BIM技术在水利工程造价及管理中的应用现状及展望

王春伟，孙玉慧，张 勇，王永明

(黑龙江大学，哈尔滨 150080)

0 引 言

BIM技术的到来，加快了建筑领域各个行业的发展，得到国际工程各个行业的一致认可，在造价行业也逐渐被应用，但由于工程造价行业最近面临不少问题，如部分工程项目因重复、漏报等原因造成工期延长、工程造价估算不合理、工程量统计十分繁琐等，想要做到预算精细化，进行高效施工还面临着不少挑战。BIM技术以三维数字技术为基础，能汇集建筑工程项目模型各相关信息数据，详细表述该工程项目各种相关信息，更好解决上述问题[1]。BIM技术相较于传统技术在工程建设项目造价方面占有优势地位，在提升建设项目造价管理信息化水平的同时又提高工程造价整个行业效率[2]。

1 水利工程造价行业存在的问题

水利建设行业相较于一般建筑工程具有特殊性，施工现场条件复杂，对技术要求高，有的项目不仅跨越多个区域，还需要同步施工；而且在建设过程中会遇到难以预测的风险因素和突发事件，各流程和环节极其复杂，工程量统计需要耗费大量的时间和精力才能完成。往往由于缺乏先进的技术手段，不能在施工前对项目进行模拟分析，以至于在水利工程造价方面，造价人员无法有足够的精力对项目分析对比，导致造价人员对成果编制时间长，效率低，错误率高。且概预算、估算与决算之间常常出现超支现象，造成无法挽回的局面[3]。

水利建设行业不仅要求与周围环境需要紧密结合，而且在项目的全生命周期过程中，需要前后数据共享化、信息化、流程化，工程造价管理面临着严峻挑战，水利工程项目投资巨大且参与各方众多，在工程计量和计价方面各阶段出现相对独立性。

2 BIM技术在水利工程造价中的应用现状

2.1 BIM技术优点

BIM技术优点：①BIM技术的基础是三维建模，是根据项目的实际情况建立的数据库，对工程项目实体动态模拟，利用模型具有可视化特点，可以把建筑项目中的复杂节点和隐蔽工程进行全方位展示；②根据BIM协调性的特点，可以将项目各个阶段和各个专业衔接起来，在项目前期就能很好检测解决碰撞问题，协调数据，优化效果；③BIM的模拟性，可以达到仿真的效果，通过日照光线、节能模拟能，优化设计方案；④BIM还具有参数化和可出图性，BIM模型中的每一个构件都是根据输入参数来实现的，这有利于造价数据共享，待模型检查无误后，可直接输出平面图纸，快捷方便。

BIM技术还强调水利工程的生命周期信息集成与持续性运用、几何与类型实例信息的结合、静态与动态过程的实时掌握、三维可视化技术、跨领域跨专业的协同作业、时间与空间信息的整合等[4]。

2.2 BIM技术在水利工程造价中的应用

水利工程专业性强，涉及范围广，像水电站、水库、泵站的水工建筑结构难且复杂，各种管线交叉密集，机电设备种类多，利用BIM展现的动态信息模型，使得各专业和工程造价之间紧密相连，需要汇总大量数据，传统技术手段在巨大的信息量面前已显得力不从心，使用BIM技术，可以增进各专业之间交流合作，降低各专业之间沟通环节，使复杂问题简单化，弥补传统算量过程中由于突发因素导致工程量发生变化而需重新计算工程量，重复录入计算软件的不足，通过BIM技术建立的三维模型可以自动识别各类构建，实现工程量自动更新，提高统计效率。目前，BIM技术在水利工程造价中还未得到普遍应用，基于BIM的核心建模软件Autodesk Revit，通过其丰富的API接口，实现BIM的二次开发技术，不仅可以参数化建族，快速构建水利工程模型，还可以通过C#语言对REVIT进行二次开发，实现工程量统计，使造价控制既精准又高效。BIM技术通过存储的电子资料，既便捷又直观，所有参与方可时时刻刻调用分析，进行数据共享和经验交流。

杨淇、刘梦琪[5]等人通过利用BIM技术创建族方式建立水闸动态模型，水闸三维模型图，见图1。在已建立好的标高和轴网中将利用创建族方式载入建好的各个构件，得到三维模型，利用C#语言对REVIT二次开发，将visualstudio软件与excel相关联，自动导入工程量，根据工程量的变化使水闸工程概算自动更新，迅速准确计算造价，验证了BIM技术的高效性。韩涛[6]以水利工程建筑物溢洪道为案例，溢洪道三维视图，见图2。通过载入族和运用C#语言编程，实现BIM模型与工程量清单紧密相连，充分说明利用BIM技术编制工程量清单是可行的。BIM技术具体应用，见表1。

图1 水闸三维模型图

图2 溢洪道三维视图

表1 BIM技术具体应用

2.3 BIM技术在水利工程造价管理的应用

水利工程项目的全生命周期，从项目建议书到最后竣工验收，其中决策、设计、招投标、施工阶段和竣工验收对水利工程造价影响较深，因此，要把控好这几个阶段的费用管理，避免出现超支现象，造成无法挽回的局面。

在决策阶段，需要对水利工程造价不同的投资方案进行估算和比较，判断是否可行，这时可以利用BIM技术。在确定水利项目建设方案能够满足质量、效能、类别等情况下还要考虑方案是否具有经济和技术可行性，选取适合的方案。如果想要得到最优的方案，需要投入大量的精力和时间以及金钱。采用BIM技术预先对项目方案进行估算，模拟，进而为整个水利项目的建设选取最优方案。BIM技术具有存储功能，存储了大量的历史数据，根据这些数据可总结出关键水利造价指标，能够较为准确的分析出决策阶段的工程造价。同时，还可以根据工程的特点，利用BIM模型图进行调整，进而估算出新的水利项目造价，为造价人员节省很多琐碎的工作，提高工作效率。因此可知，BIM技术提高了水利工程造价便捷性，弥补了水利传统造价上的不足。

在设计阶段，设计阶段影响造价的因素占了70%，因此，要牢牢抓住设计这个环节[7]。设计单位为确定合理的设计方案，在保证施工先进和经济合理的前提下，对水利造价进行把控和管理，能够具体化项目的设计文件和建造形式，对提升工程的设计质量，选择最优，最科学经济的方案十分重要。而且由于建筑物随科技发展日益增大，结构越来越复杂，因此在建筑项目的生命周期中，规划和设计阶段对整个项目有着重要的影响[8]。设计阶段的初步估算不仅决定了项目的可行性还决定了项目的总成本，政府通常将初步成本估算视为项目的成本上限。利用BIM具有优化性的特点，在某些时间紧迫，工程量大的复杂水利建筑物中，由于缺乏能力较强的参与人员，会出现某些设计部位考虑不周的情况，设计人员可以通过BIM对多种方案模拟且添加构件，通过修改前后形象对比，大大优化了项目设计时间。

在招投标阶段，为了能够获得有效的投标报价，通常需要耗费大量的时间和人力去计算工程量，并且还可能产生计算误差较大的情况，影响合同谈判与签订。各个相关单位可以通过BIM软件和传统算量软件进行对比，减少计算错误而引起的成本费用。工程项目承发包是利用招投标基于市场竞价形式实现的，以此选出最优的水利项目实施主体。工程量清单计价模式是必然趋势，根据招标人提供的工程量清单来确定投标报价。招标人可利用BIM模型，在较短的时间内编制招标控制价和工程量清单。

在施工阶段，该阶段的成本支出占据了很大的比例，所以要实时监控该阶段成本，重视该阶段的成本控制。在水利工程施工准备阶段，应用BIM技术模拟项目的重要环节、施工进度、现场情况，优化施工组织设计。水利工程管线密集，可利用BIM技术进行碰撞检查、查看是否在空间上存在冲突，把一些细节问题进行优化，节省施工时间。BIM技术还可以与各进度信息、成本信息关联起来形成5D模型，指导施工成本计划的编制[9]。在施工实施阶段，需要确定工程量和价款，利用BIM模型参数化特性构建五维模型，造价人员利用BIM技术能后及时根据施工现场进度更新数据库这一特点，帮助建设人员方便合理控制成本和安排时间，有利于编写该阶段的工程计量申报表。并且施工企业和建设单位可以对水利工程造价实施动态监控，项目签证如果在实施过程中发生了变更，只需要及时录入相关信息在BIM信息中心，使项目各参与方的具体使用需求得到满足，费用会随签证变更而产生相应变化。

在竣工阶段，作为该项目实现的最后阶段，需要进行结算资料，竣工结算工程量，竣工结算费用的审核，BIM中央数据库当中存储了从工程实施以来所有的数据，参与方，从业人员，审查人员可以随时调取共享并直接访问，可以避免由于责任分工，质量问题，经济纠纷而发生冲突，提高竣工交付的质量和效率。

3 BIM技术在水利工程造价中的局限及展望

3.1 BIM技术的局限

BIM技术在国内尚处于发展阶段，许多软件还不完善，用于水利行业的软件很少，要用于水利造价行业，还要与其他造价软件相结合，而多个软件要进行数据交互就需要统一的数据格式，软件之间相互导入常常会丢失重要构件，这是BIM技术目前面临的一项难题。且BIM软件对计算机的硬件要求高，加上培养BIM人才需要一定的资源，因此BIM技术成本问题有待解决。

3.2 BIM技术的展望

BIM技术在中国工程理论研究方面进行了10a之久，但能成功应用于工程建设领域的十分少见。因此，BIM技术在中国工程建设领域应用前景十分广阔。未来BIM技术将有可能与更多应用科技相结合。如BIM与人工智能的结合，将BIM设计好的模型应用到人工智能系统中，利用智能机器人可进行每日的工程施工及数据分析、整理报表等。BIM技术在定位、地理信息的把控以及展示周边整体环境存在不足，而GIS可以弥足这些问题，而BIM+GIS+物联网可用于智慧城市，智慧水务的发展。

4 结 论

BIM技术是大势所趋，根据水利工程造价面临的问题，介绍BIM的优点和应用优势，BIM技术根据它的三维优势以及信息共享的能力，解决了以往工程造价面临的由于缺乏事前模拟而造成的工程量计算误差大，不能多维度多角度对比，造价效率低下等问题，也解决了在造价信息化管理中协调性，共享性差的问题，但是由于BIM软件处于发展阶段，在水利造价应用中很少，且BIM技术主要用于模型的模拟，所以要结合其他造价软件使用，BIM软件也需要二次开发其他软件以更好的应用于水利造价中。BIM软件发展空间很大，对水利造价人员而言，应该把握这一机会，掌握好BIM技术，才能更好发展。