基于BIM技术的城市轨道交通施工进度管理

郑利龙,刘伯鹍,彭 伟

(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州 311122)

轨道交通工程的建设从规划、设计、建设到运营，是一个庞大、复杂、多行业、多专业的系统工程，专业覆盖多、关系复杂、技术难度大，建设规模大、工期长、参建单位多、施工工艺难等特点给工程项目的进度管理带来了巨大压力，经常会导致工期拖延甚至阻碍工程交付[1]。

BIM技术的出现为地铁工程项目进度管理提供了新的思路和手段。本文结合传统地铁工程进度管理存在的问题，基于BIM技术可视化和可存储性等特点[2-4]，总结梳理BIM进度管理应用需求，在原有地铁建设管理平台上研究开发进度管理模块，通过BIM模型来发起和归结施工进度管理业务流程和数据，实现可视化的、高效的地铁施工进度管理，使管理工作实现信息化、数字化的提升。

1 BIM技术简介

BIM(Building Information Modeling，即：建筑信息模型)是利用数字模型对项目进行设计、施工、运维的过程。BIM模型包含了工程几何、物理、功能和性能等信息，项目不同的参与方在项目的各个阶段可以基于同一模型，利用和维护这些信息进行协同工作，对项目进行各种分析和模拟。基于BIM的设计模式被业界奉为继手工制图到计算机辅助制图的“第一次技术革命”后，颠覆行业工作模式的“第二次技术革命”。通过以BIM为基础，可使工程在设计、施工、运维的全生命周期，实现信息共享和无损传递，提高工程建设的质量和效率，节约项目成本，提升科学决策和管理水平[5-6]。

2 基于BIM的进度管理技术路线

研究城市轨道交通项目进度管理的现状，针对项目实施中过程中因各方面原因导致施工延期以及进度管理现存的问题[7]，通过研究分析现有地铁建设施工总包模式中现场计统调的进度管理模式，现场施工进度管理人员普遍使用Project进行计划和进度的日常管理，相对来说管理手段较为落后，对施工资料的归档不利，对施工审批流程的管控不规范，容易造成过程文件和资料的丢失，甚至因为流程把控不严导致施工进度滞后等问题[8-10]。

利用BIM三维模型完整、精确、可视化的诸多特点，分析BIM技术在进度管理层面的应用场景，研究将BIM三维模型和工程对象数据进行关联，实现模型与数据的统一和全面。开展轨道交通工程进度管理系统的研发与应用研究，主要内容包括工程量清单导入、工程量可视化录入、计划可视化报审、进度可视化填报、形象进度展示与仿真模拟以及相关的应用研究分析。

系统分为四个层级：数据资源层、技术支撑层、业务应用层和用户层。其中数据资源层主要以SQL Server、Oracle等数据库工具分类存储包括产品基础库、项目业务库和BIM数据库。在这基础上通过前后端一体化以及移动端开发，结合流程引擎、报表服务、多层级权限体系以及BIM轻量化平台等一系列系统开发技术支撑实现角色管理、权限管理、任务管理和进度管理功能，最终服务于用户层级的施工进度管理业务交互，主要用户人员包括建设指挥部工程管理人员、指挥部计统调人员、标段工程管理人员和工点工程管理人员等，进度管理开发架构图见图1。

3 项目案例

本项目案例为某城市轨道交通施工总承包管理，该线路连接市区和新机场，是国内首条设计速度140 km/h，采用交流25 kV架空悬挂接触网供电，快慢车混跑运营模式的城市轨道交通快线工程，其设计标准高，区间长大，地质条件复杂、施工建设难度大。

为更好的管控项目，保障建设施工进度，项目组研究开发搭建基于BIM的轨道交通建设管理平台，以工程信息的高度集成共享为目标，为建设方、施工、监理、设计、第三方咨询等参建单位提供基于BIM技术的资源共享、高效协作的专业解决方案。进度管理系统模块包括工程量清单导入、工程量可视化录入、计划可视化报审、进度可视化填报、形象进度展示与仿真模拟以及相关的应用研究分析。通过固化计划产值报表形成工程量清单表，导入系统中进行清单条目之间的计算规则预设，使具有逻辑相关性的清单条目实现关联。上传车站或风井模型，根据清单工程量情况，在BIM模型上可视化录入各个构件的工程量实现模型工程量的关联。在原有的列表计划报审和进度填报的基础上实现基于BIM模型的可视化计划报审和进度填报。最后根据过程管理数据，可一键输出计划产值报表和进度日报。系统实现流程见图2。

图1 进度管理开发架构

图2 系统实现流程

3.1 工程量清单导入

研究用于工程量清单的编制，最终服务于报表输出。该功能包括清单导入、计算规则预设、Project清单编辑修改等子功能(表1)。

3.2 工程量可视化录入

基于BIM轻量化平台开发工程量可视化录入功能，快速便捷实现构件工程量的对接(图3)。

图3 工程量可视化录入

3.3 计划可视化报审/进度可视化填报

解决现今行业内进度数据与三维模型难关联的共同痛点问题，利用模型报审过程将模型的细分构件跟进度计划任务单元进行关联。基于关联后的模型对施工过程中关于进度计划的流程进行发起申报，包括计划进度报审和实际进度报审，解决线下流程行进过程中周期时间较长，审批时间不确定问题，利用碎片化时间办公方式解决流程审批过程，即通过平台发起审批流程后推送到相关审批人进行停下，审批人可利用自己碎片时间进行审批操作(图4)。

表1 工程量清单导入

图4 计划可视化报审/进度可视化填报

3.4 报表一键输出

研究了基于模型的工程量与产值的统计方法，将形象进度用工程量产值的完成情况来表示，实现计划产值报表和进度日报的一键输出(表2)。

3.5 进度展示与仿真模拟

针对传统进度管理不直观和施工过程不能实时形象展示的问题，研究基于BIM模型的实时施工现场形象进度表达方式，开发可视化的形象进度管理系统，实现形象进度的实施查询与追溯，包含进度模型展示、进度对比仿真模拟。

对进度维护中实际进度和计划进度所对比得到的结果进行分析，分析实际进度跟进度计划的偏差、对工程工期的影响以及偏差时的因素等(图5)。

4 结束语

本研究结合项目施工进度管理，实现了二维施工图、工作文档、工程资料与BIM模型构件的关联，高度贴合我国工程建设项目的组织架构和管理机制。平台已实现了Web端和移动端(IPad、手机)跨平台信息共享同步应用，以工程建设期的管理流程为主线，以BIM模型为信息载体，实现了可视化的进度管理。

本研究打通了项目参建各方的沟通壁垒，解决“BIM难”、“BIM贵”、“BIM与管理两张皮”的问题，实现工程信息统一储存、高效同步共享，打造“一站式”工程信息管理门户，以基于BIM的可视化进度管理出发，为工程建设项目实现全生命周期管理奠定坚实基础。

表2 工程量清单导入