高速公路项目投资控制研究

绪论1.1研究背景高速公路作为交通运输系统的骨干，是我国国民经济大动脉。当前我国进入现代化建设新时期，高速公路正在进行跨越式的发展。2020年，预期中国公路通车里程将达到500万公里，高速公路建成里程达到15万公里。预计到2023年，中国公路建设投资额将接近3.9万亿元。然而随着我国高速公路项目投资力度的稳步增长，高速公路投资建设出现了投资控制不严、投资效益低下、资金损失浪费等问题，严重制约了高速公路行业的高效健康可持续发展。因此，在保持高速公路蓬勃发展的同时，高速公路建设行业迫切需要探索新技术、研究新方法、改进新的投资管理模式，转向节约、高效的投资管理模式。而BIM理念和技术的应运而生，为整个高速公路建设行业的信息化管理带来了希望。随着发达国家BIM技术应用越来越成熟以及国内BIM相关领域学者的不断研究，BIM也被我国纳入了建筑行业技术创新的新征程。1.2研究意义鉴于BIM技术在我国的应用推广不太广泛，当前BIM技术的使用主要集中于数据共享、参数化设计、三维模拟、可视化展示、碰撞检测、造价管控等方面。在我国高速公路投资管理中BIM还是一种新理念和新模式，并没有多少的成熟经验可供借鉴。本文通过分析总结BIM在建筑工程领域的应用研究成果，探索了BIM在高速公路投资管理中的应用模式，研究证明了BIM技术的应用不仅提高了高速公路项目投资控制水平，减少了建设资金的浪费，提升工作效率，更保证高速公路建设项目质量达标，取得了更高的投资效益，为今后BIM在高速公路项目投资控制中进一步深入研究提供了借鉴参考。1.3高速公路项目投资控制研究综述1.3.1国外研究现状高速公路项目建设周期长、投资规模大、投入资金多，其投资控制涉及许多领域、部门，贯穿于工程建设的全过程，是一个复杂的系统工程。在国外，对高速公路各阶段进行系统的投资控制已有了较深入地研究和发展，工程造价管理理论发展趋于独立全面和完善是从二十世纪七十年代国际造价工程联合会成立开始的。国外造价管理学界主要采用了两种系统的造价管理理论，分别是由英国于20世纪80年代提出的全生命周期造价管理(LCC)和由美国于20世纪90年代提出的全面造价管理(TCM)。这两种理论的产生及发展给高速公路项目建设投资控制提供理论依据和方法。在项目决策阶段，首先需要确定资金来源方向，美国、英国等国家高速公路项目资金主要来源于私人投资和政府投资。20世纪70年代末开始，国外开始通过融资的方式筹措资金建设项目，主要的融资方式有BOT、TOT、ABS。其次，资金的安排需要依据，英美等国对投资估算的方法研究较为成熟，从单一类比法、模糊分析法、计算机模拟技术到人工智能技术不断发展和完善。在项目设计阶段，为了对目标成本进行有效控制，美国开始对限额设计研究。发达国家具有先进的计算机技术，强大的数据库，采用统计和信息分析处理相关的造价数据达到控制投资的目的。在项目招标投标阶段，计价模型通常有美国造价工程师协会（CE）的造价工程管理(CostEngineering)模式、英联邦QS（QuantitySurveying工料测量）计价制度下工程量清单计价模式、日本的工程积算模式。发达国家已规定了一系列以合同条款方式低价中标的评标方法，如FIDIC、AIA、ICE等。在项目施工阶段，20世纪70年代，美国国防部在项目管理领域采用WBS(WorkBreakdownStructure)项目分解方法。在进度一费用优化方面采用挣值法(Earnedvaluemanagement，EVM)。在合同索赔方面，FIDIC合同文本中相关合同约束条款的编制研究了索赔值的定性分析与计算方法。1.3.2国内研究现状我国传统的公路项目投资控制模式参考了苏联项目管理模式，公路建设的资金来源主要是政府投资，实物量法来预算，工程计价实报实销，经过了几十年的发展，1976年后得到了有效的改善。1984年后对工程造价指标及投资预算有了明确的规定。1990年后涌现了一批绪樱教授的学者学习美国、日本和德国投资管理经验，研究并推广了作业成本核算和作业成本管理法(ABC)。20世纪80至90年代以龚维丽、刘尔成为首的一批工程造价管理理论和实践的研究者提出了全过程造价管理(WholeProcessCostManagement，WPCM)理论。在项目决策阶段，资金来源由单一的政府投资转向多元化投资，项目融资模式包括经营权有偿转让、国内外金融机构贷款、ABS、BOT等。骆文军认为在投资决策环节需要进行市场调研，收集整理资料从而进行投资方案优选。丁士昭教授认为项目决策环节最重要的工作是对项目质量、进度、投资额做出要求，即明确项目目标定义。在项目设计阶段，我国主要采用限额设计方法进行标准化设计，增强设计人员的经济意识，加强对工程概预算、设计规模、设计功能标准等指标的控制，用投资估算额控制初步设计概算，实现全过程投资控制。孔祥坤、寇准在EPC总承包工程运用限额设计与价值工程理论控制设计环节造价成本。邱寇华、杨敏运用价值工程原理建立设计变更方案的质量、安全、工艺、功能、工期、财务六大指标体系及评价模型。在项目招投标阶段，我国目前主要采用以定额为基础的工程量清单计价模式，高速公路招投标活动中政府参与度较高，招标方式有公开招标、邀请招标和议标，评标方法有综合评估法、经评审的最低价投标法、层次分析法、人工神经网络、模糊数学法等，评标过程中由于评分规则的多样性，专家小组往往需要考虑很多因素，需要对各投标单位的优势进行综合分析，从而很难形成一致意见。张莹认为运用层次分析法，对定性的问题进行定量化，可以将复杂的决策问题简单化。在项目施工阶段，我国运用工程监理制度、采用P(Plan)D(Do)C(Check)A(Action)的循环管理方式，通过质检站等政府干预措施规范管理，期望达到P(performance)、C(cost)、T(time)、S(site)四大控制目标均衡。我国工程领域采用挣值法、网络计划法等对项目的费用、进度进行优化管理。王虎良、武玉清在原挣值法的基础上进行改良，在成本、进度因素中加入了模糊评价法量化的质量因素。韩金伟、杨小平对项目的基本参数和成本评价指标体系进行优化设计，改良了挣值法的成本控制流程。1.4BIM研究综述1.4.1国外研究与应用1975年，ChuckEastman博士首次在他的著作中提到有关建筑信息化BIM的核心思想，这一思想接近于制造业产品数据模型；1986年，美国学者罗伯特·艾什提出了“BuildingModeling”的概念；2002年，行业分析家JerryLaiserin在文章中采用BIM作为建筑信息模型术语，之后，BIM作为一个专业术语被工程建设行业广泛采用；随着21世纪计算技术的飞速发展，Autodesk、Graphisoft及Bently软件公司都已经开发和完善了自己的BIM软件产品。对BIM技术的研究美国在全球范围都处于领先水平，其对BIM标准和实施准则的制定也十分完善。1997年，国际IAI协会发布IFC（IndustryFoundationClasses）成为BIM数据共享、交换标准格式，在此基础上，2007年美国发布了BIM应用标准—NBIMS，指导和规范BIM的使用。随着全球化进程的加快，BIM技术得到了业界的广泛认可，英国、新加坡、日本、韩国等国家相继颁布了适用于本国的BIM标准和应用指南。Vanlande利用IFC标准动态信息模型数据库作为载体，处理建设项目决策、设计、建设实施过程中过于复杂的信息，实现全过程信息共享；GolparvarFard等研究了基于BIM的3D施工模拟技术；Yabuki等利用BIM-4D模型进行项目施工预算；GevdetCoskunAydin采用数字近景摄像测量技术，并将BIM技术与GIS相结合改造土耳其首都安卡拉阿塔图尔克大道的设计方式，使得它与周围的环境和谐共生；HyunjooKim提出了如何解决高速公路线路规划问题，利用BIM三维可视化技术，可以在软件中自动虚拟多条公路线型，方便快速的进行公路线路的好坏对比。1.4.2国内研究与应用随着BIM技术在全球的不断发展，我国于2003年正式将BIM引入建筑业，各大高校及相关建筑行业协会相继投入BIM技术的研究实践中。2004年，中国首个BLM（BuilingLifecycleManagement,建筑生命周期管理）实验室由Autodesk公司和哈尔滨工业大学联合组建；2009年，清华大学软件学院基于中国国情和建筑业市场情况，创立了清华大学BIM课题研究组，与相关BIM软件供应商及设计施工单位合作与实践，初步建立了一个与国际BIM标准接轨的中国建筑信息模型标准框架（ChineseBuilingInformationModelingStandard，简称CBIMS），为今后BIM技术在我国建筑业发展起了重要的推动作用。国家住建部“第十二个五年计划”的建筑信息化发展纲要中也将推进BIM技术应用于建筑项目全过程中，在政策上推动了BIM技术在国内的应用和发展。1.5研究内容与方法1.5.1研究内容本文以高速公路项目投资控制中存在的问题为切入点，提出了将BIM理念和技术融入到高速公路项目投资控制中，对BIM技术如何应用于高速公路项目投资控制展开详细论述，具体内容如下：第一部分为提出问题，即第一章提出我国高速公路行业发展迅速，但传统的管理模式无法适应发展的脚步，投资控制方面的问题越来越突出，随着BIM在各行各业发展得如火如荼，为高速公路项目投资控制问题提供新的技术手段；第二部分为分析问题，首先第一章通过大量文献资料的翻阅和查找，研究总结了高速公路投资控制理论以及BIM技术在国内外的应用发展现状。其次第二章分析了BIM技术在高速公路项目投资控制中的价值优势。最后第三章具体分析了高速公路项目投资控制存在的问题，传统的管理方式无法满足高速公路发展，对新的信息管理技术的需求急切；第三部分为解决问题，即第四章针对高速公路投资控制中的问题，运用BIM新的管理方法和思路，提出了解决对策；第四部分为案例分析，即第五章通过分析总结BIM技术在甘肃渭武高速公路土建WWLJ1合同段项目中的应用和效果，验证了BIM技术在高速公路投资控制中的作用，为今后BIM技术在高速公路项目投资控制中进一步研究提供了借鉴参考。论文的整体框架如图1-1所示：图1-1论文框架1.5.2研究方法本文运用了归纳与总结法、对比分析法及文献研究法，完成了论文的创作，详细如下：文献研究法，通过在期刊网站上广泛查阅有关高速公路投资控制、BIM等国内外文献，并归纳总结，为本课题提供研究线索与思路。归纳与总结法，通过对运用BIM信息技术在高速公路投资控制中的价值和应用方法总结、归纳分析，使研究的问题更加系统化和理论化。案例研究法，通过分析总结BIM技术在甘肃渭武高速公路土建WWLJ1合同段项目中的应用和效果，验证BIM技术在高速公路投资控制中的可操作性，为今后BIM在高速公路项目投资控制中进一步研究提供了借鉴参考。2BIM技术在高速公路投资控制中的应用价值2.1宏观层面2.1.1全过程投资优化高速公路项目全过程投资控制包括决策、设计、招投标、施工阶段，它强调的是工程造价各个环节之间的信息无缝衔接，形成全方位、动态的投资管理监控，从而有效地提高造价管理工作效率，节约投资，实现全过程投资优化。而高速公路项目建设规模大、周期长，由于技术水平的限制，传统的项目管理模式较为粗放，信息共享效率低，难以实现从全过程角度的投资控制。而通过BIM新技术在高速公路建设项目中的应用，借助这个包含所有建筑构件信息和工程数据的三维模型，搭建一个贯穿建设项目全过程、连接项目不同参与方的信息交换和共享平台，实现各个环节之间的信息无缝衔接，从项目投资决策环节开始选择最合理、最优化的投资方案，同时BIM的可视化和模拟性，对工程的投资进行动态的监控和追踪，合理设定各个环节的投资控制目标，确保投资概算、预算合理，最终实现全过程投资优化。2.1.2协同管理，提高各参与方投资控制能力高速公路项目参建方多，涉及不同的领域、部门，而不同专业人员站在不同的时间、角度对造价信息的理解不尽相同，且在不同环节，各部门参与程度不同，需要业主进行协调管理，这些都大大增加了业主管理工作量，协调管理难度大。而BIM技术可视化、信息共享、可追溯性等特点，可以有效解决高速公路项目投资控制中协同管理的问题。首先基于BIM的可视化特点，构建3D建筑模型，将各参数信息与模型中的相应构件、部位相结合，将抽象的数字信息直观反应到模拟真实的图形上，使得施工过程变得可视化，设计者的理念也能得到充分清晰的表达，从而确保各参与方（特别是不具备工程专业知识的人员）对造价信息的理解一致。其次基于BIM的信息共享平台，项目各参与方可以实现信息的共享、传递及改进，实现多专业的协同设计，达到各参建方协同管理的目的。最后基于BIM的可追溯性特点，BIM技术将高速公路各个环节所有的决策、管理、指令信息，完整地保存下来并累积于一个数据化模型，随着项目的进展数据化模型中的信息不断完善和更新，项目各参与方不再是彼此“隔绝”的关系，下达的各项指令更加具有针对性和科学性，彼此的职责也更加清晰，大大减少了相互扯皮的现象，实现精细化管理，更好地促进高速公路项目投资管理工作的顺利实施。图2-1BIM的协同方式2.2微观层面2.2.1提高估算和计算的准确度和效率BIM作为一个三维数字化模型，实质上相当于一个联合多个软件的大型工作平台，该平台上共享了建筑项目全过程所有数据信息，并具有参数化和自动化算量等特点，可以提高各个环节估算和计算的准确度和效率，很好的达到投资控制的目的。例如，BIM的自动算量功能与传统的计算方法相比，降低了人为因素的影响导致的错算、漏算、重复计算等，可以有效避免数据计算时产生的偏差，提高工程量估算、计算的准确性；而且BIM平台上方案设计、施工模拟、造价管理等各种软件相互联结，项目各参与方不再需要依靠传统的纸质及口头方式，在同一操作平台上进行交流沟通，通过不同端口就能更加快捷、方便地转化输出数据、指令，反馈信息等，大大节省了项目时间和造价成本，各个环节造价管理效率提高，投资管理工作必然能够更加高效。2.2.2控制设计变更高速公路建设项目十分复杂，设计专业多，工程设计涉及到土木建筑、电气自动化、通信安全、绿化环保等不同方面的专业知识，并且是由不同专业人员分散设计最终合成一个整体，这样多会出现专业“碰撞冲突”问题，常常导致后期施工工程变更和索赔现象发生，使得竣工结算价超出合同价。通过BIM技术进行施工模拟、碰撞检查，可以提前发现工程设计的碰撞冲突，优化管线布置，提前进行设计变更，减少在施工过程中发生停工和窝工现象，缩短工期，提升施工质量，为业主减低建造成本；BIM模型还可以在工程变更后自动反映相关的所有工程量变化，大大节省了工程量重复计算的时间，通过将工程变更信息及造价信息的变化及时反馈给建设单位和相关人员，増强业主、设计单位沟通的时效性，可以提出更加经济有效的变更方案，从而实现投资控制的目的。2.2.3成本动态实时监控在传统的成本控制模式下，项目管理者依据经验来分配资源，安排计划，而高速公路项目的工期长、工程建设的不确定因素多，管理者仅凭经验显然无法适应现代项目管理以及市场的变化，难以做到真正的成本控制，往往会导致工期延误、预算超支现象发生。利用3D-BIM模型，赋予时间信息，可以实现4D的施工动态控制，赋予成本信息，可以实现5D成本动态实时监控。如图2-1为清华大学开发的4D-BIM施工动态管理子系统结构示意图，随着施工进度计划、WBS任务、设计变更等信息的变化，可以实时查询和统计分析施工进度、工程量、资源、成本的变化，实现项目建设进度和投资执行情况的动态实时监控，及时调整施工组织计划或施工工艺，提高建设施工项目的管理水平和成本控制能力，既保障了项目资源的供给，又避免了工程超预算。图2-24D施工资源管理系统2.2.4数据积累和共享，为项目后评价提供信息依据现代社会已进入大数据时代，数据积累将会成为企业的财富和核心竞争力，建筑业是典型的大数据行业，但建筑业是最没有企业数据的行业，都在基层人员的脑子里，然而在高速公路建设项目完成后，由于缺乏专业人员以及统一的文档管理办法，大部分的数据信息流失，项目的后评价无从进行，无法对以后的高速公路投资估算和审核提供指导和借鉴。而基于BIM平台，高速公路工程项目所有的设计、材料、成本信息都能以电子文档的形式得到完善储存，有效解决了项目数据流失的问题，同时该管理软件还能对所有的数据资料进行分类汇总，方便查询，为项目后评价提供准确、可靠的信息依据，大大增加了项目的投资效益。3高速公路投资控制中存在的问题高速公路项目具有建设周期长、技术复杂、施工难度大等特点，工程建设投资常常受到客观因素的干扰，为了高速公路项目投资控制的顺利进行，如下图3-1所示业主为高速公路项目各建设环节分别设置投资控制目标值，项目的实际投资额相比较，发现并纠正投资偏差，从而对项目进行有效的投资控制。图3-1投资控制流程与目标3.1决策阶段投资控制问题3.1.1投资估算编制依据不完善在高速公路建设项目投资控制的全过程中，我国高速公路项目事前投资控制长期以来一直没有得到足够的重视，我们只将投资估算作为向政府主管部门报告审批的依据，其编制依据及标准等基础资料没有及时修正完善，时效性差，缺乏及时完善的投资估算编制定额，不能满足项目投资准确控制的要求。3.1.2投资估算偏差大高速公路建设项目投资估算阶段主要基于方案设计和经济分析，工程量不明确；一些造价人员缺乏现场施工经验，缺乏对施工过程的深度了解；对市场变化缺乏了解，按公式计算的价格与实际价格有很大差异；不完美的设计图表和不清晰的表达；项目划分不清导致计算重复和遗漏；投资估算定额、指标调换不严谨，费率选取不合理，这一系列的原因造成了高速公路建设项目投资估算偏差较大。3.2设计阶段投资控制问题3.2.1“错漏碰缺”问题频发高速公路的设计不是单一的，它包含了路基、路面、桥梁、隧道、交通安全设施、房屋建筑以及机电等多个方面，彼此之间具有不同的特性，容易产生设计交叉。高速公路的设计是线性的，通常为几十公里，甚至有时长达几百公里，其复杂的地质条件和设计环境，低标准化水平导致设计环节工作困难，设计效率低下。有些项目匆忙启动，设计单位时间紧迫，存在“三边工程”现象，对地质和地形复杂的地段重视不足，设计深度不能满足正常要求，设计精度不高，“错漏碰缺”问题频发。3.2.2概预算精度低我国实行的是基于标准概预算定额的工程造价编制，无论工程难易定额中的劳动力、机械和材料的消耗量亦采用统一定量，并且取费标准是固定的，但是市场变化和技术的进步必然带来劳动力、材料和机械的消耗数量和价格的变化，虽然近几年对价格实行了动态管理，但差价调整的时间滞后，范围也有局限性，使得概预算价格与市场定价出入偏大。因此，定额指标的制定往往滞后于公路项目的发展，特别是新技术和新工艺定额的制定不及时，使得概预算的准确性较低，既不能反映当前公路工程商品的市场价格，也不能代表目前的平均先进水平。3.3招投标阶段投资控制问题3.3.1招标控制价准确性低招标投标是工程交易中招标人与投标人之间的协商过程。在早期阶段，我们主要谈判一系列的质量、数量、付款和时间的合同标的物。招标控制价本身属于业主对标的物工程造价的科学评价，这将不可避免地影响招标过程的整体结果。中标人的选择和合理性将直接影响到以后的施工履约。一旦进入建设阶段，业主就失去了谈判资本，往往处于被动状态。因此，准确、快速地计算出招标控制价显得尤为重要。由于建设周期长、施工复杂、参建方多、投资规模大，高速公路项目招投标过程中难以对项目的资金分配、进度、招标范围进行合理科学的预测，而业主为了项目进度常常实行走过场式的招标。另外，招标过程本身非常繁琐，一般需要大量人员整理信息和资料，这导致招标控制价格准备过程往往得不到应有的重视，招标控制总价，明细计算不准确。3.3.2工程量清单编制不完整在后期项目实施过程中，各参与方常常按照工程量清单施工，保证工程量清单编制的完整和准确性，可以减少变更和索赔，更加有效的控制成本和工期。由于高速公路建设项目的招投标工作任务量很大，也很重要，往往时间很紧张，有时在一些项目上会发生勘察、设计和施工同时进行的情况，这样会对业主在招投标时的工程量清单的准确性和完整性造成很大的影响，而工程量清单编制不完整常使得投标方有机可乘，利用不平衡报价使得竣工结算价超出合同价，给业主造成经济损失。3.4施工阶段投资控制问题3.4.1工程变更频繁据有关统计，在造成建筑业生产效率低下的因素中，30%是因为返工，60%是因为劳动力被浪费，10%是因为材料浪费。从高速公路建设项目工程变更管理的现状来看，低投标、频繁变更、高决算等现象更为突出。面对高度动态变化的施工过程，很难获得相关的实际数据，尤其是当工程变更发生时，工作量将呈指数增长，建筑工人和造价工程师的劳动成果瞬间就会变成无效劳动，造成投资资源的浪费。3.4.2进度款控制不严项目进度款支付是项目顺利进行的基本保证，项目进度支付比例直接影响项目建设进度，甚至影响施工质量。如果项目进度支付的比例太小，承包商必须提前支付建设资金，这很容易导致购买劣质建筑材料和建筑工人的工资被拖欠；如果项目进度款支付的比例过大或超支，这将不可避免地影响竣工结算和保修。因此，项目进度付款的支付比例应合理。而高速公路项目建设单位常常过分信赖监理单位，不去核实工程进度，工程进度款控制不严，常常导致监理单位收受贿赂，纵容施工单位虚报工程量，套取工程价款。3.4.3工程计量不准，结算审核不严工程计量是指造价咨询机构根据设计文件及合同中工程量计量的规定审核承包商申报的完工量。在高速公路的传统项目管理模式下，发包商的项目管理组织需要花费大量的时间和精力去核实承包方所提交的已完工程量报告，并核对其准确性。而基于二维CAD图纸的工程量校对工作相当繁琐，工作量很大，且计算书的格式还不尽相同，这就给核对工作带来了困难，资料丢失或不全也常常发生，这些都大大降低了工程量计算效率和准确性。而不准确的工程计量也会给工程价款结算和支付带来隐患。工程价款结算是建设过程中投资控制的重中之重，包括预付款支付、进度款结算、工程保留金的预留及竣工结算，是衡量工程进度的重要指标，也是加速资金周转的重要环节。传统的工程资料信息交换方式，工程基础数据分散，造成工程造价快速拆分困难，人为重复工作量大，效率低下且信息流失严重，而工程结算审核工作流于形式，对工程结算的审核不严，给了施工单位虚报工程量，骗取建设资金留下了可趁之机。4BIM技术应用于高速公路投资控制中的对策研究4.1决策阶段4.1.1BIM数据库信息共享，完善投资估算编制依据业主要科学地确定投资估算，投资估算的编制依据必须充分而全面，实事求是，以当地人、材、机市场价为参考数据。而BIM技术可以将大量建筑信息模型合并为工程造价信息库，造价工作人员在投资估算时从BIM数据库中检索出需要的数据，并经过二次处理形成完善的工程造价标准，集成项目方案与财务分析，并且实时对比各个方案的经济指标，为建设单位提供准确有效的投资估算依据，从而提高投资估算编制的准确性和效率。4.1.2BIM数据库可运算，提高投资估算准确度在决策阶段中，基于BIM模型数据实时更新、可运算，可以统计各建筑构件的工程量信息，并整合建筑工程取费标准、市场价格信息迅速得出较为准确的工程总价。或者基于BIM历史数据库，在没有施工图纸、没有建模的情况下，获取类似工程项目模型的信息数据（如工程量、单方造价、人、材、机市场价格等），并利用所掌握的指标数据，快速准确地确定建设项目的投资估算。4.2设计阶段4.2.1BIM碰撞检测提高设计精度高速公路项目设计阶段基于BIM模型可视化、协同设计、碰撞检测，可以提高设计的可靠性及可施工性，从而最大程度的减少施工过程中的工程变更和返工损失。首先基于BIM实时的三维可视化建筑模型，不同视图中建筑构件自动关联，一处修改处处更新，减少了大量的图纸表达错误。其次通过BIM共享平台，实现不同专业协同设计，便于各参与方和专业人员对设计方案的理解，减少了沟通不畅导致的设计变更，提高了设计团队的工作效率。最后通过BIM管线综合和碰撞检测，发现模型中不同专业之间和本专业内部的冲突点，并相应地纠正设计错误，特别是基于二维图纸设计的错、漏、碰、缺问题，提高设计精度，提前减少甚至消除施工现场错误，降低了返工延误风险，从而降低项目实施成本和实际施工的不可预测性，有效实现高速公路项目事前投资控制。4.2.2BIM实时模拟和核算，提高概预算准确度随着设计的深入，BIM模型信息也在不断更新和完备，如材料、做法等明细，利用BIM模型参数化建模特点可以实现构件自动扣减，而BIM建模软件，如Revit、Tekla、鲁班等可以快速提取工程量，导入符合国内清单计价规范的造价软件，实现基本工程信息的无缝对接。同时，从价格信息云数据库提取工料机市场价，造价人员可以快速编制设计概算，避免了手工计算失误，并节省了时间和人力，使造价工程师从繁琐的工程量计算工作中解脱出来，将更多的精力投入到询价和工料分析中去，大大提高了概预算编制的精确度。4.3招投标阶段4.3.1BIM信息实时更新，提高招标控制价准确性在高速公路工程建设过程中，技术复杂，施工难度较大，新材料、新技术应用较多。在编制招标控制价时，不仅要掌握当地成本部门的材料价格信息，而且要深入了解行业市场的材料价格及其波动范围，制定出更加准确、更贴近市场、具有可操作性的招标控制价。BIM技术作为一种信息化产品，可以与建材价格网络或相关数据库实时连接，通过信息共享平台，可以对各方收集的数据进行汇总和整理，并将其上传到共享云端，编制人员可以根据需要提取、插入和修改信息，并将生成的数据放入共享平台，方便其他部门的查阅，减少传递途径，从而大大提高了价格编制的实时性和准确性。4.3.2BIM模型自动算量，提高清单编制完整性利用BIM技术，可以将设计阶段已完成好的设计模型传递到招标阶段，做到一模多用，利用插件将模型导入BIM算量软件中，软件就能自动获取各项工程量，生成工程量清单，再将模型导入计价软件，自动获取定额单价进行组价，快速计算出工程的各项费用，生成各类报表供招标方选择，从而摆脱繁杂且容易出错的传统手工算量造成的延误，且计算机算量效率高、误差小，大大提高了工程量清单编制的全面、准确和可靠性。4.4施工阶段4.4.14D-BIM虚拟施工，减少返工损失将BIM三维可视化模型赋予时间信息，构建了四维模型可以进行施工过程模拟，将施工计划于项目实际进展进行对比，帮助施工人员及非工程行业出生的项目管理人员充分了解工程施工中将会出现的各种问题，帮助施工人员更深入地了解设计人员的设计意图和施工方案的具体要求，减少信息传递过程中的错误带来的具体建设问题，消除信息传输中的障碍，有效避免施工过程中出现质量和安全问题，从而减少返工损失。4.4.25D-BIM资金动态预测，控制进度款支付将4D-BIM模型赋予成本信息，构成了5D-BIM模型，利用5D-BIM模型可以对工程施工过程中物资采购及资金的动态投入进行有效预测及直观展示，并依据每个施工时间段所实际完成的工作，自动统计该段所完成的工程量，生成工程进度款支付依据文件，很大程度上方便业主合理编制工程项目施工阶段资金使用计划。并且BIM技术还可以对项目施工过程中工程造价信息进行统计汇总，实现工程合同价、实际支付和实时结算的三算对比，进行进度计划、成本的动态实时分析，及时发现并纠正偏差，使得施工阶段的投资得到合理有效的控制。4.4.3BIM框图出量出价，提高结算准确度基于BIM参数化特点，造价人员可以依据条件筛选出所需要的工程信息及相关构件的工程量，并且快速汇总形成工程计量报告，大大简化了计量工作，很大程度上节省了造价人员的时间和精力，及时办理工程进度款结算，且BIM数据库也随着施工进度及现场情况变化，实时动态更新，提高了工程计量的准确性。基于BIM工程计量的准确性，BIM模型可以实现工程基础信息的快速拆分，实现框图出量出价，更加形象、快速地完成工程量拆分和重新汇总，并形成进度造价文件，为工程进度款结算工作提供依据。而且随着施工项目的进展，BIM模型构件整合了工程量、定额、材料、进度等信息，还可以关联签证和变更单，避免了信息缺失引起的纠纷，为结算审核提供了信息依据，大大提高了结算审核的准确度。5案例分析5.1项目概况甘肃渭武高速公路土建WWLJ1合同段项目起点位于甘肃省陇南市宕昌县两河口镇（起点里程L1K0+130），终点位于甘肃省甘南州舟曲县城南，与舟曲县南滨河路顺接（终点里程L1K13+968.004）。采取整体式二级公路标准施工，设计速度80千米/小时，路线长度13.838千米，整体式路基宽度12米，合同工期32个月，合同金额6.954亿元。由于隧道处于缓和曲线、圆曲上，线形复杂，且所处位置围岩种类繁多，地质复杂、施工难度大、工期紧、进度控制难度大、任务重。为了解决这些问题，北京广联达公司、中交一局桥隧工程公司、渭武项目三家共同组建了拥有丰富经验的BIM团队，利用BIM创新施工方式，解决施工难题，达到了提高施工效率、缩短工期、节约成本的目的，为后续使用BIM技术积累宝贵经验，同时也提高了项目信息、网络化管理水平，实现业主的要求，为项目在甘肃公路行业的滚动发展打下基础。下面将着重分析BIM技术在该项目设计、施工阶段投资控制中的应用，解决的问题及效果。图5-1甘肃渭武高速公路三维地形5.2BIM在项目中的应用5.2.1设计方案比选，节省投资利用BIM技术对隧道上下台阶施工进行模拟，发现，上台阶施工完成后，拱脚处钢拱架连接板螺孔存在严重堵塞现象，造成施工效率低，浪费施工成本，为此，项目发明了型钢拱架上下台阶隔离装置，并拟定了两种方案，方案1：采用上下台阶U形插槽式设计，方案2：采用楔形U形插槽式设计。图5-2方案比选针对方案进行综合分析，方案1：单个构件重0.020T钢板，每T钢板按4250元计算，则材料费用为4250×0.020=85元，制作每个按1人0.5天完成，每人每天按180元计算，则人工费为：1×0.5×180=90元；方案2：单个构件重0.015T钢板，每T钢板按4250元计算，则材料费为：4250×0.015=63.75，制作1个按1人0.35天完成，每人每天按180元计算，则人工费为1×0.35×180=63元，方案2比方案1每1个节省48.25元，则每组3个，共节省144.75元，经分析后，决定采用方案2进行实施。5.2.2三维施工模拟，提高施工效率通过隧道开挖三维展示，使操作人员更直观了解开挖方法，并通过开挖模拟，为下台阶初支模板提供设计思路，不仅解决了下导混凝土入料的问题，也解决了下导型钢拱架与仰拱型钢拱架连接垫板便捷连接的问题，依据模型提供的思路研制而成的下台阶初支模板图如右下图，此种模板支设为下台阶与仰拱型钢拱架提供了方便，由原来0.5天安装3榀钢拱架，改进为0.5天安装6榀型钢拱架，提高了施工效率，便捷了型钢拱架安装，且保证了上下台阶接缝处的拼缝质量。图5-3三维施工模拟项目利用施工模拟型钢拱架获取钢拱架的参数，解决弯制的型钢拱架与初支断面不匹配，位置不准、连接板连接不紧密，锁脚锚管定位不准确的难题，并依据相关参数自主研发了连接板定位控制器、锁脚锚管定位控制器，取得了较好的成效，由原来抽检50处，有8处不合格现象，降低到抽检50处，有2处不合格的现象，由原来安装一个连接钢板时0.5小时，调整到了0.4小时，提高了施工效率。5.2.3碰撞检测，减少返工成本通过隧道二衬钢筋模型排布，发现二衬预留口与二衬钢筋位置发生冲突，调整预留口位置达125处，减少切割钢筋125次，并明确了钢筋下料长度。项目根据模型提供的数据，指导钢筋下料，使隧道二衬钢筋安装合格率达95%以上，钢筋的下料误差控制在5mm之内,减少了返工导致的损失，减少了浪费，节约了施工成本约53352元。图5-4二衬钢筋排布虚拟施工5.3.44D模拟，管控进度现场人员通过手机端进行现场实际进度反馈，技术人员根据反馈情况将实际进度计度与相关模型关联后，平台自动进行计划与实际进度分析，并采用3D图形方式展示，不同颜色表示施工过程中的不同工序和状态，更清晰展示提前完成情况、按时完成情况、延迟完成情况；当Project进度计划被修改后，4D施工模型也随之改变，使施工计划管理更简单、便捷、具有指导性和时效性。图5-5进度模拟PC端显示图5.2.5工程量复核，提高计量准确度现场施工用量，是施工现场物资管理、采购计划管