长距离引水工程智慧建设管理方案研究

肖 彬

(上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335)

长距离引水工程作为国家重大水利基础设施建设项目，具有输水线路长、工程规模大、工程投资高、建设周期长、参建单位众多、建设环境复杂等特点[1]，其建设在解决中国水资源分布不均方面发挥着重要作用[2]。随着BIM(Building Information Modeling)、GIS(Geographic Information Science)、云计算、大数据、物联网、人工智能、5G等[3-4]新一代信息技术的快速发展，为各行业数字化转型带来了巨大的推动作用，水利工程建设也将迎来一场“数字”变革。全生命期智慧水利工程建设，需加强顶层设计[5]，探索研究工程全专业、全过程、全参与方的数字化集成应用管理[6]。长距离引水工程智慧建设中，常面临建设单位数字化管理制度不健全，考核管理标准不明确；监理单位经验不足，不知如何参与、把控数字化成果；施工标段多，数字化水平不一等问题，使得数字化技术实施过程中职责不清晰、流程不规范、成果管理混乱、考核无依据等。本文将结合珠江三角洲水资源配置工程(下简称珠三角工程)智慧建设之初面临的参建施工单位众多、大部分监理单位首次参与智慧工程建设、业主对数字化成果管控经验不足等情况，开展其管理方案的研究与经验总结，提高长距离引水工程智慧建设管理水平。

1 工程概述

珠三角工程是国务院要求加快建设的全国172项节水供水重大水利工程之一[7]，是为优化配置珠三角地区东、西部水资源的调水工程，是提升粤港澳大湾区水安全保障的战略性工程，是珠三角核心区长距离深埋盾构输水工程。工程总线路长113.2 km，由1条输水干线、2条分干线、1条支线、3座泵站和4座调蓄水库组成。全线工程分为多个标段施工，施工阶段模型创建及深化由16个施工项目部、4个安全监测单位、3个设备厂商共同完成，智慧工程建设成果由6个施工监理单位、1个BIM+GIS总体服务单位(下称BIM+GIS项目组)、4个建设单位管理部共同审核把控。同时，按照各级管理部门(单位)对水利信息化的建设政策要求及规范[8-11]，珠三角工程提出以“打造新时代生态智慧水利工程”为建设总目标，搭建了项目管理、智慧监管、安全监测、征地移民、生态环保、质量检测、BIM + GIS支撑、智慧工地等[12]信息化系统。

2 实施组织

针对珠三角工程智慧建设由设计单位、施工单位、监理单位、BIM+GIS项目组、设备厂商、其他信息化系统实施单位等共同参与完成，以及部分参建单位首次接触智慧工程建设的情况，建设单位搭建了完整的组织构架，明确了各方的职责分工。

2.1 组织架构

各参建单位具体管理组织架构见图1。

图1 项目管理组织架构

2.2 职责分工

2.2.1建设单位主要职责

a)统筹与协调。统筹项目全生命期的BIM+GIS工作，全面提出项目BIM+GIS需求，全方位指导BIM+GIS项目实施；协调相关部门，提供项目前期规划、设计等资料，组织、策划、制定项目目标；协助项目BIM+GIS实施过程中各参建单位之间的数据对接与资源调配。

b)审核和监督。审核BIM+GIS系统平台建设方案、实施标准及评价考核标准等；审批项目各参建单位BIM实施计划，监督项目安全、质量、进程等；监督设计、施工单位BIM模型和GIS数据的提交、更新和维护工作。

c)决策与评估。对项目中各种风险、困难情况做出决策，避免BIM+GIS项目方向发生大的偏差，确保BIM+GIS项目得以顺利、高效地运行；组织各参与方对BIM+GIS工作进行考核与评估。

2.2.2BIM+GIS项目组主要职责

a)总体规划。负责编制珠三角智慧工程总体规划；编制BIM+GIS一体化应用指导性文件及标准。

b)咨询服务。负责协助建设单位审核各阶段BIM+GIS实施方案，以及各系统规划设计方案；负责从模型拆分、精细度、分类编码等方面对各阶段提交的BIM模型进行审核；负责审核项目各参建方提交的GIS数据、应用系统集成数据；负责对施工阶段BIM专项应用提供咨询服务。

c)系统平台开发。负责BIM+GIS工程全生命期支撑平台及工程数字门户的开发、部署。

d)集成应用服务。负责建造期BIM+GIS数据集成、应用集成的服务工作；负责开展基于BIM+GIS的工程建造期安全、进度、质量、资金态势分析及辅助决策研究；负责掘进一览、安全监测、监管与评价、VR(Virtual Reality)/AR(Augmented Reality)专题应用研究工作。

2.2.3设计单位主要职责

a)设计优化。开展珠三角工程二、三维设计工作，结合碰撞检测、净空分析报告等[13-14]优化设计成果。

b)设计交底。利用BIM成果可视化展示，协助完成施工图交底工作，推动施工阶段的BIM的深化实施与应用。

2.2.4施工单位主要职责

a)实施策划。编制施工阶段BIM+GIS实施方案，包含进度计划、团队组建、BIM应用详细实施措施、BIM质量控制方案等。

b)模型深化。根据业主单位下发的BIM标准文件，开展施工阶段各专业BIM模型的创建、拆分与分类编码工作。

c)工程量统计。利用BIM模型进行土建、机电等专业工程量精确统计，开展三算对比分析。

d)BIM专项应用。包括但不限于：施工总平面布置与规划模拟、深基坑(工作井)施工模拟、盾构机吊装与掘进模拟、钢管运输与安装工艺模拟、自密实混凝土浇筑施工模拟、预应力混凝土施工工艺模拟、机电设备吊装与拆卸模拟等。

e)GIS数据采集与处理。完成原始工程图纸的清洗、整理、转换，整合成GIS数据模型并自审，满足GIS数据交付要求；负责建设期各自标段职责范围内GIS数据的更新，并保持数据的现势性。

f)业务数据采集与录入。及时在相关业务系统内完成各专业施工相关进度、质量、安全等数据的录入与更新工作，建立数据与BIM、GIS模型的关联，实现工程动态控制。

g)智慧工地建设。编制“智慧工地”建设规划方案，及时开展系统搭建及相关的数据采集。

2.2.5施工监理单位主要职责

a)成果审核。负责审核施工阶段BIM实施方案；审核BIM模型完整性、准确性，保证图、模、施工现场一致；结合工程现场情况，利用各专业BIM工程量，为结算提供依据；负责审核施工阶段BIM专项应用成果的合理性与实用性；负责审核施工单位编制“智慧工地”建设规划方案，定期组织“智慧工地”的建设情况、使用情况检查，并参加系统验收。

b)GIS数据监督。督促施工单位GIS数据的提交及后期更新维护工作，配合建设单位和BIM+GIS项目组的审核。

c)业务数据维护。根据工程需要，及时在项目管理系统内完成监理相关报告、验收数据的录入工作，并建立与相关BIM、GIS模型的关联。

2.2.6安全监测单位主要职责

a)模型创建。负责工程安全监测模型的创建和轻量化，配合施工单位完成模型的整合。

b)业务数据维护。及时在安全监测系统内完成安全监测相关报告、数据的录入工作，并建立与相关BIM、GIS模型的关联，实现整个工程监测数据的动态管控与应用。

2.2.7设备供应商主要职责

a)模型创建。按照机电设备BIM模型交付精细度要求，开展BIM模型创建、更新和维护，配合施工单位完成模型的整合。

b)施工应用。根据建设单位要求，开展机电设备安装、拆卸工艺模拟，结合VR、AR技术开展可视化培训工作，提高现场施工质量和效率。

2.2.8其他信息化系统实施单位主要职责

a)实施策划。根据BIM+GIS系统平台总体实施计划，编制各自系统实施方案，并提交建设单位审核。

b)接口提供。根据BIM+GIS项目组提供的BIM、GIS模型数据API接口及编制的实施文件，在各自系统内实现所有与本系统相关的业务数据与BIM、GIS模型的关联功能，并提供相应说明文件；根据业务需求提供相应数据接口，以实现与BIM+GIS系统平台的数据集成。

c)数据维护各系统应保证数据的实时性、有效性。

3 BIM+GIS实施流程

针对BIM、GIS及系统平台具体施工，建设单位制定了详细的实施流程，确保上下游参建方配合顺利、数据融合顺畅、应用集成无碍。

3.1 建设期BIM实施

各参建单位智慧工程建设职责分工，需完成BIM团队组建，工作任务分解、重难点分析及实施措施和计划等[15-16]，建设期BIM实施具体流程见图2。

图2 建设期BIM实施流程

3.2 全生命期GIS实施

全生命期的GIS应用，是基于珠三角工程支撑平台系统设计和数据库设计，在工程的建设和运维阶段对工程图档进行采集、清洗、转换、整合，完成GIS数据模型的建立和GIS平台及专题应用模块的搭建，实现向工程全生命期中GIS系统的各个用户推送统一地理信息,标准二、三维地图服务和标准开发接口的过程。全生命期的GIS应用包含工程图档管理、地理信息维护更新、多源数据整合、空间地理信息可视化表达、GIS支撑平台、集成门户及相关应用系统的建设。全生命期GIS实施操作流程见图3。

图3 GIS实施流程

BIM、GIS数据的融合是将BIM模型轻量化处理后导入支撑平台，审核通过后与GIS数据模型整合。BIM+GIS项目组将BIM+GIS整合数据以服务方式发布，各参建单位的应用系统通过支撑平台的服务接口调用地图服务等应用服务。工程建设期间，根据GIS数据交付标准内规定的GIS数据更新周期及工程建设重要时间节点，完成数据更新，保持GIS数据的现势性。

3.3 全生命期系统平台实施

全生命期BIM+GIS系统平台是以 “打造新时代生态智慧水利工程”的建设总目标，充分利用BIM、GIS等技术，开发BIM+GIS工程全生命期支撑平台，建立工程数字门户与移动APP，开展应用与数据集成服务，实现基于BIM+GIS的工程建造期辅助决策，提供全生命周期BIM+GIS总体服务。具体实施流程见图4。

图4 系统平台实施流程

4 数字化成果管控

针对珠三角工程大量的数字化成果如何推进与考核管理，建设单位详细规定了各项数字化成果的审核流程及管控要求，确保智慧工程建设能够高质、高效推进。

4.1 审核成员变更管理

审核单位已批准的审核团队成员若出现变化，需在工程项目管理信息系统进行变更信息上报，经审批通过后，方可开展本单位审核工作，确保整个项目BIM、GIS成果审核工作高效、高质量开展。具体审批流程见图5。

图5 审核单位成员变更审批流程

4.2 BIM模型审查管理

各建模单位创建的BIM模型需在BIM+GIS支撑平台完成上传，再发起审查流程，监理单位和BIM+GIS项目组进行审查意见反馈。审查通过后的各专业模型，监理单位和BIM+GIS项目组需出具审查报告，并作为建模单位结算依据，具体审查流程见图6。

图6 BIM模型审查流程

针对各建模单位提交的BIM模型，在每个审查环节审查时间不应超过7 d；未通过的模型修改提交时间间隔不应超过7 d。

4.3 GIS数据审查管理

各施工单位的GIS数据主要在线下完成提交，再在BIM+GIS支撑平台发起审查，审查通过后的数据BIM+GIS项目组需出具审查报告作为施工单位结算依据，具体审查流程见图7。

图7 GIS数据审查流程

针对各施工单位提交的GIS数据，在每个审查环节审查时间不应超过5 d；未通过的数据修改提交时间间隔不应超过7 d。

4.4 专项模拟审查管理

各参建单位制作的施工专项模拟方案和动画，需在BIM+GIS支撑平台完成提交，再发起审查，审查通过后，审批意见表作为专项模拟成果结算依据，具体审查流程见图8。

图8 施工专项模拟审查流程

针对各参建单位提交的专项模拟成果，在每个审查环节审查时间不应超过5 d；未通过的模拟成果修改提交时间间隔不应超过7 d。

5 总结

通过开展珠三角智慧工程建设顶层设计，以需求为导向、以应用为目的，结合工程建设背景策划了一套完善的实施管理方案，并得到全面推广应用，为珠三角工程建设带来了极大的经济效益和良好的社会效益，总结如下。

a)职责清晰，分配合理。大型工程参建单位众多，对工程数字化建设中自身扮演的角色认知模糊不一，清晰的职责分工是工作开展的导向，合理的任务分配是其落地推进的保障。

b)流程明确，落地可行。各项数字化工作共同推进中，除梳理自身任务推进思路，也需理清各参建单位协同配合关系，结合工程信息化系统建设情况，建立明确的实施流程，确保落地可行。

c)成果严控，奖惩有据。数字化成果高质、高效管控，需建立完善审核、管理机制，明确质量把控责任主体，细化成果推进时间要求，奖惩有据可寻。

6 结语

针对珠三角工程探索研究出的智慧建设管理方案，为长距离引水工程数字化工作推进面临的参建单位众多、认知水平不一、职责分工不明确、实施流程不清晰、成果管控不规范等问题提供了切实可行的参照。可结合工程自身特点，以实用为目的，以技术为驱动，依托新型数字化技术，强化管理制度，实现工程数据深度感知与集成应用，所有建设信息可追溯，重大决策系统预演有依据，形成自身的数字化实施整体解决方案。