Application of BIM Technology to Sponge City under PPP Mode
卢茜 LU Xi；朱敏 ZHU Min；张翔 ZHANG Xiang
（萍乡学院海绵城市研究院，萍乡 337000）
（Research Institute of Sponge City，Pingxiang University，Pingxiang 337000，China）
摘要：随着我国经济的快速发展，建筑业也逐渐步入信息化和数字化时代。BIM技术有利推动了海绵城市建设发展。本文主要介绍了海绵城市和PPP模式的概念，并提出PPP模式下的海绵城市项目存在的问题，及利用BIM技术如何解决这些问题。
Abstract: With the rapid development of China's economy, the construction industry has gradually entered the era of informationization and digitalization. BIM technology has promoted the development of sponge cities. This paper mainly introduces the concept of sponge city with PPP mode，and puts forward the problems existing in the sponge city project under PPP mode, on how to solve these problems by using BIM technology.
关键词：海绵城市；PPP模式；BIM技术
Key words: Sponge City；PPP Model；BIM technology
中图分类号：TU17 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）21-0265-03
0 引言
据住建部统计，2008至2010年期间，全国62% 的城市因暴雨洪水发生过城市内涝，且有137个城市遭到内涝受淹的次数已超过三次以上[1]。因内涝造成了房屋倒塌、基础设施损坏、人口失踪、人员伤亡及巨大的经济损失。 2014年11月，我国住建部为改进城市的防涝水平及提高城市水系统的可持续性，发布了《海绵城市建设技术指南》，并鼓励采用PPP模式推动及加快海绵城市建设项目的步伐。2015-2016年期间，财政部在全国500多个申请城市中选取了30个城市，作为“海绵城市”试点城市，其中第一批16个，第二批14个。然而，在国家政策的大力推动下，海绵城市建设过程中，仍然遇到了很多困难和挫折。比如信息流失、信息不通、各方意见不统一等问题导致工程滞后、陷入困境。信息化、数字化的时代，在各个行业、各个领域都应用的如火如荼，建设项目行业工程信息化的发展相对较迟缓。近些年，工程信息化也越来越被重视，BIM技术的开发与应用取得了很大的进步与发展。许多大型项目渐渐引入BIM技术，如上海世博会博物馆、桂林两江国际机场扩建工程、北京城市副中心行政办公区项目、北京市CBD核心区中国尊大厦项目等等。在建筑、市政、路桥、水利等工程领域都发挥着举足轻重的作用。
1 海绵城市的概念
海绵城市是指当遇到恶劣环境如洪灾，城市的水系统能像海绵一样具有弹性，做到“吸水、蓄水、渗水、净水、用水、排水”[2][10]。它不同于其他传统排水的理念和方法，而是引进了发达国家的雨水管理理念，如采用低影响力开发（LID），绿色基础设施（GI）等。我国的海绵城市建设项目最主要的措施是Low Impact Development（LID），LID措施的主要目标是城市水资源能健康循环，具有可持续性，预防和控制洪水泛滥和水污染。
2 PPP模式概念
PPP（Public-Private Partnership）模式，是一种通过政府和社会资本合作，共同参与海绵城市项目建设，实现风险共担，利益共享的融资模式[3]。PPP模式最大的特点就是高效引入民间资本，拉动社会资本的积极性，缓解地方财政压力，提高基础建设效率，提升民众生活质量。当前，政府正大力推动海绵城市建设，但政府资金紧缺，融资困难，举步维艰。在国际上PPP可细划分为十二种模式，而我国海绵城市PPP项目从融资、全生命周期风险分担、产权等因素考虑，采取不同的模式。若为改造项目，宜采用ROT模式；若是新建项目，多数采用BOT模式。
3 PPP模式下海绵工程遇到的问题
PPP模式在海绵工程建设的作用有目共睹、毋庸置疑。但在项目管理中仍然存在很多缺陷、问题和弊端。造成这些问题主要原因是信息闭塞、不流通、不共享，从而导致一系列的协调问题、施工缺陷、信息丢失、沟通匮乏。
3.1 协调管理
海绵工程项目是一个复杂地综合工程，涉及到多学科、多部门协调合作解决的水循环工程。它集合了市政工程、园林工程、水利部、水文部、环境部门、住建部、财政部等等。海绵工程在国内仅处于摸索阶段，试点城市在设计-施工过程中，不可避免的遇到新问题，需要解决。通常通过会议安排，邀请多学科的专家提出的意见及建议后，进行方案的修改和制订，再上报每个部门的专家，一而再，再而三，不断地再修改、再上报，直到意见统一，才实施，缺乏协同机制使整个流程既繁琐又耗时。
3.2 施工管理
由于在我国海绵工程处于起步阶段，暂还没有颁布具体的海绵工程的施工规范。城市之间存在地域性，特别是南北差异极大，气候变化、年降雨量、蒸发量、径流量等大相径庭。PPP模式下海绵工程包括决策-设计-施工-经营四阶段。决策阶段：由于无例可依，只能摸着石头过河，边施工边修改，为此走了很多冤枉路。设计阶段：管道、管线布置出现阻碍或重叠，变更设计方案，导致施工材料堆积、浪费、施工人员和施工机械设备闲置。施工阶段：施工环境复杂、周期长，没有技术数据平台支撑，技术交底复杂，施工人员操作不熟悉。老城区地下管道、管线错综复杂，且管道、管线的布置图纸既不精确又不完整，对施工带来极大的困扰。诸多问题都影响了工程进度、工程质量、工程成本。经营阶段，海绵城市投资额大，一般都是资金雄厚、企业资质高的企业和政府部门签订的“2+8”合作方式，合同工期2年，运营8年，当地民营施工企业几乎无法参与海绵工程核心技术建设，再运营期间仍需中标企业留置人员经营管理。
3.3 信息管理
海绵项目运用了多学科、多领域，因此学科交融、信息互通、领域相互渗透显得尤为重要。信息流通不畅，政府监控不严，不能及时了解项目进展和动态。民营投资者主要以盈利为目的，牺牲工程质量，使用低效的工程材料，工程未能得到及时监控，工程隐患未能及时解除。先行的试点工程在摸索过程中，从发现问题，解决问题中取得的相关知识及经验，不能实现平台共享，导致多企业在同样问题上栽跟头，阻碍了中国建设业的快速发展。
3.4 民众沟通管理
海绵工程主要对道路及老城区低洼地区进行改造，施工时，与当地居民产生了很多矛盾。比如：①大部分海绵工程施工几乎是在老城区，道路狭窄，人口密集。施工时，道路封闭，造成了道路拥堵严重，公共交通线路变更，当地居民出行不便。②施工过程中，大多数地道路都是硬化道路，在拆除过程中造成周边环境空气污染、噪声污染和水污染。③在道路拆除过程中，地下管道复杂，陈旧，容易被挖坏、挖断，致使周边居民停水、停电、停气，造成了居民生活不便。这些问题都造成施工人员和当地民众产生摩擦，需要政府企业去沟通、调解。
4 BIM技术的应用
Building Information Modelling 建筑信息模型，简称BIM技术，是基于CAD的基础上发展成多维的建筑技术软件，如Revit、Tekla[8][9]。传统的建筑模型软件仅是在设计阶段和施工阶段进行建筑物进行3D模型的建立。BIM技术是由CAD引擎、云技术、数据库等大量工程信息搭载而成的先进技术数字化平台，从而使各参与方能直观的对整个项目全生命周期管控和协同管理[4]-[6]。当前，BIM信息化技术的信息资源共享、参数化设计、数据集成分析、虚拟施工、碰撞检查、协调管理等特点在工程运营中具有较大的优势。
4.1 信息化协同管理
国内BIM技术，如鲁班BIM已有手机APP版本，为各参与方建立了一个工程信息平台，协同合作平台。可以通过设置相关权限，根据项目相关人员的不同职责开放不同的功能，政府各部门能较少巡检频次，但能高效地对工程进行实时监控、动态管理、协同管理。项目管理部门既能掌控大局又能发出指令，根据BIM数据合理组织施工，合理安排施工工序，将施工机械使用利用率最大化，杜绝施工材料的浪费，避免施工人员的闲置，及时发现错误，改正错误，降低风险，减少损失。施工人员可以通过与BIM工程数据对比，自查、自检、自整改。利用BIM技术信息互通的特点，使PPP模式工程信息单向流动形式转化为纵横交叉的网格形式。
4.2 BIM技术虚拟施工管理
近些年，国内外BIM技术发展迅速，现可以5D模拟，即在3D建模的基础上加上时间和成本。施工前，参与各方能知道工程的进度与成本。工程数据的量化和工程结构的可视化，有利于设计人员在设计阶段提前发现问题，修改方案，较少损失。据统计，BIM技术的使用，可以减少设计变更40%，大大提高工作效率，提高计划工期和计划费用的准确性，使项目经济效益最大化[7]。国内南北差异大，气候不一，地域性强，如透水混凝土材料地使用，每个城市使用的透水混凝土配合比都不一样。BIM信息平台的共享，为其他工程提供宝贵的数据，节约资源，节约成本。
4.3 碰撞检查
由于设计人员设计图纸时考虑不周全，常常会出现在施工时才发现管道、管线设计不合理，再变更，返工。但是现在通过BIM技术模拟工程地下管道、管线布置，进行碰撞检查，软件能自动计算，显示出有多少个不合理的点，这些不合理发生在哪些位置。在施工前实现工程预警，可为PPP海绵项目建立有效风险防范机制，提前发现问题、解决问题，可以避免大量人工、材料、机械的浪费，为工程质量、工程效率提速。而不是被动的等待问题的出现，再提出方案、商议、讨论，最终采取措施。
4.4 VR体验
施工场地仿真模拟、施工过程模拟，可以通过使用VR设备，可视化功能，大大减化了技术人员技术交底难度，让操作规范通俗易懂。指引施工人员遇到紧急事故时能正确做出应急策略，有效控制事故，减缓事故恶化，保证人生安全，降低生命及财产损失。公共基础建设，终究是为了造福民众，提高民生质量，无论施工前后，仍能保证居民的大力支持尤为重要。3D动态模拟与漫游功能，展示海绵工程的施工场景和效果图，能有助于当地民众更直观、更深刻地了解海绵工程的施工流程、施工成果，同时也有助于政企与居民沟通，也有助于居民对海绵工程的大力支持与理解。人人都做监督者，人人都是参与者。
5 结语
利用BIM技术建立PPP模式下海绵工程信息提取、储存、分析、处理等全过程的信息管理系统，有利于完善政府监督机制、企业责任制；有利于工程成本、工期、质量、安全等信息化、可视化；有利于参与各方规避工程风险；有利于企业效益最大化、公共福利最大化。
BIM软件的使用与推广仍处于起步及快速发展阶段，许多大型公共项目仅仅使用BIM软件作为辅助工具，主要是原因有下面几点：①经营丰富的工程师及工程人员习惯用传统的方法和方式进行工程管理，排斥BIM软件学习，而能熟练使用BIM软件的主力军大多数年轻工程人员，有经验的工程人员未能扶起工程信息的大旗。②BIM工程师人才紧缺，国内高校在培养BIM软件工程师后备人才的方面比较滞后。③BIM软件开发如广联达、鲁班、Revit等公司还尚未有一家达到完全成熟的地位。但是，随着我国工程项目复杂性，学科领域多样性，建立协同信息化平台是大势所趋。BIM技术的运用并不是完全取代传统的管理模式，而是优化传统管理模式，提高企业竞争力，加强政府与企业的沟通与交流，提高公共建设项目的经济效益和社会效益。
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