董鵬飛

通號工程局集團城建工程有限公司 山西 太原 030000

引言

大型市政工程具有點多面廣﹑專業(yè)分項多﹑工程總占地面積大﹑施工分散﹑工程量大﹑工期緊等特點，同時需與城市景觀相協(xié)調(diào)，營造美好環(huán)境，為此對市政構(gòu)筑物的施工建造提出了更高要求。

1 市政工程施工特點

市政工程通常指與城鎮(zhèn)生活配套的各種公共基礎(chǔ)設(shè)施工程，是一個城市生存和發(fā)展必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)。與市政工程相比，市政工程最大的特點是施工環(huán)境復(fù)雜，施工現(xiàn)場通常以線狀和網(wǎng)狀遍布城市的各個角落，除道路橋梁工程外，還有眾多地下管線和地下建（構(gòu)）筑物，加上露天作業(yè)居多，受自然因素影響概率較高，市政工程施工的不確定因素較多，稍有意外便會影響工程建設(shè)的順利進行[1]。此外，市政工程往往還面臨施工場地狹小﹑動遷量大﹑影響交通﹑工程進度難以控制等挑戰(zhàn)；而市政工程往往又是政府投資的工程，工程準備期一般較短，極易造成施工計劃不周密甚至違反常規(guī)；市政工程還具有一個項目涵蓋多個專業(yè)的特點，因此其設(shè)計﹑施工都會涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域的作業(yè)交叉﹑碰撞﹑協(xié)調(diào)等問題，對施工企業(yè)在管理和技術(shù)水平方面提出了更高的標準，要求施工企業(yè)必須重視施工技術(shù)和管理方法現(xiàn)代化更新，及時掌握最新技術(shù)，優(yōu)化質(zhì)量﹑安全﹑進度和成本等方面的全面控制方法，以企業(yè)的高水平綜合實力完成高質(zhì)量工程產(chǎn)品。

2 BlM技術(shù)在市政工程管理中的應(yīng)用

2.1 BIM技術(shù)在設(shè)計管理過程中的應(yīng)用

設(shè)計是市政工程的初始階段，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠為該階段的管理提供支持，通過BIM技術(shù)能夠?qū)⒖睖y﹑地基建設(shè)﹑挖方以及審核等方面的施工情況直接呈現(xiàn)給管理人員，模擬各個階段施工，幫助制定工程工期，還可以幫助管理人員結(jié)合不同施工階段整理所需的材料及相關(guān)資源等。另外，應(yīng)用BIM技術(shù)的模擬設(shè)計功能，能夠更好地分析圖紙設(shè)計存在的不足，及時進行完善。比如應(yīng)用BIM技術(shù)構(gòu)建圖示數(shù)據(jù)，通過模擬運算測試重點結(jié)構(gòu)的連接情況。通過這種方式可提前排除工程中的安全隱患，保障市政工程建設(shè)安全，降低工程風(fēng)險。

2.2 虛擬施工

虛擬施工是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真內(nèi)力分析計算技術(shù)對施工方案的整個過程進行模擬和優(yōu)化，具有先試后建﹑避免返工﹑節(jié)約成本等特點。BIM模型的建立是虛擬施工技術(shù)實施的關(guān)鍵，國內(nèi)外學(xué)者對建立BIM模型進行了許多優(yōu)化研究，還提出將智能優(yōu)化算法與模型相結(jié)合的策略，為市政工程中虛擬施工的應(yīng)用提供一定的理論支撐。除了對BIM模型優(yōu)化與虛擬施工進行研究以外，國內(nèi)學(xué)者和各大建設(shè)單位都在致力于將BIM技術(shù)應(yīng)用在不同實際工程中，但真正應(yīng)用虛擬施工技術(shù)的市政工程項目還相對較少，主要集中在道路橋梁方面。

2.3 施工進度管理

相比于傳統(tǒng)的工程項目進度管理軟件，通過在BIM模型中增添時間維度的方式實現(xiàn)了項目施工進度的仿真模擬，使得施工進度管理邁出了革命性的一步。該方法有利于施工人員實時了解項目的進展，動態(tài)合理分配必要資源，提高建設(shè)項目管理的科學(xué)性和準確性[2]。同時，把施工計劃與實際施工進度相比較，以分析進度情況，為后續(xù)的進度管理提供指導(dǎo)意見，防止工期延誤。自Tulke在2007年提出使用BIM模型對施工進度進行管理的建議后，國內(nèi)外眾多學(xué)者從施工進度管理理論基礎(chǔ)和應(yīng)用研究2個角度出發(fā)對基于BIM技術(shù)的施工進度研究進行了全面探索。也有很多學(xué)者將基于BIM技術(shù)的施工進度管理應(yīng)用在不同的實際市政工程中，如歐陽業(yè)偉等提出基于BIM的地鐵工程項目進度管理方法，并提供了4D虛擬施工技術(shù)和圖形化的進度管理，將施工進度可視化以及碰撞檢測的實現(xiàn)方法與工程實踐相結(jié)合。

2.4 任務(wù)管理

任務(wù)管理功能主要是上級給下級布置任務(wù)，并且可以和模型構(gòu)件進行關(guān)聯(lián)，指定任務(wù)的完成時間。通過任務(wù)管理，可以對項目內(nèi)容進行逐層分解，最終可得到任務(wù)最小可執(zhí)行單元的項目計劃，包括具體的工作內(nèi)容﹑資源分配﹑進度安排﹑人員安排以及物料需求等。任務(wù)管理模塊可使項目進展情況一目了然，使其隨時處于監(jiān)控狀態(tài)，并可進行調(diào)整。對已經(jīng)建好的任務(wù)可以在任務(wù)查詢中進行快速查詢和匯總，同時也可根據(jù)任務(wù)本身的類型﹑狀態(tài)進行分類統(tǒng)計，方便了管理。在任務(wù)詳情頁面，可根據(jù)當(dāng)前任務(wù)情況添加過程記錄，并對任務(wù)進行審批﹑轉(zhuǎn)交﹑關(guān)閉﹑刪除及導(dǎo)出等操作。

2.5 BIM技術(shù)在地形勘察管理中的應(yīng)用

市政工程涉及城市內(nèi)部的重新規(guī)劃，在工程開展前需進行地形勘察，為工程設(shè)計及施工方案等的制定提供參考。通過地形勘察了解市政工程地形狀況，結(jié)合地形狀況開展項目可行性研究[3]。但傳統(tǒng)勘察方式的人工消耗量較大，需通過人工進行地形及地質(zhì)等的測繪及勘探。這不僅增加了人力成本，還會受到地形的限制，若地形復(fù)雜，很難保障地形勘察的準確性，而BIM技術(shù)的應(yīng)用則可以有效避免這些問題。通過無人機采樣，將地標高程數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM軟件中，借助BIM軟件實現(xiàn)地形的模擬，使地形勘察更加便捷，數(shù)據(jù)信息更加精確。

2.6 施工質(zhì)量與安全管理

利用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維信息模型來預(yù)知項目在施工過程中潛在的安全質(zhì)量問題已然成為市政工程行業(yè)的研究熱點。BIM模型還可以用于仿真模擬市政工程項目中關(guān)鍵節(jié)點的施工過程，從而論證施工組織方案的可行性，將很大程度上避免了施工過程中的質(zhì)量安全隱患。市政工程質(zhì)量安全管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的相關(guān)研究成果和實際工程案例較少，僅局限于工程領(lǐng)域的安全信息化管理的基礎(chǔ)研究，絕大多數(shù)研究僅僅將信息化需求提出，未從施工安全管理現(xiàn)狀出發(fā)提出加強工程安全管理中使用BIM技術(shù)﹑構(gòu)建工程安全管理體系的要求。

2.7 優(yōu)化配置施工資源，降低消耗

資源消耗是市政工程投資最大的環(huán)節(jié)，因此如何實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置非常關(guān)鍵，能夠為市政工程帶來更多經(jīng)濟效益[4]?；?BIM 技術(shù)建立的三維模型，可以更加全面地可視化反映出市政工程實際情況，包含了施工技術(shù)的應(yīng)用，各個項目的有效管理，包括施工中資源使用情況，從而實現(xiàn)優(yōu)化配置的目標，避免不必要的消耗與浪費。另外BIM 技術(shù)具有自動化算量功能，能夠仔細計算市政工程量，并提供準確的工程清單，作為采購原材料的重要依據(jù)和參考。同時 BIM 技術(shù)能夠持續(xù)調(diào)整﹑完善施工計劃，檢驗材料等資源的使用情況，并與工程量進行有效對比，查看是否存在偏差，這種動態(tài)控制的形式，有利于施工方案的隨時調(diào)整﹑優(yōu)化，全面提高資源優(yōu)化配置。

2.8 基于BIM平臺協(xié)同管理應(yīng)用

依據(jù)項目建設(shè)規(guī)模與階段，以及工作界面的劃分﹑三維可視化及移動辦公等需求，平臺主要在市政項目工程中設(shè)計了會議管理﹑審批管理﹑信息預(yù)覽﹑資料管理等及手機App客戶端，對項目進度的整體利益進行分析。主要包括以下重要因素[5]：①對溝通效率進行優(yōu)化；②提升文檔管理協(xié)同性；③移動辦公。各參與方可通過BIM建設(shè)管理平臺的三維可視化獲取市政項目工程信息，并及時解決出現(xiàn)的問題，所以BIM管理平臺不僅做到信息共享，而且有效提升解決問題的效率。同樣，BIM平臺也可提供基礎(chǔ)的OA管理，增加在線審批等移動辦公功能，縮減審批流程，提高決策效率。市政工程建設(shè)過程中存在很多問題，主要為文檔數(shù)量多﹑不集中﹑易丟失﹑篩選困難及文檔權(quán)限未明確等難題。此次結(jié)合市政項目所出的BIM平臺按照文件管理的要求對圖紙模型﹑變更資料及各類文檔文件進行統(tǒng)一劃分與管理，為保障項目資料的流轉(zhuǎn)和完整性，將BIM平臺的管理權(quán)限進行分類設(shè)置，并對信息進行統(tǒng)一化管理，且在平臺中展示。人員在現(xiàn)場的流動﹑對于設(shè)備的使用隨處可見，從而大幅提升整個項目的移動辦公效率。

2.9 BIM技術(shù)在資金管理中的應(yīng)用[6]

①可借助BIM技術(shù)準確計算工程量，為資金投入提供參考依據(jù)。由于市政工程較為復(fù)雜，加之地勢不均勻﹑施工現(xiàn)場不平整等，使得土方開挖和回填的工程量計算難度較大，采用人工計算的方式很容易出現(xiàn)誤差。針對這一問題，可應(yīng)用BIM技術(shù)展示地形圖，結(jié)合地形圖中展示的回填高度和方位等進行精確計算。通常工程量的計算都是通過套用公式計算，這種計算方式難以準確把控各項損耗，嚴重影響了成本管理的精確性。應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)精準建模，以模型為基礎(chǔ)計算工程量，可以更好地保障計算的精確性，為資金管理提供有力的支撐。②由于市政工程資金周期較長，應(yīng)用BIM技術(shù)可形成實際資金曲線，并與計劃資金進行對比，可直接呈現(xiàn)資金的使用情況，更好地掌握資金結(jié)余以及虧損情況，同時BIM技術(shù)還可以分析資金使用情況﹑找出資金使用差異的原因。③管理人員借助BIM5D平臺，可直接掌握實際機械臺班與實際工日，且與計劃相對比，幫助管理人員分析臺班及工日浪費原因，這極大地提升了資金管理水平，減少了浪費現(xiàn)象。

3 BlM技術(shù)與無人機傾斜攝影技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用

智慧城市等綜合性規(guī)劃理念的提出對城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求越來越高，為了解決大量信息輸入的需求問題，學(xué)者們通過無人機傾斜攝影技術(shù)快速﹑準確地獲取環(huán)境信息，較好地彌補了BIM技術(shù)應(yīng)用的短板。無人機傾斜攝影技術(shù)以輔助的形式并入到BIM平臺獲得了國內(nèi)外學(xué)者和企業(yè)的重視。邱永詳?shù)葘o人機+BIM配合的技術(shù)方案應(yīng)用在四川省自貢市某基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目中，全面探索了市政項目基于全過程咨詢管理的高收益應(yīng)用場景及其應(yīng)用價值，節(jié)約了拆遷以及土方平衡費用近800萬元[7]。另外，無人機傾斜攝影技術(shù)和BIM技術(shù)也被大量聯(lián)合應(yīng)用在市政道路設(shè)計和綜合管廊工程中。該類工程涉及面廣﹑考慮因素多﹑責(zé)任重大，常常發(fā)生與地下空間既有建（構(gòu)）筑物相互沖突或與地面結(jié)構(gòu)存在景觀沖突的情況。因而充分利用無人機傾斜攝影技術(shù)的實景模型數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，直觀﹑快捷地檢驗設(shè)計方案與實際施工環(huán)境的匹配程度，為軌道交通科學(xué)合理的選線設(shè)計提供技術(shù)支持。除了上述提到的工程應(yīng)用外，許多土石方工程因其工程量大﹑土方平衡難﹑施工條件復(fù)雜等特點，已經(jīng)開始將BIM模型和無人機航拍得到的實際地理信息結(jié)合應(yīng)用于土方平衡和土石方測量計算，大幅度提高了工效，綜合效益顯著。

4 結(jié)束語

綜上所述，目前市政專業(yè)人才缺乏﹑軟件技術(shù)投入不足﹑缺少市政軟件﹑專業(yè)人才技能不足等問題嚴重影響B(tài)IM技術(shù)在市政工程中的廣泛應(yīng)用與推廣。隨著城市迅速發(fā)展，市政工程建設(shè)質(zhì)量逐漸被重視，同時，因市政項目具有數(shù)量大﹑周期長﹑對周圍環(huán)境影響大及施工組織復(fù)雜等特點，BIM技術(shù)符合市政工程項目需求，適合在市政基礎(chǔ)設(shè)施項目中推行。