劃更新不及時、各部門和單元之間的信息傳輸不順暢等現象。此外，隨著工程的復雜性和工程的規模增大，傳統的進度管理模式也容易造成工程項目進度的拖延，現需引入先進的信息化進度管理模式。目前，BIM（建筑信息模型）技術可實現項目控制的高效管理，但其在施工調度方面的應用卻非常有限，且主要集中在理論上，而在實踐中應用較少。

因此，為將BIM技術應用于地鐵工程項目的施工過程中，筆者通過具體實例對BIM技術在土建施工過程中的進度管理進行分析和討論。隨著地鐵建設工程的信息化水平不斷提高，BIM技術已是西方發達國家最為普遍和高效應用的工程監理管理方法，為我國的地鐵建設企業指出未來的發展方向。為此，本文對BIM技術在某地鐵建設中的特征及其在項目建設中的進度監理管理作用進行研究。研究發現，在地鐵建設工程土建項目計劃中引進BIM技術，對地鐵建設工程質量、安全、進度及投資全面開展管理和控制，能夠提高管理者控制整體的能力，減少延遲的風險，提高監理管理的效能，從而產生更大的經濟效益，確保地鐵工程土建施工順利進行。

一、工程難點

地鐵建設工程現場多為填方地段，地形起伏大，地質條件較差，地鐵一側為深基坑，另一側為正在施工的排洪渠。按設計要求做換填處理，分層碾壓，需多次進行密實度土工實驗，工序繁多；護坡方案為三維網噴播植草護坡。施工環境復雜，現場已建好的高壓電線存在較大安全隱患，需改遷。因需協調的部門多人員雜亂，且施工場地有限，因此，在各個環節中會出現先后進場順序不一致、協調與溝通不順暢、消息傳遞緩慢等沖突。在傳統地鐵建設中，大量的地鐵土建圖紙堆積，給地鐵建設工程信息的存儲與分析帶來了較大困難。在施工過程中，為難免出現現場實際與圖紙不一致的情況，這就需要做設計變更，還要聯系各方實地勘察，為此造成時間上的浪費，從而影響施工進度。在分析項目的各種難點后，引進BIM技術，可確保項目如期完工，以便對項目進行有效的管理。

二、地鐵建設模型

項目施工方使用魯班BIM軟件，利用軟件搭建魯班地鐵基坑開挖、鋼筋安裝的BIM系統。以魯班BIM系列軟件SP（獨占式補丁）、BIMworks（建筑信息模型板塊）、IbanApp等為主要內容，與其他軟件相結合，對BIM項目的建設工程進度管理進行實踐和應用。

魯班BIM軟件將二維圖形轉換三維圖形，而軟件的3D模型則能模擬實際環境；創新智能云模型檢測系統可在用戶建模過程中，智能診斷故障；該系統可實現全國范圍內的工程量清單、定額的自動整合，滿足國內設計規范、工程量計算規則、成本管理規范，并實現按地方規則自動生成工程量。魯班系統具備較強的報告功能，可對各種工程量進行高效的處理；提供數據查看、統計分析和專業數據共享；多個工程歷史數據累積、比較分析等作用。魯班BIM管理軟件是一種基于云端運行的技術，它可在云平臺下載模型數據，也可將模型、數據等上傳到PDS（三維設計）系統中。

（一）創建地鐵三維模型

在構建某項目地鐵的3D模型的過程中，需要全面分析整體工程項目，并對設計圖紙的平面圖有一定的了解，明確每個構造的含義、位置關系、構造屬性等，以便準確構造3D模型。建模過程中需與管理者溝通交流，達成共識，以確保項目的順利實施。

選定地鐵建設標準后，利用Revit建立某地鐵土建的3D模型，模型的建立根據設計圖紙進行適當的布局。為了實現對整個工程方案的建模，需在Revit中對方案進行建模，使用其創建“標高”和“軸網”命令，建立符合實際的位置信息，并根據所建立的標高軸網圖對地鐵基礎進行布局。在Revit中可使用“家族”來設定地鐵結構的參數。使用Revit軟件制作的某地鐵BIM模型見圖1。

圖1 地鐵BIM圖

（二）管道的碰撞檢查

構建地鐵3D模型后，對地鐵土建模型中的管道進行布置填充。還應考慮工程項目的復雜性和大量的管道穿插其中，防止各類檢查井位置或者管道交叉之間的矛盾，因此需對庫模式進行沖突檢測，以便及時發現問題，從而提前對布局進行調整。

BIM技術應用于施工計劃中，其優勢表現為可視化和提前仿真。經過無數次的改進與仿真，最終得出合理的四維化模型。在Naviswork（可視化和仿真）中，通過對模型的碰撞，可看到不同的檢查井、不同的管道發生的情況，管理人員可從中找到問題的根源。通過對工程進行沖突探測，發現系統中存在著大量的沖突，且沖突的種類較多。

建立3D模型后，對地鐵土建地下管道進行碰撞探測和全面檢驗，共發現268起碰撞。從線路間的碰撞關系來看，發生碰撞的頻率最高為天然氣管道和市政給水管道之間的碰撞有152次。62個事故發生在雨水管道和污水管道之間，54個事故發生在排水管道之間，結果表明該模型的撞擊為0。經過手動檢測，所有的沖突都已調節完畢。

在項目建設前對其進行優化，可提高地鐵土建建設的質量，極大降低了返工率，不僅縮短時間，還節省費用。如在模型中發現檢查井位置重疊或者管道交叉等問題，可及時與設計人員交流，并做出相應的修正，從而能夠迅速解決問題，并重新對修正后的模型進行檢驗。因此，在BIM技術基礎上的進度管理可以間接地產生諸多的隱性收益，并減少風險的發生率。在對排污管道進行檢查時，如果在檢查過程中出現沖突，管理人員可利用BIM 360 Glue（三維模型）定制要檢查的管道，并利用BIM 360 Glue進行簡易的碰撞檢測。例如，給水管道和埋地高壓電纜管道之間的間隔僅為0.10m，存在一定沖突且不符合設計規范。通過以上工作，可以快速確定事故究竟是否由于設計或施工所致，并確定事故發生的原因，以確定事故的責任。對于工程中有必要進行調整的部分，可以在第一時間利用BIM 360 Glue將其建模角度進行存儲，并用照片將其拍攝，以便技術人員進行分析和修正，確保BIM建模和地鐵土建施工場地的一致。在進行細部施工進度的檢查時，使用Navisworks的施工進度模擬進行觀測，這時使用BIM 360 Glue對比模型和現場可以讓管理人員對進度有更詳盡的認識，使進度控制工作更加細致和合理。圖2為管道案例的碰撞報告。

圖2 管道碰撞報告

（三）基于BIM的進度分析

1.基于BIM技術的場地布置

場點布置原則是以平面地圖為基礎，與工程項目現場周圍的環境因素相聯系，再加上與進度有關的要素，對施工現場展開整體布局。在BIM技術的基礎上進行的現場布局也是以此為基礎，將其分成三個階段，分別是施工準備階段、主體工程施工階段、場地清理及竣工驗收階段的場地布局。適當的選址可以使有限的人力物力得到最大限度的利用，場地布局要素是材料、機械、周邊道路、場道等。在這三個階段的現場布局中，堆放材料的類型和位置有區別，機械入場的使用也有區別。總體而言，三個階段場址布局大致一致，只是一些小的地方需要微調。

工程現場布局是工程建設的先決條件，合理的布局可從根源上減少安全風險，為工程管理提供便利、節約投資和提高工程效益。BIM技術在現場布局規劃中的運用，既可為工程單位帶來直接的經濟效益，又可加快工程建設進度，項目業主和項目相關方實現雙贏。根據工程技術部門提供的工地平面布局，采用魯班軟件對辦公、生活用房、圍墻、大門進行設計；對物料加工棚、塔吊、邊坡等進行模型化，對現場進行三維仿真，對現場布置不合理或疏漏的部位進行修正，并將其輸出。

針對某地鐵土建施工過程中存在的空間狹窄、布局困難等問題，采用BIM技術進行研究。例如，在未使用BIM技術進行布局時，項目開展最初計劃是將工地鋼筋加工棚設置施工場地外空地上，在對工地鋼筋加工棚進行建模及仿真后，可以發現，工地鋼筋加工棚距離地鐵土建施工現場距離較遠，且工地鋼筋加工棚與地鐵土建后期路線相沖突，因此需要調整工地鋼筋加工棚位置。而采用BIM技術進行布局后，在工程開始前就注意到該問題，并把工地鋼筋加工棚安裝地點設置在靠近鋼筋堆放處，便于鋼筋加工；鋼筋運送也很便利，不會對鋼筋的堆積及車輛的通行造成阻礙。

2.施工進度模擬

將施工項目的進度資料進行歸類，利用進度管理系統BIM-Project編寫進度規劃，將數據源導入三維建模單元中，連接三維模型組件構成四維BIM建模。傳統的項目進度管理軟件是按照建設項目的進度表編寫WBS工作，按照WBS（工作分解結構）將工作進行拆分，由Project按照設定的對應比例完成工作與時間的匹配，從而構成項目的進度安排。

利用Navisworks軟件的外設函數，打開Revit三維模型，并利用Navisworks軟件的timeliner（時間線）附加函數，將Project所編寫的工程進度表以Navisworks數據接口的方式與Navisworks程序相結合。

BIM技術不僅可以實現工程項目的可視化，還可實現地鐵土建工程項目仿真，具有傳統項目計劃管理所不具備的優勢。利用Navisworks進行的施工仿真，可直觀再現真實的施工情況，并針對項目中出現的問題進行及時分析。管理者可透過地鐵土建仿真來檢視全部數據資料，修正不符合管理者的需求及工程進度的資料，進而改善四維模式。利用Navisworks對施工過程進行仿真時，管理人員可添加一個動態視角，對施工過程中的仿真過程進行更詳盡、完整的研究。從多個角度、多個方位對施工進度模擬進行觀測，使管理人員準確理解工程項目的組成過程，和施工中可能出現的問題，以便盡早制定相應的解決辦法。

3.工程項目決策階段

第一步，項目運用指數估計法進行地鐵土建施工成本計算，地鐵土建基坑按單位面積計價法計算，即按各專業的成本指數乘以地鐵土建基坑面積，精確計算出地鐵土建基坑安裝工程費的具體數值，為了抽取同類項目的指標，需搜集相關的歷史成本資料。采用BIM技術進行施工項目的造價評估，先進行施工面積的測算，需要施工方或其所聘請的BIM顧問機構進行虛擬的3D建模，再將此建模引入相應的算量軟件進行計算。

第二步，根據工程結構形式、用途和技術需求，采用同一技術規范進行工程造價的評估。要求成本人員收集、分析和保存評估指數所采用的各項技術評估指數，或查閱同類項目成本信息，從而得出相應的成本數據。利用該單元收集的各個工程的立體模型所得到的工程工程量、工程價格等成本信息，為下一工程的估計提供了實際的、詳細的估計信息。還可以通過廣聯達指數網進行投資評估，該網站是廣聯達公司為國內各個地區的地鐵土建基坑項目成本指數建立的一個信息共享的平臺。

第三步，在投資決策過程中，利用廣聯達公司的三維建模技術對項目進行三維建模，同時利用廣聯達指數網絡對項目進行數據查詢，能夠迅速、精確的制作出項目評估報告，該方法可極大地改善工程造價預測的準確性，為以后工程建設提供精確資料。在不考慮材料成本、材料市場價格變動和成本核算基準變動的情況下，工程施工、裝修、安裝部分工程造價的估算價格為33263.97×1434.59=47720158.72（元）。

三、結語

利用BIM技術進行施工仿真模擬，將地鐵土建工程項目的實際完工和計劃完工進行比較，達到實時控制的目的。在建設階段，若有變更則采用BIM技術對其進行實時調整，以防止出現工期延遲的情況。BIM技術可有效提升項目進度安排的工作效率，且BIM編制工作進度是一個具有動態性的過程，在操作過程中對存在的問題進行適時的調整，將信息傳遞到BIM中，對原來的計劃進行更新，確保地鐵土建工程施工安全有序進行。