BIM技术在城市轨道交通投资控制管理中的应用研究

齐欢

（上海市建设工程管理有限公司，上海 200031）

1 城市轨道交通投资控制管理工作的特点

城市轨道交通工程既不同于常规以“点”实施的房建工程，也不同于主要以“线”实施的管道、道路等工程，而是“点线结合”的大型综合性工程。其在投资控制管理上具有以下几个主要特点。

1.1 投资规模大

城市轨道交通投资规模巨大，目前工程造价一般在5～10 亿元/km 之间（不含动拆迁），并且随着城市动拆迁成本、建筑市场工料机成本的上升，仍呈上涨趋势。

1.2 建设周期长

城市轨道交通工程施工的一般流程为：洞通—轨通—电通—系统联调—通车试运行。建设工期受地质条件、征地动迁、管线迁改等影响，各地区间略有差异，目前国内建设周期普遍在4.5～6年。

1.3 涉及工程专业性强、专业面广

专业工程不仅有地下深基坑、盾构、高架、大型库房、风水电安装等土建安装工程，更有轨道、通信、信号、接触网、供电等专业性很强的铁路专业系统及电力工程，还有管线迁改、道路翻交等市政安装工程，可谓五花八门、包罗万象。

1.4 外界干扰因素多

城市轨道交通工程以地下线为主，并且站点一般设置在人流较为密集的街区、管线交织的主要路口，因此受地质条件、周遭环境、动拆迁、管线迁改、交通组织的影响较大，投资控制管理的不确定因素多。

如何建立起覆盖工程项目全范围的全过程投资控制体系，严格并合理控制工程的投资成本，节约投资资金，确保工程总投资控制在批准概算或预定的目标之内，提高建设资金使用效益，是投资控制管理工作的重点和难点。

2 BIM 技术在城市轨道交通建设项目管理的应用优势

BIM 技术的应用提升了项目整体建设水平和质量，BIM 模型在多专业安装碰撞检验、管线方案优化、装修设计仿真、虚拟场景漫游等方面确实减少了设计变更，降低了项目建设成本。

BIM 作为提高建设行业项目管理水平和效率的先进技术，具有诸多优势。一是辅助工程量计算，技术成熟后可有效提高算量的准确性，使设计变更直观可视，提高设计变更工程量核算效率，且工程量调整方便；二是促进项目管理、投资控制的信息化，大幅度提高项目协同力，从而缩短工期、提高质量和安全性；三是详尽、准确、结构化的工程竣工档案为后期运维服务，建设方运营维护提供依据。通过BIM 模型的运用，利用大数据、人工智能等信息化技术手段为技术经济指标体系的建立提供依据，为工程建设过程中的投资控制管理提供有效保障。

3 BIM 技术在城市轨道交通建设项目管理的应用现状

上海地铁在城市轨道交通建设中一直是使用BIM技术的先行者，自2012年起，在部分地铁建设项目中试点BIM 技术应用，14、15、18 号线实现BIM 技术全线全生命周期应用。并且制定了与BIM 相关的一系列的技术应用标准和指导意见，实现了从BIM 模型创建到共享的流程和规则的统一，实现了BIM 模型各种数据标准化，使得深化BIM 技术在城市轨道交通行业的实践和应用成为可能。

目前，上海地铁积累了很多BIM 原始模型，有很好的对BIM 模型进行延伸应用研究的基础。随着BIM 技术应用的不断深入，BIM 设计单位对城市轨道交通建设项目特点逐渐了解。随着城市轨道交通BIM 技术标准的完善及设备产品的丰富，特别是一线造价管理人员与BIM 设计人员的沟通磨合，BIM 设计在投资控制管理领域的作用也日益显现，特别是信息化技术的发展，Revit 软件中成熟的造价插件出现，使BIM 与投资控制管理紧密结合成为可能。

4 BIM 技术在城市轨道交通投资控制管理中各阶段的应用探索

4.1 BIM 技术在招投标阶段的应用

在招标阶段，主要是根据总体单位编制的BIM 模型，对接Revit 软件的第三方造价插件，使用BIM 模型中的数据，直接导出按照现行工程量清单计算规则编制的施工招标工程量清单。由此可见，BIM 模型设计的准确性是BIM 技术与投资控制管理紧密结合的前提。在全过程投资控制管理中，首先将BIM 工作涵盖在总体设计合同范围内，遵循合同委托关系，充分发挥作为BIM 总体的作用，做到事先筹划、事中反馈、事后总结。比如，在招投标工作启动之前，与BIM 总体单位沟通好总体单位和具体分包单位的任务分工、合同费用拆分以及后续配合招投标的工程量核对安排，提前明确线路工程量计算规则、沟通流程、归档资料要求等。造价咨询单位对设计单位提供的BIM 模型与设计施工图纸进行核对，专业造价管理人员对BIM模型以及专业软件进行管理，确保使用专业软件提取工程量的准确性。

上海多家造价咨询单位通过自主开发或与信息化公司合作开发BIM 模型审查工具，大大提高了BIM模型建模的准确性、完整性，初步具备BIM 模型在造价方向运用的条件。BIM 审查平台应可实现对建筑、结构、水、暖、电、人防、消防及节能等专业的智能审查，通过智能审查直接输出审查结果，在很大程度上提高设计人员、审图人员的工作效率。在此基础上，开发基于Revit 的BIM 算量工具，采用主动模糊匹配与人工智能相结合的算法，通过模型中的关键字，采用与或非的正则表达式对模型类别与工程量计价规范中的开项类别予以判别，并对其对应的量做处理，使几何模型在数据层面上达到算量模型的要求。对于模型中的错误或疑问项，采用人工智能非监督式学习高亮疑问项，积累数据反复训练。目前为止，已基本完成土建车站和土建区间的算量工具，正进一步开发装饰装修和机电安装工程的算量工具，最终达到全面覆盖城市轨道交通BIM 模型自动化算量的目的。BIM 模型递交相关流程如图1所示。

图1 BIM 模型递交相关流程

在招标阶段，BIM 模型的使用将加快工程量清单编制的速度、提高工程量清单编制的准确性，并进一步实现城市轨道交通各类招标清单编制的统一化、结构化与规范化，为今后信息化平台各类指标的建设奠定基础。

4.2 BIM 技术在验工计价中的应用

随着BIM 技术在工程量清单领域应用的不断扩大，在各土建施工验工计价的实物工作量确认过程中，尝试采用BIM 技术，要求各土建总承包单位在BIM 模型中编报逐月完成的工程数量。在实物工作量确认中，BIM 技术具备“实时验工、线上验工”的功能，使投资控制管理更加精细化。

4.3 BIM 技术在工程设计变更中的应用

BIM 技术能够增加设计协同能力，从而减少各专业之间冲突。在施工阶段，通过将设计变更的内容直观地反映在BIM 模型上，自动比对变更前后的工作量，为设计变更提供可靠的数据。并根据合同单价快捷地计算变更的费用，从而为设计方案的优化决策以及设计变更费用的确定，提供最有效的依据。

在城市轨道交通工程建设中尝试进行BIM 模型的共享，将BIM 技术引入变更管理中，建立了高效、动态的投资控制体系[1]。通过远程实时更新BIM 设计模型数据，打破信息传递屏障，缩短参建各方的信息交互时长，使得业主管理工作更有时效性，实现了投资的动态管理。

在设计变更管理中，常常会因招标图与施工图不符、施工报价不平衡等因素，引起设计变更造价分析失准，造成业主单位误判。所以设计单位在提出设计变更的同时，需提供工程变更造价经济分析。每个变更中均使用BIM 模型比对招标阶段工程量，以明确变更方案与招标方案之间的关系；将BIM 模型的提取量作为设计变更工程量审计申报的唯一依据。在设计单位编制工程造价分析的同时，要求投资监理在不与施工单位对量、核价的情况下，对照施工合同快速提供同口径的施工合同变更费用情况估算表，供业主判断变更的经济性。

4.4 BIM 技术在管线搬迁工作中的应用

由于城市轨道交通工程建设的特点，前期管线搬迁工程的实施基本上贯穿于工程建设的始终；又由于前期管线工程本身具有的实施单位性质、委托关系、行业规定、现场条件复杂、时间紧迫等特殊性，一直是投资控制管理的重点和难点。管线搬迁在以往城市轨道交通建设中始终存在费用居高不下，实际费用远超批复概算，管线发生多次搬迁，搬迁进度制约车站施工进程等弊病，成为城市轨道交通工程建设的一大顽疾。

管线搬迁委托BIM 单位全过程参与，使用BIM 技术辅助确定管线搬迁方案的可行性、数量的准确性等。根据车站施工方案、交通组织方案优化管线搬迁方案，对于可以采取管线加固措施保护的尽量避免搬迁。对于管线各阶段搬迁进行统筹计划，尽量减少不必要的重复搬迁工作。在施工阶段和结算阶段，根据BIM 模型和管线实际搬迁情况计算、审核管线搬迁工作量，把管线搬迁工作落到实处，从根本上解决管线搬迁超概的老大难问题。要求各前期管线单位在管线搬迁竣工结算资料中提供BIM 模型，将BIM 工作内容列入前期合同条款予以执行，否则不予办理最终费用的支付。引入投资监理，通过BIM 模型与设计图纸、现场结合的模式对搬迁的管线实施计量、清点工作，确保管线搬迁数量的准确性。

4.5 BIM 技术在资产移交中的应用

项目的资产清册以及资产移交全面配合建设单位推广BIM 技术，最终实现包括资产编码、规格、供应商、保修期等与BIM 构件关联，实现基于BIM 的资产管理可视化移交工作。为城市轨道交通运营和维保提供重要保障。

5 基于BIM 技术的全过程投资控制管理的应用展望

5.1 基于BIM 技术5D 模型的应用

在确定中标单位后，将中标的合同价信息导入BIM 模型，使BIM 模型从包含3D 信息转变为含有施工周期信息、造价信息的5D 模型，满足工程建设提供BIM 模型设计、全员使用、竣工移交的“一模到底”全过程使用要求。

以招标BIM 模型形成的工程量清单作为合同签订的依据，在后续施工合同执行过程中采用“无模型不变更，无模型不支付”原则，所有的变更支付应以模型为准，通过BIM 模型的变更管理，强化设计在建设过程中的核心地位。基于BIM 技术的变更流程如图2所示。

图2 基于BIM 技术的变更流程

全过程使用BIM 模型后，可以将支付管理更加精细化，每个单元构件都有合同价格，验工计价将走出书面的形式，具备合同里程碑支付、节点支付的条件。

5.2 造价整体水平提高

目前，建筑业信息化水平总体偏低，尤其是在工程造价行业中，数据挖掘和算法迭代优化方面，有着巨大的行业空间。以城市轨道交通为例，大部分数据指标还停留在依赖造价人员的经验积累、数据的表格化存取。地铁建设项目涉及庞大的数据资料，如果这些数据的分类、核对和归整仅仅依靠人工，至少半个月才能完成，存档后的查找、读取和核对工作也非常不方便。造价指标体系的出现完美地解决了这一问题。通过BIM 算量工具的进一步开发与应用，能够大大地减少工作时间，节约人力和物力。

5.3 造价效率提高

在造价行业发展越来越精细化的背景下，造价数据管理仅仅依靠人员的知识储备和经验积累已是一件非常不易的事情，更别说在庞大的造价数据中，通过传统方式查找有用的信息。因此，造价指标体系使大幅提升造价效率成为可能[2]，帮助企业科学有效地管理造价数据。

6 结语

综上所述，BIM 技术应用在地铁投资控制管理全过程中，能够有效解决传统造价管理模式中的痛点与难点，实现工程造价动态管理的可视化、可控化，全面提升投资控制水平，降低工程投资风险。