基于BIM技术的深基坑成本动态控制

占征杰 徐书平 叶楚锜

【摘要】深基坑场地土层、周边环境及施工变更等因素，容易导致深基坑的造价失控。本文以湖北省某大楼的深基坑为例，探讨总结BIM技术在成本动态控制中的运用方法及经验，同时使用BIM技术中的Revit软件进行三维建模，利用某厂商BIM5D软件平台集成进度控制与资源配置，模拟施工过程，遵循PDCA循环控制原理对不同时期的造价进行动态控制。

【关键词】BIM；深基坑；成本控制；施工模拟

近些年来尤其是改革开放以来，随着我国经济建设的飞速发展，高层建筑拔地而起。这些建筑的基坑深度已逐渐向10米、15米以上发展。基坑施工体量大，施工困难多，可以利用5D平台以土建算量模型和钢筋算量模型为数据载体，通过流水段的划分，关联施工过程中的进度、质量、图纸等信息，幫助管理团队对施工方案、物资供给和劳动力调配等提供帮助，让重要施工构件可视化。同时，在工程实体的建设过程中，对所消耗的劳动力资源、材料消耗和各项费用开支，运用PDCA循环控制原理进行指导和监督、调整和控制各项费用，实现工程项目的成本动态化控制，将工程项目成本控制在规定的范围内。

工程概况

该工程位于湖北省某市区，本项目施工范围较小，施工现场周围环境复杂，紧邻地铁线，破坏后果严重。项目包括1栋26层心血管大楼，设3层地下室，钻孔灌注桩基础。该项目基坑周长约249米，基坑面积约3600平方米，开挖深度约13.10至17.20米，属于深基坑工程。

工程项目Revit模型

本项目土石方估计量为8万㎡，基坑支护结构如图1所示，主要为密排钻孔灌注桩加三轴水泥搅拌桩加上两道内支撑进行，基坑四周采用对撑和角撑，以板撑为辅。本项目支护桩共计178根，桩径分别为1米和1.4米，立柱桩为钻孔灌注桩，共计24根，桩口直径约为1米，有效桩长约为32米，立柱桩里面布有0.5米×0.5米的格构柱。

旋挖成孔灌注支护桩

场地上采用4台旋挖钻机同时施工，根据施工场地狭小的特点，钻机进场前，1台旋挖钻机先行施工西侧，后面3台用于施工立柱桩及剩下的地块，充分利用场地狭小的特点进行交叉轮换作业，直到支护桩、立柱桩全部施工完成。

土方开挖

支护桩及立柱桩的施工进度，优先开展西侧的施工，剩余地块由东侧向西侧延伸，与中间地块进行衔接。土方开挖阶段，靠近西侧地块将被划分为A区，中间地块划分为B区，东侧路地块划分为C区，整个基坑共划分3个施工区段，共计3个施工顺序。由于基坑周边施工道路环境复杂，施工出入口受限，现阶段仅有2个出入口，分别位于施工场地西侧及北侧。考虑到场地实际情况，遵照“先支撑、后开挖、分段开挖、由内往外”的原则进行土方施工。

成本动态控制

成本控制核算贯穿于工程施工的整个过程。在工程施工过程中，项目管理人员尤其是项目负责人，要按照自己的任务分工各负其责，财务部门也要及时审核各项费用的支出，平衡调度资金，配合项目负责人对施工过程中成本使用情况进行检查，并及时反馈上级部门。

设计概算

1.概算编制说明

本工程概算的第一个依据是该基坑建设项目场地的地勘报告，第二个是由业主单位提供的本项目的用地规划红线图、由甲方提供的地下结构图纸，第三个是湖北省2018年费用定额、国家和湖北省相关的政策法规和基本建设收费标准、已建同类型工程的经济指标、2019年4月武汉市信息价以及部分材料参考市场价格。

本概算的编制范围为地下室基坑的建筑工程和建设工程其他费用，建设工程其他费用根据相关文件及规范计算。

2.项目投资组成

本项目概算总投资4171.19万元。其中工程直接费用3578.57万元，占总投资比例的85.79%；工程建设其他费用283.65万元，占总投资的6.8%；基本预备费308.98万元，占总投资的7.41%。

3.概算指标分析

本项目的概算总造价为3578.57万元，单方造价为9940.46元/㎡。其中，土石方工程综合合价为159.51万元，单方造价为443.08元/㎡，占总造价比例为4.46%；桩基工程综合合价为1963.43万元，单方造价5453.97元/㎡，占总比例为54.87%；基坑围护工程造价为381.21万元，单方造价为1058.93元/㎡，占总比例为10.65%；钢筋混凝土工程造价为1032.42万元，单方造价为2867.84元/㎡，占基坑总造价比例为28.85%；截水沟造价为7.54万元，单方造价20.94元/㎡，占基坑总造价比例为0.21%；措施项目造价为34.45万元，单方造价为95.71元/㎡，占比0.96%。基坑施工只围绕土方开挖、土方回填、边坡支护、打桩、降水来展开工序，所以基坑支护的造价费用一般不包括安装费用及设备购置费。

施工图预算

1.施工图预算编制说明

根据本工程施工图、费用定额、施工现场情况、工程特点及常规施工方案编制清单定额，并依据该市2019年4月建设工程材料信息价确定工程费用。本次预算的计算范围为图纸所涵盖范围，不含总平面布置图。

2.预算指标分析

本项目招标控制价总计为3483.07万元，单方造价为9675.2元/㎡，其中桩基工程造价1608.27万元，单方造价4467.42元/㎡，占总造价的46.17%；土石方工程综合合价为127.87万元，单方造价为355.19元/㎡，占总造价比例为3.67%；基坑围护工程造价为280.62万元，单方造价为779.49元/㎡，占总比例为8.06%；钢筋混凝土工程造价为897.13万元，单方造价为2492.02元/㎡，占总造价比例为25.76%；截水沟造价6.57万元，单方造价为18.26元/㎡，占比例为0.19%；措施项目造价为115.18万元，单方造价为319.95元/㎡，占比3.31%。施工图预算的钢材的消耗量为2406.8吨，水泥的消耗量为2886.2吨，木材的消耗量为18.05㎡，商品混凝土的消耗量为15697.07㎡，商品砂浆的消耗量为14.64㎡。

成本分析

在施工阶段可以通过BIM5D导入两种数据，即合同预算及成本预算。导入模型后，把清单中的清单项对应到模型的构件上，下一步导入和时间相关的进度计划，BIM5D支持斑马梦龙进度计划和微软Project两种格式，然后进行进度和模型的关联。

本基坑项目充分利用BIM5D平台，将编制好的概算和预算文件导入BIM5D中，将分部分项工程中的挖一般土方、挖沟槽土方、钢筋混凝土支撑、地下连续墙、泥浆护壁钻孔灌注桩、垫层、满堂基础、桩承台基础、无梁板以及钢筋混凝土构件拆除等清单项与模型信息进行关联，通过关联得到的按周计算的概算资金曲线，可以桩基得出施工完成后，即2019年第20周，计划工作预算费用（BCWS）为956.54万元，已完工作预算费用（BCWP）为669.58万元，进度偏差为669.58-956.54=-286.96万元<0，所以进度延迟，即实际施工进度落后于计划施工进度；进度绩效指数（SPI）为669.58/956.54=0.7<1，进度绩效指数也显示实际进度比计划进度拖后。通过关联模型信息得到的预算价格资金曲线，2019年第20周桩基工程施工完成，在此节点处计划预算费用（BCWS）为942.02万元，已完预算费用（BCWP）为659.42万元，进度偏差为659.42-942.01=-282.61万元<0，进度滞后；进度绩效指数（SPI）为659.42/942.02=0.7<1，实际进度比计划进度延迟。

对于施工图预算，在支护桩、立柱桩延迟完成的情况下，2019年第20周计划的人工用量为11967个工日，实际的人工用量为8377个工日，人工投入比计划减少了30%；对于材料的用量，以商品混凝土的使用量为例，计划混凝土用量为5742m3，实际的材料用量为4020m3，实际材料的投入量比计划降低30%；在机械投入上，主要以履带式起重机、挖掘机、卷扬机、钻机、自卸汽车等为例，由于机械在第19周开始进场投入使用，因此在第20周的机械用量为0台。计划如果为了缩短桩基施工的工期，把桩基施工工期从13天缩短到10天，那么桩基工程能按时完成，即计划预算的费用等于已完成预算的费用，此时增加的成本为942.02-659.42=282.61万元。

若从施工方的角度考虑，要计算出某一材料的产量、单价和损耗率分别对成本影响多大，也可以通过5D的施工模拟来实现。例如C30的商品混凝土，在上图中利用施工图预算的数据来分析，在第20周C30商品砼的计划消耗量是5742.34m3，实际消耗量为4019.64m3，按照单价为417元/m3，计划的损耗率为4%，实际损耗率只有3%。通过计算得知C30商品砼的计划成本为5742.34×417×（1+4%）=249.03万元，实际成本为4019.64×417×（1+3%）=172.65万元，比计划成本减少了76.38万元，通过分析可知如果只有商品混凝土的消耗量发生变化，那么消耗量发生的变化会对商品砼的成本影响4019.64×417×（1+4%）=174.32万元。通过以周为周期统计的实际物料、人工消耗量、机械使用量和费用情况的对比分析，以此来确定工程的实际施工进度和成本，及时采取纠偏措施。

成本控制措施

按照PDCA循环控制原理，实际与目标进行比对分析，及时纠偏。首先，工程计量是支付中最关键的环节，是成本控制最重要环节。由承包人上报，工程管理现场计量，成本部门复核，计算方法按照合同约定的规则，如混凝土量的计算不计损耗、不扣除钢筋含量，利润管理费不得另计。

其次，加强隐蔽工程的验收，比较容易出现问题的部分要由多个部门签收确认。对合同中的暂估项目和存在变更的分部分项，要及时申报，合理增加工程收入，减少开支。

最后，造价部门只对质量合格和图纸范围之内的工程进行计量，如灌注桩图纸设计为35米，但施工单位实际做了40米，只计量35米，按照35米付款。

成本偏差有三种，其中一种是用实际成本减去合同成本得到的实际偏差。计划偏差就是利用合同成本减去计划成本。还有就是目标偏差，目标偏差相当于实际成本减掉计划成本。施工方应较大范围地减少目标偏差，对于成本，往往偏差越小，说明控制得越好；而目标偏差是计划偏差与实际偏差之和，如果目标偏差较大，应进一步分析偏差产生的原因。

结语

本文以湖北省某大楼深基坑项目为例，分析了BIM5D平台对工程项目全过程管理的意义，即可在施工过程中随时掌握成本动态，对比计划成本和实际成本，对所消耗的人材机资源和费用的开支进行调节，以确保实现成本目标。

基金项目：湖北省武汉市城乡建设局科技计划项目（201949）；湖北省住房和城乡建设厅建设科技计划项目（2020171185-25）

（作者单位：占征杰、叶楚锜，湖北工业大学工程技术学院；徐书平，武汉轻工大学土木工程与建筑学院）

参考文献：

[1]楚仲国等.BIM5D施工管理实训[M].重庆：重庆大学出版社，2018（1）.

[2]中国计划出版社.建设工程工程量清单计价规范GB 50500-2013[M].北京：中国计划出版社，2013（4）.

（责编：高杨）