BIM技术与挣值法在水厂项目的应用

唐 勇 于海莹，2＊ 曾宇茜 彭玉林

（1.四川师范大学工学院，四川成都61006；2.四川大学水利水电学院，四川成都 610064）

随着我国工程建设的不断发展，建设项目规模和结构上已显示出复杂性和高速建造性，在项目建设中，保证工程质量、工程成本。BIM作为建筑业的一项新技术，在深化工程设计和施工模拟、进度和成本控制方面显示出巨大的优势[1]。挣值分析法作为项目绩效管理方法的一种，在工程经济中具有重要的价值，挣值法与BIM的结合对于加强项目管理信息的控制具有重要意义。

1 BIM在工程中的作用

1.1 深化设计

利用BIM技术对项目二维图纸进行建模，利用3D模型找出二维图纸中不易发现的不合理问题，最后将和并归档的图纸交由设计单位进行修正和确认，保证项目的顺利进行。

1.2 施工模拟

在项目建设管理中，虚拟建设可以反映项目整个建设过程，可以与施工计划进行对比，为做决策提供支撑[2]。利用BIM技术模拟施工方案，明确不同的任务协调各专业的施工，掌控施工难点，降低返工频率，提高管理水平。

1.3 进度管理

进度是项目管理的一个重要因素。在输入施工进度和当前进度数据后，利用BIM模型的各种形式，选择与当前进度相关的具体施工过程进行进度分析，在任意时间节点下的实际进度与工程进度计划的对比分析，以判断相关工作是否提前或按时完成[3]。

1.4 成本管理

项目建设的目的是在规定的期限内保质保量完成项目，追求最大的效益[4]。因此，工程造价的控制是项目管理的目标之一。通过整合BIM模型和价格信息，可以准确计算项目的工程量和费用，提升造价控制的准确性。

2 挣值法在工程中的作用

挣值法是一种对项目的计划完成情况和实际完成情况的比较，以资源消耗对项目进度进行评价[5]。利用某时间段的计划工程量、实际完成工程量与计划价格、实际价格相结合，计算计划工作量的预算费用BCWS（Budgeted Cost for Work Scheduled）、已完工作量的预算费用BCWP（Budgeted Cost for Work Performed）、已完工作量的实际费用ACWP（Actual Cost for Work Performed），计算出费用偏差CV（Cost Variance）、进度偏差SV（Schedule Variance），对其进度、费用的偏差进行分析评价，以便采取措施调整[6]。

3 BIM与挣值法的结合应用

作为评估项目绩效的一种手段，通过BIM集成信息模型，计算项目每个阶段的工程量及其预算价格和实际价格，还可用于计算挣值法的三个基本参数，即BCWS、BCWP、ACWP[6]。通过CV和SV的比较确定其影响，对项目进行评估。若偏差率小于上限（本文项目偏差率上限取7%），则仅需要部分校正；反之，则需要考虑是否采取纠正措施，并通过对比方案来确定最佳措施。

4 项目应用

小沙坝污水处理厂改扩建工程位于攀枝花市东郊外金沙江边。本工程采用钢筋混凝土结构和较为先进的污水处理工艺，其建设内容包括污泥处理车间、预沉池、粗格栅、细格栅、矩形二沉池等。水厂的BIM三维数据模型如图1所示。

图1 水厂的三维模型

4.1 BIM技术应用

施工段划分图如图2所示。

图2 施工段划分图

（1）在本项目中，通过BIM技术的有效应用，发现并解决了主体结构缺梁少柱、管道错位、各专业交叉碰撞等一系列问题，深化了机电的管线部分综合布置，降低施工费用，保证按期完工[7]。

（2）施工模拟采用BIM软件Navisworks进行模拟，用其进行可视化对项目难点技术交底。

4.2 进度偏差分析

本项目将BIM技术和挣值法相结合，实时监控项目的进度和成本，及时纠正偏差。现在以预预处理组合池主体（底部板、剪力墙、顶部板）的钢筋混凝土工程为例，说明BIM挣值法的控制过程和效果。将本项目从东到西分为三个建筑部分A1、A2、A3三个施工段，计划建设工期20 d。计划劳动力为20名钢筋工、36名木工和18名混凝土工。

通过BIM模型，根据算出的BCWS、BCWP和ACWP三个参数值，绘制偏差分析图，通过偏差SV和CV计算出当前项目计划与实际进度和成本的偏差程度。

结果显示，项目施工在前5 d进展顺利，第6 d出现进度偏差。第9 dSV偏差为8%大于上限值7%，因此，在第10 d，项目组对其进行了分析。前10 d偏差分析参值分析参数值如表1所示，进度偏差分析如表2所示。

表1 前10 d偏差分析参数值

表2 进度偏差分析

由表2中可知导致工期延误的工序为A3底板混凝土浇筑、A3剪力墙钢筋绑扎，追溯其前置程序为地下桩基础工序。

由于在成孔过程中遇到异常地质，要对其进行处理，造成了后面的一系列工序的延误。若不采取补救措施，工期将被延误并伴有费用超出预算。

该项目第6 d出现进度偏差为SV＜0，实际完成的工程量比计划的量要少得多。针对此偏差，对本阶段相关工作进行分解，找出造成偏差的原因[8]。

该阶段施工内容包括A1剪力墙钢筋绑扎、模板、混凝土浇筑、A2剪力墙钢筋绑扎、模板、A3底板模板、混凝土浇筑、钢筋绑扎。

利用BIM技术计算出各工作偏差程度，分析各工作对本阶段的进度影响。

绘制调整前偏差分析图如图3所示。

图3 调整前偏差分析图

利用预测系统对其后面的关键项目进行模拟和预测，获得图4所示的偏差趋势分析图，若不采取纠偏措施，工期将延迟6 d，费用将超出预算。

偏差趋势分析图如图4所示。

图4 偏差趋势分析图

4.3 调整方案比选

鉴于A3楼混凝土浇筑和A3剪力墙钢筋绑扎工作进度的延误，采取调整方案对其进行补救。具体调整方案通过BIM平台进行模拟，通过工期和成本的优化对比，对比分析结果如表3所示。

表3 调整方案

通过比较和选择，方案2满足了项目进度计划要求且成本最低。

因此，选择了方案2增加10名工人为调整计划。根据其计划的预测和调整后的实际效果表明，计划的实施确保了工程按时完成，并且建设费用也得到了较好的控制，采取措施纠偏后，从11 d开始，偏差逐渐减小到第14 d减小为0，并在第20 d准时完成。

调整后效果如图5所示。

图5 调整后效果

5 结语

（1）通过结合使用挣值法和BIM技术，可以分析计算成本和进度的数据，并针对不同时期的成本和施工进度提供详细准确的成本控制方法。

结合使用挣值法、BIM技术，可以及时发现施工计划中的错误，采取措施提高项目管理和协调能力，提升项目管理的质量与水平。

（2）随着我国建筑业将进入一个新的发展阶段，BIM技术是数字和信息化建设的关键，目前对于BIM的应用与研究普遍集中在房建领域其带来的便利与经济效益。经过研究发现，BIM技术的应用能够显著提高房建领域的社会效益和经济效益。

目前，市政工程领域的BIM研究还处于起步阶段，BIM技术的应用相对于房建领域的发展较为滞后，因此，希望未来将更先进的BIM技术与更多的市政项目相结合，减少项目推进中的人为错误，并为快速的、可持续的项目生产提供有力的支持，保障施工项目稳定展开，以促进社会经济快速发展。