基于BIM技术的城市地铁衔接土建施工成本管控方法

吕成旺

摘要：简述了BIM技术及其应用情况，详细阐述了基于BIM技术的城市地铁衔接土建施工的成本管控方法在建立BIM模型、基于BIM技术的施工成本核算方法、建立施工成本动态监控和预警机制、生成高质量成本纠偏方案等方面的设计内容，通过某标段地铁车站衔接土建施工的成本管控的实例，验证了该成本管控新方法的优越性和可行性。

关键词：BIM技术；城市地铁；衔接土建；施工成本；管控方法

0   引言

为应对日益严重的城市交通拥堵问题，城市地铁建设逐渐发展起来[1]。地铁建设能够缓解城市交通压力，同时促进城市经济的发展和区域开发的加速[2]。随着地铁工程的不断发展，其施工成本管控问题越来越受到重视。在地铁施工过程中，涉及地铁衔接土建的施工成本管控比较复杂，一直是困扰相关行业的难题，如何实现高效、精确的成本管控是亟待解决的问题。

1   BIM技术及其应用

BIM技术的出现，为城市地铁衔接土建施工成本管控提供了新的解决方案。BIM技术通过建立三维建筑信息模型，可实现对建筑工程设计、施工、运行、维护等全生命周期的信息整合和共享[3]，为各专业协同工作、成本控制、进度管理等方面提供了强有力的支持[4]。

本文旨在探讨基于BIM技术的城市地铁衔接土建施工成本管控方法。通过深入分析BIM技术在地铁衔接土建施工中的应用，研究其对成本管控的影响和作用，提出有针对性的管控措施和方法。同时结合具体的地铁建设项目案例，对BIM技术在地铁土建施工成本管控中的实际应用进行深入分析和总结。

2   设计基于BIM技术的成本管控方法

2.1   建立地铁衔接土建施工BIM模型

应用Revit（三维建筑和基础设施设计）软件的参数化建模功能，建立城市地铁衔接土建施工BIM模型。

在建模前，先收集和整理所有必要的图纸和相关资料，包括CAD软件图纸、计算结果、施工组织方案、采购产品数据库、分类标书等。在Revit软件中打开一个新的项目文件，创建项目的标高和轴网。标高用于表示建筑物的垂直方向，轴网用于表示建筑物的水平和垂直方向。明确城市地铁衔接土建施工相关的一系列参数和属性，在Revit中基于图纸和相关规范创建族，用于描述建筑物的不同元件，确保族的几何形状和参数属性与实际工程中的一致[5]。

创建族之后，可以将这些族添加到模型中。在添加族的过程中，需要根据图纸和施工组织方案的要求，将不同的族放置在正确的位置和高度上。同时，还需要调整族的参数属性，以反映实际工程中的尺寸和特征。

完成族的创建后，创建墙体、门窗等图元，并将所有的族和图元关联起来。依托于Revit的建模功能自动生成建筑模型，并精确统计工程量标注到模型中，通过2D/3D视图功能展示最终生成的模型。

2.2   设计基于BIM技术的施工成本核算方法

通过BIM模型，可自动模拟城市地铁衔接土建的施工进度，从BIM数据库中获取不同施工阶段的价格信息和样本数据，明确项目全生命周期不同更新进度下的工程量，并参照工程进度实况进行准确的施工成本核算。

获取BIM模型中集成的材料价格、人工费用等成本信息后，引入BP神经网络建立成本核算模型，对BIM模型中的成本信息和其他相关数据进行清洗和预处理，为神经网络训练提供标准化的数据集。将数据输入BIM模型后，通过学习训练输出成本核算结果。

成本核算过程中，模型的输入数据集可以表示为下列公式：

U=（u1，u2，…，un）              （1）

式（1）中：U表示输入数据集，u表示输入数据，n表示输入层神经元个数。

而模型的输出结果为下列公式：

H=（h1，h2，…，hm）              （2）

式（2）中：H表示輸出数据集，h表示输出数据，m表示输出层神经元个数。

需要注意的是，应用BP神经网络模型进行成本核算时，需要考虑成本核算要求。将神经网络调整到成熟状态，结合模型的输入和输出层数量，确定隐含层的层数。计算隐含层层数的公式如下：

（3）

式（3）中：ψ表示隐含层层数，b表示一个常数。

此外，为保证最终输出结果更加真实，数据在输入成熟神经网络之前需要进行统一处理。统一处理后的输入数据，其计算公式如下：

（4）

式（4）中：-u表示统一处理后的输入数据，umax、umin分别表示最大和最小输入值。

在BIM技术与BP神经网络的共同作用下，可以核算出不同施工阶段的工程成本，作为成本管控的依据。

2.3   建立施工成本动态监控和预警机制

2.3.1   施工成本动态监控

施工企业在项目实施过程中，为实现对施工成本的针对性纠偏，提出一种精细化监控和预警机制。将满足设计要求的各专业模型、进度计划、合同预算文件以及计划预算文件对应关联并导入成本管控系统，实现工程项目的数字化管理。在施工过程中，系统能够自动收集、统计各项成本信息，核算实际成本，并与合同预算成本和计划预算成本进行对比分析。采用动态监控方式，对施工成本进行实时跟踪和评估。主要成本动态监控参数如图1所示。

2.3.2    施工成本预警

当发现成本出现偏差时，系统会立即发出报警，并自动提示目前的成本绩效指数、进度绩效指数、完成项目总利润偏差和完成项目总成本偏差值。此外，系统还支持以图形化方式呈现项目进度、成本和利润的实时状况，为工程管理人员提供更加直观和精确的数据依据。

针对报警提示的偏差问题，施工企业需要采取相应的措施进行纠偏。例如，当实际成本超出预算时，施工企业可以采取节约材料、减少人员、调整进度等措施来降低成本。当实际进度滞后于计划时，施工企业可以采取增加人员、提高效率等措施来追赶进度。这些纠偏措施需要根据实际情况灵活运用，以达到既控制成本又保证进度的目标。

2.4   生成高质量成本纠偏方案

根据施工成本监控预警结果进行成本纠偏处理时，需要考虑2种纠偏情况，即可接受偏差和不可接受偏差。针对这2种成本偏差类型，需采取不同的纠偏方案。

2.4.1   可接受偏差的纠偏

在可接受偏差范围的成本偏差，可通过简单的组织管理、技术手段和设备升级等措施进行纠偏，例如优化施工方案、提高施工效率、降低材料成本等。这些措施可以在一定程度上降低成本，提高项目的利润水平。

2.4.2   不可接受偏差的纠偏

当成本偏差超出可接受范围时，需要对成本管控措施进行深入分析，重新制定方案并进行专项纠正。具体来说，可以通过以下步骤来进行成本纠偏：首先，分析成本超支的根本原因，制定纠偏方案。通过对项目的成本、进度、质量等多个方面进行深入分析，找出成本超支的原因。在这个过程中，需要充分收集数据，运用BIM技术和BP神经网络等工具进行成本核算和分析，以便更准确地找出问题所在。其次，根据成本超支的原因，制定相应的纠偏方案。包括调整施工计划、优化资源配置、降低材料成本等措施。同时，需要考虑纠偏方案的可行性和效果，以确保纠偏方案的有效性和可执行性。最后，在制定好纠偏方案后，及时执行该方案并跟踪纠偏效果。在这个过程中，需要充分发挥BIM技术和BP神经网络等工具的作用，对纠偏方案执行情况进行实时监控和预警，以便及时发现问题并进行调整，确保施工成本管控目标的順利实现。

3   实例分析

3.1   工程概况

某标段地铁车站的结构为地下4层、全长为452.5m、宽度为15m的岛式站台。其中待建段的长度为100.6m，其标准段的宽度为25.54m。车站有效站台中心里程为DK48+973.000，设计起终点里程为YDK48+646.600～YDK49+

099.100，车站有效站台中心里程处顶板覆土厚度约0.5m，站后衔接2条长约137.05m的暗挖隧道。

车站主体结构采用明挖法施工，其围护结构采用厚度为1000mm的地下连续墙+内支撑的形式。车站基坑开挖深度为33.35～34.45m，需开挖的中风化带和微风化带的深度为18～20m，结构底板设置抗拔桩，其桩径为1600mm；内支撑下设临时钢立柱，桩径为1000mm。车站附属结构也采用明挖法施工，其围护结构采用厚度为800mm的地下连续墙+内支撑的形式。站后衔接隧道采用暗挖法施工。本标段隧道只进行初衬施工，二衬由其他标段负责施工。

3.2   成本管控

3.2.1   建立BIM模型

按照本文所提成本管控的方法进行该地铁工程的施工成本管控，需要对目标施工项目建立一个BIM模型。将工程进度计划文件导入BIM模型中，按照不同阶段的施工工艺和施工要求，从BIM模型上真实模拟工程施工状况，并根据模拟数据进行施工成本动态管控。

3.2.2   成本偏差报警指数

以6月25日到7月6日这一段施工时间为例，其对应的成本偏差报警指数如表1所示。

通常情况下，当报警指数取值超过1时，代表当前任务完成良好；当指数取值范围在1～0.97、0.97～0.94、0.94～0.91、0.91～0.88时，报警等级分别为五级、四级、三级和二级；当取值结果小于0.88，则给出一级报警。

从表1可知，7月3日和7月5日的成本偏差，属于不可接受范围；6月27日和7月1日也存在成本偏差，属于可接受范围。针对这4天可以分别给出对应的纠偏措施。

3.3   成本管控体系实施前后对比分析

在成本管控体系实施后，统计各类施工成本信息，与成本管控体系实施之前的预期成本进行对比，生成的对比结果如图2所示。

根据图2可知，提出并应用成本管控方法后，其施工成本比管控前有了明显下降，整体施工成本比目标成本减少了601万元，充分证明了新型成本管控方法具有良好的应用效果。

4   结束语

本文提出的基于BIM技术的城市地铁衔接土建施工成本管控的新方法，以某标段地铁车站与站后衔接隧道施工为实例进行了验证，结合工程进度对施工成本进行动态管控，达到了降低施工成本支出的目的，验证了该成本管控新方法的优越性和可行性，为城市地铁建设提供有效的方法，促进地铁建设的持续发展。

参考文献

[1] 资君花.湿陷性黄土地区高速公路施工成本造价及管控[J].

现代企业，2023（3）：172-174.

[2] 张军，王凯，景洁丽.基于BIM的城市轨道交通项目施工

成本管控研究：以武汉轨道交通12号线（江北段）工程为

例[J].建筑经济，2022，43（2）：54-61.

[3] 崔玉，彭来，陈钰婷.BIM技术在装配式建筑施工成本管控

中的应用[J].广西城镇建设，2021（12）：103-107.

[4] 汪欣怡.BIM技术在智慧建筑中工程成本管控的运用探究

[J].砖瓦，2021（9）：114-115.

[5] 张继忠.基于全寿命周期的锅炉厂房建筑施工成本管控系

统[J].石油化工建设，2020，42（5）：74-78.