路勇

（鄭萬鐵路客運專線河南有限責(zé)任公司，河南鄭州 450052）

1 工程概況

新建鄭州—萬州高鐵（簡稱鄭萬高鐵）是國家鄭渝高鐵的重要組成部分，同時也是聯(lián)系華北、華中地區(qū)和西南地區(qū)的主要高速客運通道，兼顧沿線城際及旅游客流運輸，全長785 km。南陽南站位于南陽市宛城區(qū)茶庵鄉(xiāng)，站房總規(guī)模為3臺7線，站房建筑面積50 680 m2，雨棚面積16 148 m2。站房長244 m，寬56 m，建筑高度33.6 m（見圖1）。

圖1 南陽南站正面效果圖

南陽南站施工難度為：鋼結(jié)構(gòu)體量大，正立面異形V字鋼柱工藝復(fù)雜，多專業(yè)同時施工，鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面無法及時交付；超長、超大混凝土梁板結(jié)構(gòu)溫度和徐變裂縫的控制難度大；緊張有限的工期、多專業(yè)多工種的交叉作業(yè)管理，促使項目運用BIM技術(shù)實現(xiàn)精細化的管理；業(yè)主對施工單位的BIM模型精度要求較高，竣工BIM模型的交付可直接用于后期運營維護。

2 BIM組織策劃

2.1 應(yīng)用目標(biāo)

該項目通過“BIM+GIS+逆向建模”綜合應(yīng)用、深化設(shè)計、廣聯(lián)達BIM 5D、VR等技術(shù)，依托物聯(lián)網(wǎng)、云平臺等信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息互聯(lián)。將“物聯(lián)網(wǎng)+”的理念與工程項目實施過程中的進度、安全、質(zhì)量、技術(shù)等管控要素相結(jié)合，打造智慧工地，讓工地成為“生命體”。

2.2 整體實施流程

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立：基于項目特點與施工重難點確定BIM應(yīng)用目標(biāo)，成立專業(yè)BIM組織管理團隊，編制可實施性BIM實施方案，過程中通過PDCA進行工作推進。

過程應(yīng)用：施工過程中基于BIM模型進行多專業(yè)深化設(shè)計，解決施工復(fù)雜、專業(yè)交叉區(qū)域排布問題。基于輕量化BIM平臺，智慧工地管理平臺對現(xiàn)場進行全方位數(shù)字化管理。團隊由多種專業(yè)人員組成，主要包括建筑，結(jié)構(gòu)，水、暖、電、站前市政，信息綜合保障，信息系統(tǒng)開發(fā)及維護多專業(yè)，共計40余名專業(yè)工程師參與項目建設(shè)，多專業(yè)協(xié)同實施，多角度運用BIM技術(shù)。

成果交付：基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型與施工過程管理信息，最終形成數(shù)字交付成果資料包，方便后期運維維護。

2.3 實施內(nèi)容

綜合考慮從深化設(shè)計、方案模擬、技術(shù)交底、推演吊裝計劃、測量定位及獨立開發(fā)精工BIM項目管理平臺等方面進行深入應(yīng)用。

3 BIM應(yīng)用技術(shù)

3.1“BIM+GIS+傾斜攝影”技術(shù)綜合應(yīng)用

BIM技術(shù)是指在建設(shè)全生命周期中，基于信息模型進行項目全生命周期管理。GIS作為既有建筑的復(fù)原，BIM作為擬建建筑的生成，從時間上實現(xiàn)現(xiàn)在與未來的結(jié)合，從空間上實現(xiàn)局部與整體的結(jié)合，從數(shù)據(jù)上實現(xiàn)不同精度的集成。采用無人機巡檢，3種技術(shù)的結(jié)合可更體現(xiàn)出模型的真實效果和測繪精度（見圖2）。

圖2“BIM+GIS+傾斜攝影”技術(shù)綜合應(yīng)用

3.2 建模流程

BIM模型建立作為項目BIM實施基礎(chǔ)工作，根據(jù)項目特點制定BIM建模流程（見圖3）。主要模型制作包括建筑、結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、水、暖、電等專業(yè)。

3.3 鋼結(jié)構(gòu)多專業(yè)深化設(shè)計

通過Tekla深化設(shè)計軟件和Midas Gen有限元分析軟件對被提升結(jié)構(gòu)及支承結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形等受力狀況計算分析，保證被提升結(jié)構(gòu)強度、剛度的計算結(jié)果均滿足規(guī)范要求，確保在鋼結(jié)構(gòu)提升過程中的施工安全。深化模型見圖4。

3.4 站房機電安裝

（1）使用Dynamo參數(shù)化輔助管綜優(yōu)化。針對南陽南站復(fù)雜的管線排布，采用Dynamo參數(shù)化插件對結(jié)構(gòu)模型的顯示效果進行修改，根據(jù)梁底標(biāo)高對梁進行著色（從綠色到紅色，代表梁底標(biāo)高從高到低），有針對性地對結(jié)構(gòu)標(biāo)高底的位置進行管綜優(yōu)化（見圖5）。

（2）機電模型通過Navisworks軟件碰撞檢測后，將碰撞報告導(dǎo)出并對碰撞定位、間距、構(gòu)件等信息逐個排查和優(yōu)化，對各專業(yè)模型進行整合和優(yōu)化設(shè)計。

（3）通過軟件對管線優(yōu)化排布后，導(dǎo)出優(yōu)化后的平面、立面以及剖面圖紙指導(dǎo)現(xiàn)場施工，減少現(xiàn)場返工，降低因錯誤下料及返工造成的材料損耗。

3.5 機房管線安裝

依據(jù)設(shè)計院圖紙，BIM工程師對水泵房、風(fēng)機房、冷凍機房、管井等位置進行碰撞檢測，優(yōu)化排布［1］。根據(jù)碰撞報告，對機房管線二次深化設(shè)計，在施工前做好設(shè)備和管線的優(yōu)化工作（見圖6）。

圖3 BIM建模深化設(shè)計流程

圖4 深化模型

圖5 Dynamo參數(shù)化輔助管綜優(yōu)化

圖6 南陽南站消防水泵房

3.6 基于BIM模型工程量統(tǒng)計

（1）基于BIM模型算量，多專業(yè)共用模型，數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)集成和傳遞，實現(xiàn)一模多用［2］。南陽南站的梁、板、柱的鋼筋量誤差都在5%以內(nèi)，柱按鋼筋種類的誤差也在允許范圍之內(nèi)，滿足工程算量要求。

（2）以BIM模型為基礎(chǔ)，進行可視化的模板腳手架設(shè)計。依據(jù)規(guī)范自動提供安全性計算，合理性檢查，輸出三維可視的交底模型，提供材料用量［3］。南陽南站項目搭建了外架模型，并導(dǎo)出用料統(tǒng)計表作為物資計劃采購量。

3.7 鄭萬高鐵站房建設(shè)信息化平臺

為更好地實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的管控，自主研發(fā)信息化施工管理平臺（見圖7）。針對業(yè)主對標(biāo)段整體進度管控需求以及項目部實現(xiàn)過程管理需求，研發(fā)模型輕量化查看、進度填報、施工日志上報、工程影像記錄等功能［4］。

圖7 鄭萬高鐵站房建設(shè)信息化平臺

3.8 廣聯(lián)達BIM 5D平臺

使用廣聯(lián)達BIM 5D平臺統(tǒng)一對現(xiàn)場施工的質(zhì)量安全、進度管理、新資料云協(xié)同、移動端應(yīng)用、排磚設(shè)計等進行綜合管理。

（1）質(zhì)量安全管理：質(zhì)量安全員在進行現(xiàn)場巡檢或作業(yè)時，通過手機移動端將現(xiàn)場問題具體內(nèi)容及發(fā)生位置信息以圖片、語音、文字備注等形式記錄。

（2）進度管理：利用BIM 5D平臺進行現(xiàn)場總進度管理。

（3）新資料云協(xié)同。

（4）移動端應(yīng)用：現(xiàn)場人員可以隨時進行項目資料、項目圖紙、工程資料、施工工藝工法等文件的查看。

（5） 排磚設(shè)計：在一定程度上解決了二次結(jié)構(gòu)排布過程中材料浪費、損耗現(xiàn)象［5-6］。

3.9 VR虛擬樣板間

制作VR虛擬樣板間，較大程度上節(jié)省了選材周期和成本，同時也加強了參見各方的溝通，快速實現(xiàn)材質(zhì)切換、方案比選，實現(xiàn)了工程施工全過程可視化及站房運營的沉浸式體驗（見圖8）。

圖8 VR虛擬樣板間

3.10 智慧工地管理平臺

對項目既有智慧工地軟硬件進行系統(tǒng)集成。研發(fā)九大管理系統(tǒng)［7-8］，實現(xiàn)智慧工地管理實名制管理，使管理者一目了然，方便管理（見圖9）。

圖9 智慧工地管理系統(tǒng)

4 結(jié)束語

BIM技術(shù)在鄭萬高鐵南陽南站站房項目施工階段的應(yīng)用，針對多方協(xié)同工作、深化設(shè)計、實景建模、VR、信息化平臺、智慧工地管理等方面進行深入探索，在工期、成本、質(zhì)量及各參與方協(xié)調(diào)、溝通等方面都取得良好效果。基于BIM模型優(yōu)化施工圖紙及施工工藝，節(jié)省大量圖紙審查時間，發(fā)現(xiàn)并提前解決各類圖紙錯、漏、碰、缺等問題，提高與設(shè)計單位的溝通效率，大大減少施工過程中由于設(shè)計變更而帶來的工期延誤。