BIM技术在公路工程造价管理中的应用探索

曹继亮

【摘 要】公路是我国重要的基础设施建设，公路设施的完善极大地促进了全国建设市场的统一，推动了各地区经济的发展，改善了人们生活。公路工程建设属于高能耗功能工程，工程建设中存在严重的资源浪费问题，不仅加剧我国日益严重的资源紧张问题，也使工程造价均超出了预期，严重影响工程建设的经济性。基于BTM技术基本原理及优势介绍，研究其在造价管理中的发展趋势，并对其在公路工程造价管理各个阶段中的具体应用进行探讨。

【关键词】BIM 公路工程 造价管理 数字地面模型（DTM） Revit 设计信息模型

公路工程建设属于高能耗功能工程，工程建设中存在严重的资源浪费问题，建立一个基于BIM技术的公路工程造价管理平台是非常必要的，BIM技术在公路工程造价管理的应用不仅可以实现公路决策及设计阶段概预算的精准性，还能对施工及结算阶段提供统一的计算模型，从而实现公路工程各阶段造价管理的一体化、智能化管理，打破工程相关主体之间的沟通障碍，实现对公路工程全寿命周期的造价管理。

1 BIM技术的基本概念及发展优势

1.1 BTM技术介绍

BIM技术是指建筑信息模型（Building Information Model）技术，是一种建立于工程项目信息基础上的三维建筑模型，BIM不仅是一个模型，它更是一个过程，能够详细、真实地反映出工程各个项目的信息[1]。BIM技术主要包括三个功能，一是BIM技术是基于数据标准和可操作性的基础上构建的数字信息模型，包含并共享工程建设的所有信息。二是对所有建筑信息进行整合的数字化模型动作，任一工程建设主体均从该模型内获取或更改信息内容，满足工程建设需求，确保工程建设顺利进行；三是科学的工作系统，工程建设主体间可通过BIM系统实现有效沟通和信息共享，在项目全生命周期内协作完成工程建设，提高工作和和决策的效率，提高管理决策和管理行为的科学性。

1.2 BTM 技术基本原理

公路工程是指公路构造物的勘察、测量、设计、施工、养护、管理等工作，涉及多个不同专业。公路工程建设也需经历决策到竣工等多个不同阶段，不同的专业或建设阶段对相同信息的处理方式不同，容易造成信息冗余，不同专业间或建设阶段之间的信息传递及共享存在障碍。而BIM技术通过建立以信息为核心的模型，该模型由单个构件或物体等基本元素构成，构件或物体的物体特性、几何信息、成本信息、施工要求等内容均转化为参数，以参数表达。BIM技术对构件或物体的参数信息进行处理并整理归类，集中存储在模型数据库内，形成数字化模型。基于BIM模型的公路工程项目管理系统可以根据需求修改参数和构建信息，避免数据信息冗余，方便各个建设主体间的信息交流。

1.3 BIM技术优势

一是工程整体设计更加直观。设计人员可以使用BIM技术一次性表达出工程项目设计的所有建筑构件，工程建设主体可以直观的了解工程的整体情况。二是兼容性强，BIM技术可支持个专业不同软件设计需求，如在IFC标准下建立的模型可实现不同应用程序间的数据转换和共享，使工程建设全生命周期使用的所用信息相互关联。三是为相关人员提供信息交流和共享的平台。BIM模型集成了整个项目的信息和整套设计文档，信息均经过参数化转化，使信息相互关联，并实现各种运算，避免信息重复处理和信息损失，提高工作效率。

1.4 BIM 在造价管理中的发展趋势

工程造价管理工作是一项系统复杂的工作，造价管理覆盖工程建设全寿命周期，因而BIM技术在造价管理中的应用不仅仅是应用于工程量统计和造价分析的广联达、鲁班、Solibri造价管理软件，而应是一系列软件的集大成者，仅适用单个软件无法最大限度发挥BIM技术的价值，因此BIM计数在造价管理上不仅仅是对工程量计算、材料造价管理、综合单价分析、成本决策分析服务，更是对工程全生命周期造价的管理，涉及工程建设的各个方面。

2 公路工程造价管理的现状及其劣势

2.1 公路工程造价管理的现状

公路工程计价相对于建筑工程而言存在工程量计算不严谨、算量软件不成系统等缺陷，所以对公路工程各阶段的计量问题争议较大。例如变更及设计修改部分的计量，许多公路工程实际施工中，许多业主未及时确认已完成的工程量及其价值，施工单位无法及时获得变更等增加工程量的工程款而导致资金短缺，影响整体施工进度。计量人员仅根据相关工程量清单进行计量，导致计量结果与事实不符。

在施工阶段的工程量计量上，措施项目费用难以通过固定单价精准计算，如模板支架等费用，只能以一个粗浅的费率算入某一细目工程的综合单价内[2]。公路工程存在大量的变更项，变更项目会引起工程量及措施费用的极大变化，甚至远超出合同清单范围。招标方在工程量清单中不会提供准确的工程量，而施工单位的投标报价往往也缺乏对变更的预见性及措施项目费用的明确性，导致工程竣工结算阶段对合同价款进行漫长的调整，就出现了通车后三四年，工程结算及审计仍未完成的奇怪现象。

另外，当前公路工程的造价管理在项目建设的全寿命周期上存在极大的分歧或不统一，设计、招标、施工阶段的造价数据衔接不到位。往往设计图纸中的工程数量一经施工单位复核就出现极大的缺失或漏项，从而造成各参建方对设计图纸产生极大的不信任。

2 2 BIM技术应用于公路工程造价管理的劣势

2.2.1 公路工程在图形算量、三维算量方面的落后

建筑工程建设与公路工程建设存在很大差别，建筑工程图形算量、三维算量的科学性反复论证公路工程算量方法也能实现图形算量或三维算量，而在当下，公路工程各分部分项工程的算量都而停留在列表法计算的模式下。在科学技术飞越发展的今天，建立一个基于BIM技术的造价管理信息模型是公路工程造价管理的当务之急。

2.2.2 与建筑工程对比公路工程建立BIM模型建立的难度过大

公路工程是布置于地球表面的带状构造物，公路工程建立BIM模型必须基于公路工程所跨越的不同地貌、地形、地质，建立其繁长的数字地面模型（DTM）。其跨越的不同区域形成了不规则性强、跳跃性大、断裂性多，里程长、对高程差值计算要求高等特点，这些特点导致公路工程BIM模型对精确合理性、构网速度、模型内插速度及精度有更高的要求，甚至需采用到更高配置的计算机系统。常用数字地面模型构建主要包括：基于不规则三角形的建模、基于规则格网的建模两种，这两种在公路工程构建数字地面模型中存在一些缺点。基于格网建模的缺点为不能完全准确地表示地形结构和细节，陡峭斜坡、大断裂线地区覆盖能力差。基于不规则三角形的建模的缺点为数据量大，数据结构复杂，在大范围、小比例的公路工程数字地面建模中的难度大。

3 BIM 软件在公路工程造价管理的应用与探讨

3.1 公路工程BIM的建立及与造价管理系统对接的探讨

现阶段，公路工程设计软件如纬地、海地等，均是在建立了数字地面模型的基础上智能布线、穿插结构物。但均存在一个共性问题：精准性太差，尤其是设计的几何信息模型与数字地面模形的拼接部位，而所有数字地面模型的建立最初都是在CAD二次开发软件南方CASS成图软件中形成的。而当前，使用最广泛的BIM建模软件当属Autodesk Revit，而采取CASS与Revit对接，则可在数字地面模型上完美地建立设计信息模型。首先，以动态GPS-RTK系统或航测采集DTM三维数据，将连续地面转化为散点三维坐标，然后将各测点编码并在CASS中展点，准确地建立各地形及各部高层，建立正确的数模。其次，导入Autodesk Revit，就可以在Reivt architecture软件平台下自由自在的设计我们的公路工程BIM了。

我们最终的目的是要让BIM运用于公路工程的造价管理，所以在完成上述步骤后，还需进一步研究BIM与相关造价管理软件的对接，比如同望WECOST、纵横等软件。而由于公路工程造价管理软件必须得让各参建方按权限使用，则需要将现有的造价管理软件从C/S结构转换成B/S结构，并使得BIM模型能在B/S结构中让各参建方按相关权限进行操作及修改，这样，我们的BIM技术运用于公路工程造价管理就能真正实现。

3.2 BIM在工程造价管理各阶段的应用探索

3.2.1 BIM在决策阶段的应用

决策阶段，建设单位可根据BIM模型集成项目方案与财务，修改相关参数，获得方案投资效益质保，提高决策水平。投资决策阶段的关键在于合理准确地估算投资，基于BIM数据模型可利用其可视化和模拟性特点，在模型中查找相似工程造价信息，参照既往工程单方造价，估算投资总量。如有多个投资方案，可使用BIM模型综合对比各个方案的优缺点，选择更加经济的方案。另外，由于公路工程建设存在不可预见的费用，基于BIM模型还要有效预见工程项目建设过程中可能存在的风险，降低不可预见费用投入[3]。

3.2.2 BIM在设计阶段的应用

在设计概算上，设计人员可将完善后的设计模型导入至BIM模型内，得出工程量文件，在通过模型对比投资估算项目概算书。另外，还可使用BIM模型对设计成果进行检验，减少设计中的碰撞问题，及时发现错误设计，为后续施工图预算打下基础。在施工图预算管理上，可通过分布式BIM模型，将传统施工CAD图导入至模型，建立成本模型，再套取相应清单定额，软件自动完成扣减、分类汇总，得出粗造价格文件。再将粗造价格文件导入BIM模型内，得出最终项目造价，节省计算时间。

3.2.3 BIM在工程招投标阶段的应用

使用BIM模型抽取项目工程量全部信息，从软件中获取最接近市场的价格编制标底，确定每个单位工程准确无误后生成招标文件。生成招标文件前对标书的合法性进行检查，如清单是否有空项、工程量有无小于1等。使用系统“反查”功能检查问题界面，及时修改问题，从而快速生成招标文件。其后，将BIM模型及工程量清单仪器发放给投标单位，投标方再根据自身情况填报单价。由于BIM模型构建与工程量信息关联，可利用BIM模型快速核准招标文件中工程量清单的正确性。另外，生成投标文件的过程与招标过程相似，也可对投标文件检查合法性及招投标文件是否一致，发现两者不一致地方[4]。例如，招投标的工程量是否一致。形成有效的招投标文件后，可支持多种格式输出，或直接打印。

3.2.4 BIM在公路施工阶段的应用

在工程结算方面，管理人员将粗造文件导入算量软件后可直接显示框图出价，并在模型中直接勾选所需内容，直接获取工程任意部分的工程量及其造价，实现按时结算以及根据工程进度采购建材及按时、按额领取建材。还能及时编制资金计划、采购计划、劳动力等，实现真正意义上全过程造价管理。在工程变及索赔上，例如更改公路路基垫层厚度，填土层厚度增加导致各类集料使用量增加，工程量也须从星计算和汇总。使用BIM模可直接在使用尺寸修改功能，实现填土层厚度替换，自动计算工程量信息。工程量变更后将重新导入到造价软件内，重新计算造价。对于不同施工方可使用同一BIM模型，增加时间进度和成本信息管理功能，分析统计各个阶段成本费用，并使用BIM模型管理支付施工款进度，避免出现超付或延付问题，避免工程索赔。

3.2.5 BTM在竣工结算阶段的应用

将工程构件、施工进度、材料、生产商等价格信息输入BIM模型内，工程竣工阶段对BIM数据库内所有数据进行整合，可直接获得项目真实造价情况。例如检查混凝土使用量，使用BIM模型内框架出图功能，选中公路工程需要效果混凝土的选项，从而获得混凝土使用总量，如若双方获得的总量数据不一致，可意义分别计算各个分项目所用混凝土，再找出总量差异较大的原因。该方法不仅降低人工预算工作强度，精确性也更高。

4 结语

基于BIM技术的优势，随着我国工程建设行业市场化不断提高，BIM技术在公路工程建设中的应用范围也将不断扩大，规范建筑单位工程造价行为，提高造价管理效率。同时BIM技术的应用也将更加有利于监管部门对行业的监管，遏制徇私舞弊。因此，将BIM 技术用于公路工程造价管理是势在必行。

参考文献：

[1] 李斌强.BIM技术在高速公路机电工程中的应用探讨[J].中国交通信息化，2015（05）：33-34.

[2] 任非，宋莎.BIM技术在工程造价管理中的应用[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2015（03）：38-41.

[3] 艾新，张德海，韩进宇.基于BIM的全过程造价管理应用探索[J].建筑与预算，2014（05）：14-18.

[4] 李静，方后春，罗春贺.基于BIM的全过程造价管理研究[J].建筑经济，2012（09）：96-100.