全過程BIM中的造價應用實踐
發布日期：2024-08-22 作者：劉慶、崔巖、張曉、陸朝友——昆明長水國際機場改擴建工程造價BIM應用案例分享
工程造價是工程建設行業中最早采用BIM技術的分支領域。本世紀初，三維建模算量已和三維建模結構分析一同在行業中得到廣泛應用。此類三維技術已經具有BIM的最基本特征：建筑構件的設計表達不再是單純幾何意義的點、線、面、體，此情形下識讀建筑圖紙必須接受過畫法幾何和工程制圖專門訓練，把幾何元素“組裝”為建筑構件的過程由人腦完成；而是在三維設計文件中已經完成這一組裝過程，直接以建筑構件→系統→建筑設施整體的對象化方式表達設計成果。也正因此，三維模型才能夠支持工程量計算、結構分析等復用過程。
但算量和結構分析模型均不是嚴格意義上的BIM，此類模型除算量和結構分析等特定應用外，幾乎不能再支持其他應用。這與BIM“在建設工程及設施的全生命周期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總和”的定義嚴重不符。
BIM實踐中，通用格式的BIM模型基于設計表達而創建，進而在施工過程中增加施工實現相關的信息數據而逐步演化。由于建模過程并未考慮工程量計算需求，設計施工BIM模型用于計量的價值非常有限，主要困難是：
1. 非永久交付實體工程對象不建模，例如：模板、腳手架、土石方等。
2. 部分永久交付實體工程對象不建模，例如：鋼筋、線纜、涂飾面層等。
3. 部分構件類型模型單元不具備計量屬性，例如：管道管件、附件無占位長度屬性，門、窗無洞口面積屬性等。
4. 清單項目特征人工識別工作量大，例如：鋼筋混凝土柱按斷面尺寸歸并列項等。
當然以上困難并非絕對不能解決，但為了造價計量應用而去專門改變建模規則（需要培訓建模人員按造價計量規則建模），將產生巨大的投入，缺乏可行性。
可是在一個全過程、全參與方推行BIM應用，特別是在施工深化后直至竣工都有與擬建/建成實體高度對應的模型的項目中，造價業務完全脫離BIM孤立開展，所有人都會覺得惋惜。
作為專精造價咨詢和BIM咨詢多年的專業企業，華昆咨詢就此進行了長期的探索和實踐。近期在昆明長水國際機場改擴建工程中，受建設業主的委托，與其他參建方一同完成了該項目基于BIM全過程應用的工程計量應用策劃。為推動行業進步，攜手共赴數字化征程，特撰寫本文與關心BIM技術發展的業內同行分享。不完善、不準確之處，歡迎指正。
昆明長水國際機場改擴建工程是民航業“十四五”規劃重點工程項目，列入云南省基礎設施“雙十”重大工程項目。2021年，昆明長水國際機場改擴建工程獲國家發展改革委立項批復。主要建設內容包括新建T2航站樓、二條跑道、滑行道系統、綜合交通中心、停車樓、地面停車場、貨運區和工作區等各類生產生活輔助設施及配套工程。項目總投資約700億元。
為實施好本項目，昆明國際航空樞紐工程建設指揮部（以下簡稱樞紐指揮部）策劃了基于BIM的建設項目管理、數字化施工、智慧工地等數字建造管理方案，與參建單位約定數字建造響應義務，由樞紐指揮部牽頭建設“數字建造融合平臺”，全流程推動設計、施工、監理、造價等業務的數字化轉型。本項目推行建設全過程、全參與方BIM技術協同應用，推動基于數字化、三維可視化技術的設計、施工和項目管理技術升級，致力于提升建設品質，科學管控建設投資和建設工期，提高管理效率，最終實現建成設施的數字仿真交付，形成智慧機場數字底座。樞紐指揮部要求相關參建方從施工圖設計文件提交到竣工，按“圖模一致”“模實一致”原則創建和維護擬建/建成工程對象的數字模型。
在前述數字建造總體要求基礎上，樞紐指揮部提出開展基于BIM的工程造價數字化應用的要求。
在本項目中探索以投資管控為核心的項目建設全階段數字化應用，以設計施工BIM模型的計量復用為抓手，堅定不移推進工程造價數字化，在保障建設品質和控制目標成本的雙輪驅動下，助力實現本項目投資效益的最大化。
全面推行BIM施工圖設計和施工深化設計，加強設計階段的建設品質-建設投資平衡管控。開展基于BIM技術的數字造價應用，研究編制與BIM設計施工應用相適應的項目工程量計算規則；開展施工深化BIM工程量清單編制管理，實現施工質量驗收與BIM模型的關聯，支持進度模型計量、輔助開展過程結算，提高計量作業的時效性和準確度，減少計量爭議。并以此為基礎探索其他數字造價應用。
1. 抓好設計BIM應用從源頭管控投資。
在設計階段和施工準備階段全面開展BIM施工圖設計和施工深化設計，充分發揮BIM的設計管理優勢，大面積消減設計失誤，優化設計成果，提高設計質量，確保建設品質的提升，最大限度降低建設投資不可控風險。
圖一 昆明長水國際機場改擴建工程T2航站樓機電專業深化設計
2. 推行全過程造價數字管控。
在全過程造價管控過程中，全面推行BIM技術應用，提高招標工程量清單編制質量，做到清單列項準確反映設計要求、貼合建筑市場計價慣例；進一步引導投標人開展充分市場競爭，形成合理的合同價；履約過程中利用施工深化BIM模型，實現高效、準確、公平計量，支持過程結算和支付。
由于現行國標、行標工程量計算規則不適用于BIM模型直接計量，而一套完整、明確的規則體系又是項目發承包雙方交易計價中所必須具備的文件，因此，本項目BIM造價應用的核心基礎工作是編制基于BIM模型的工程量計算規則。
經過對現行國家標準工程量清單計算規范GB50854～50862和民航行業標準MH5028進行逐冊、逐項分析和調整，完成了《昆明長水國際機場改擴建工程工程量計算規則》編制，包含建筑與裝飾工程、通用安裝工程、市政工程、園林綠化工程和民航專業工程5個分冊。主要進行了以下方面的調整：
1. 以模型表達實際幾何量作為計價工程量，不進行近似調整。例如前述小洞口、孔眼、管道附件占位長度之類，按實扣除。
2. 模型不表達的細部做法，相應工程量不計，在綜合單價中考慮。例如線纜附加長度、預留長度。
3. 每個清單項目原則上只設定一個計量單位，相應地只設定一種計量規則。
4. 增補了國標、行標工程量清單缺項。
新編計量規則中，1851項分部分項工程條目要求BIM模型出量，經測算分析，占項目分部分項工程費70%左右。分專業看，園林綠化工程因模型精度較低，弱電工程因線纜、可移動設備不建模，裝飾裝修工程因部分做法不作幾何表達或工程量難以提取而導致BIM模型出量率偏低；其他專業工程的模型出量率較高。
（一）招標工程量清單編制BIM應用
施工招標階段，考慮到施工圖BIM模型不支持計量，仍然采用二維圖紙計量方式編制招標工程量清單。但應依據項目工程量計算規則列項。招標工程量清單BIM應用要求是：
1. 隨招標文件發布項目工程量計算規則；
2. 招標工程量清單按照項目工程量計算規則列項；
3. 招標工程量清單逐項標明（結算時）采用BIM模型計量或二維圖紙計量；
4. 采用BIM模型計量方式的清單項目，給出工程量計算規則，提示投標人按照項目工程量計算規則確定單項投標報價；
5. 按照項目工程量計算規則，對照招標工程量清單，中標人投標工程量清單經招標評審、澄清后，形成合同工程量清單。
（二）施工過程計量BIM應用
1. 施工承包人按照樞紐指揮部發布的BIM約束性文件體系要求開展BIM施工深化設計，創建施工深化BIM模型。施工深化BIM模型應當按照項目工程量計算規則的規定，逐構件加載工程量清單編碼及工程量屬性，形成計量模型。
2. 以樞紐指揮部組織審定的施工深化BIM模型（或其過程維護版本）為計量模型開展施工過程計量。樞紐指揮部組織建設BIM施工管理平臺，以計量模型為基礎信息載體，建立施工質量檢驗批與工程計量批的關聯關系，每個中間計量周期，通過工程計量批與施工質量檢驗批的關聯關系，實現中間計量工程量的線上生成、提交和審批。
（一）與承包人的合同約定
由于本項目采用了非國標計量規則，需要在招標文件、合同專用條款中，對投標人明示并與中標投標人（承包人）進行相應約定。約定的條款應當準確、細致和明確。
對于本項目工程量計算規則正式發布前已簽訂發承包合同的子項工程，中間計量和結算過程采用BIM計量的，也由發包人與承包人協商，在不實質性改變合同價格（中標價格）的原則下，通過量、價折算調整的方式，合法合規開展BIM計量。
（二）BIM建模標準的計量適應
盡管基本原則是計量規則適應設計、施工建模標準，但仍不可避免地存在需反向操作的情形，即調整BIM建模標準以實現可計量性。多是因某些構件類型的BIM模型單元缺少計量相關重要屬性，例如Revit風管模型單元默認不表達壁厚，會造成無法區分壁厚分別列項，這就需要進行適應性的調整。
（三）Revit計量插件開發
通用BIM建模軟件Revit絕大多數類型的模型單元自帶有幾何量數據，但并不像建模算量軟件那樣專為適應清單、定額計量規則而提取特定的幾何量（長度/投影面積/表面積/體積）并內嵌扣減算法。因此，部分構件并不能提取到需要的工程量。例如：管件的長度、門窗的外框圍合面積等。為適應計量應用，華昆團隊開發了Revit插件，對此類構件添加工程量屬性。插件還具備特定物理量換算功能，例如鋼筋、鋼結構構件的體積量轉換為質量。
（四）與質量檢驗批對應的過程計量
長水改擴建工程嚴格要求質量檢驗批線上模型對應表達，這為數字化過程計量打好了堅實基礎。樞紐指揮部組織開發了線上檢驗批計量功能模塊，對質量檢驗批進行單構件識別，提取單構件工程量并自動歸并到對應清單中，生成檢驗批中間計量表。
圖二 昆明長水國際機場改擴建工程東貨運區工程某批次BIM中間計量表
實際上，除非如本項目一樣有圖模一致、模實一致高度可靠的設計施工BIM模型，否則專門的建模算量軟件更具優勢（僅就算量本身而言，尚未看到真正實用的具備檢驗批計量功能的算量軟件）。但BIM計量在幾個局部有天然的優勢：
1. 表面積和體積計算，特別是曲面造型體的表面積、體積計算，極為便捷和準確；
2. 后張法預應力筋長度（質量）計算，參數化建模算量效率高于常規計量手段；
3. 稍有規模的鋼結構、幕墻等專業工程多采用BIM制造和安裝，加工制造級精度的BIM模型用于計量毫無障礙且結果精準、無爭議；
4. 土石方工程量計算，不僅算得準、算得快，往往還能夠偵測出原始數據錯誤（根據華昆BIM團隊經驗，地形方格網數據錯誤率較高）。
本項目投資規模巨大，子項目眾多，當前絕大多數子項目尚處于設計階段或施工初期。BIM造價應用的基礎依據和協同機制雖然已經建立，且已經過試點子項目驗證，但全面推行的情況尚需進一步觀察，并根據實際情況進行完善和調整。后續，我們將持續進行總結分析，在重要節點形成相關文字材料，向關注BIM技術應用進展的同行朋友報告推進情況。
案例實施部門：BIM事業部、業務九部
本文執筆人：陸朝友
審稿人：張笠、張曉、李建東