董無窮 武向陽(yáng)

(中鐵建工集團(tuán)有限公司，北京 100160)

引言

隨著我國(guó)“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的不斷建設(shè)和完善，鐵路站房工程作為直接面對(duì)旅客的重要節(jié)點(diǎn)，面臨工程規(guī)模越來越大，工程結(jié)構(gòu)功能更加復(fù)雜的特點(diǎn)[1]。豐臺(tái)站作為北京市重點(diǎn)客站之一，其獨(dú)特的雙層車場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式、巨大的工程體量、極短的施工周期為工程建設(shè)帶來的很大的難度。中鐵建工集團(tuán)從施工生產(chǎn)入手，制定BIM實(shí)施方案[2]，確立了12大類應(yīng)用方向，42項(xiàng)BIM應(yīng)用點(diǎn)，重點(diǎn)研究BIM技術(shù)在工程深化設(shè)計(jì)、施工上的應(yīng)用，并加強(qiáng)基于BIM的管理和智慧工地建設(shè)，取得了一定的研究成果，為后續(xù)同類型工程的智能建造提供了基礎(chǔ)。

1 工程概況

北京鐵路樞紐豐臺(tái)站站房工程位于北京市西南三四環(huán)之間，站房建筑總規(guī)模為39.88萬(wàn)m2。地上四層，地下三層，局部設(shè)有夾層，在地下二層和三層分別為北京地鐵10號(hào)和16號(hào)線的站臺(tái)層，與站房主體同結(jié)構(gòu)施工。

豐臺(tái)站采用雙層車場(chǎng)設(shè)計(jì)，普速車場(chǎng)位于地面層，采用上進(jìn)下出的流線方式； 高架車場(chǎng)位于23m標(biāo)高層，采用下進(jìn)下出的流線方式，是國(guó)內(nèi)首座將高速車場(chǎng)和普速車場(chǎng)重疊布置的站房工程。

圖1 項(xiàng)目分層介紹圖

2 重難點(diǎn)分析

2.1 工程體量巨大、工期緊張

作為國(guó)內(nèi)首座高普車場(chǎng)重疊布局設(shè)計(jì)的站房工程，雙層車場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式無論從結(jié)構(gòu)體積還是影響關(guān)系，都給工程施工組織和工藝流程帶來了極大的挑戰(zhàn)， 近40萬(wàn)m2的建筑面積、80萬(wàn)m3混凝土澆筑、20萬(wàn)t鋼結(jié)構(gòu)用鋼量以及14萬(wàn)t鋼筋，體量巨大。

分兩期的建設(shè)組織給工期帶來極大壓力。一期工程開工日期為2018年12月1日，二期工程在2020年9月1日開工，計(jì)劃竣工交付日期2021年12月，目前工程已完成一期結(jié)構(gòu)施工，二期工程開展土石方部分施工。

2.2 工程施工難點(diǎn)多

豐臺(tái)站大尺寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件多，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜，其中最大勁性鋼結(jié)構(gòu)柱截面尺寸為5.2m×3m、4.55m×2m，勁性鋼結(jié)構(gòu)梁截面尺寸為5.2m×1.0m和3.9m×2.9m，單根鋼結(jié)構(gòu)柱最大重量可達(dá)70.2t。

2.3 工程安全施工壓力大

站房施工區(qū)域范圍內(nèi)為深基坑施工，其中東側(cè)緊鄰正常運(yùn)行的地鐵10號(hào)線，對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)累計(jì)變形控制要求高，北側(cè)一期施工時(shí)臨近運(yùn)營(yíng)中的京滬、永豐鐵路線，安全要求高，工程周邊同時(shí)施工附屬工程、行包通道等，多工程穿插施工頻繁，相互制約，最高峰施工人數(shù)達(dá)10 000人，同時(shí)運(yùn)行塔吊數(shù)量達(dá)19臺(tái)，多臺(tái)履帶吊行走于塔吊之間，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大，給項(xiàng)目的安全管理帶來極大挑戰(zhàn)，疊加上周邊極差的路網(wǎng)通行能力，給工程施工組織、物資運(yùn)輸、車輛協(xié)調(diào)帶來極大的挑戰(zhàn)。

由于面臨著諸多的重難點(diǎn)，在項(xiàng)目實(shí)施過程中從安全、質(zhì)量、成本、進(jìn)度和環(huán)保管理目標(biāo)與需求出發(fā)開展BIM技術(shù)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“精品工程、智能客站”的總目標(biāo)。

3 BIM技術(shù)路線

3.1 BIM技術(shù)的施工綜合應(yīng)用

在豐臺(tái)站的施工BIM綜合應(yīng)用過程中制定了可實(shí)施的BIM實(shí)施方案，細(xì)化工程BIM標(biāo)準(zhǔn)、完成工程3D模型、提高設(shè)計(jì)施工圖質(zhì)量、優(yōu)化工程施工部署、動(dòng)態(tài)控制施工進(jìn)度、全專業(yè)BIM深化設(shè)計(jì)、重點(diǎn)方案、工藝仿真模擬、機(jī)電預(yù)制化、裝配式施工、工程智能化施工、基于BIM的施工安全管理、基于BIM技術(shù)的質(zhì)量管理、基于BIM技術(shù)的成本管控，完成竣工模型并輔助運(yùn)維開發(fā)等多項(xiàng)BIM應(yīng)用內(nèi)容。

圖2 BIM綜合應(yīng)用內(nèi)容

3.2 技術(shù)路線保障

3.2.1 BIM團(tuán)隊(duì)建設(shè)

為了推進(jìn)項(xiàng)目BIM順利實(shí)施落地，在項(xiàng)目初期成立指揮部級(jí)BIM及信息化中心，統(tǒng)籌整個(gè)工程的BIM應(yīng)用，在4個(gè)分子公司項(xiàng)目部成立BIM實(shí)施小組，由項(xiàng)目經(jīng)理和總工負(fù)責(zé)推進(jìn)BIM應(yīng)用，形成覆蓋專職和兼職BIM實(shí)施力量，保證了BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理和生產(chǎn)的結(jié)合應(yīng)用落地(圖3)。

圖3 BIM應(yīng)用組織架構(gòu)圖

3.2.2 配置BIM軟硬件設(shè)施

在中心機(jī)房建立了由3臺(tái)高性能服務(wù)器組成的小型私有云計(jì)算中心，覆蓋了50個(gè)云桌面的配置資源，并在辦公區(qū)、施工現(xiàn)場(chǎng)布置了全域的WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋(圖4)。

圖4 硬件配置圖

接入終端上采用瘦客戶機(jī)為主，高性能工作站為輔，便攜設(shè)備填充的硬件布局，使BIM成員高效、快速地訪問BIM模型資源。

在BIM軟件配置上，以Autodesk解決方案為主，重點(diǎn)應(yīng)用各種輕量化平臺(tái)，與GIS平臺(tái)結(jié)合，用于BIM模型及成果的應(yīng)用、管理等。

4 BIM創(chuàng)新應(yīng)用

4.1 全網(wǎng)頁(yè)端BIM建模與協(xié)同

網(wǎng)頁(yè)端建模指的是使用人員在本地電腦未安裝建模軟件的情況下，通過打開在網(wǎng)頁(yè)端部署的建模軟件進(jìn)行BIM建模操作與應(yīng)用的建模手段。同時(shí)利用基于域用戶的共享文件夾進(jìn)行協(xié)同，快速訪問內(nèi)網(wǎng)文件資源，實(shí)現(xiàn)多專業(yè)的信息共享與協(xié)同。

在項(xiàng)目之初規(guī)劃了全部在網(wǎng)頁(yè)端建模的模式，團(tuán)隊(duì)成員只需3步即可在任何聯(lián)網(wǎng)終端進(jìn)入revit原生環(huán)境模式建模和應(yīng)用，不但方便快捷，而且軟件運(yùn)行效率與中高端桌面端一致。解決了無需軟件即可在網(wǎng)頁(yè)上建模的場(chǎng)景和資源的快速配備。

可由管理人員在后臺(tái)配置更新軟件程序，根據(jù)權(quán)限調(diào)整和設(shè)置不同程序面向的管理人員，實(shí)現(xiàn)需求到實(shí)現(xiàn)的快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)軟件版本的統(tǒng)一。

圖5 網(wǎng)頁(yè)端建模架構(gòu)圖

以往項(xiàng)目在進(jìn)行BIM建模工作時(shí)，在本地電腦上安裝常用的BIM建模軟件，這些軟件的使用對(duì)本地電腦的配置有較高要求，如果電腦配置達(dá)不到，運(yùn)行緩慢將會(huì)大大降低工作效率，甚至出現(xiàn)卡死等丟失工作成果的狀況發(fā)生。通過本項(xiàng)應(yīng)用，將建模軟件部署于服務(wù)器端，可以大大降低對(duì)本地終端的硬件配置要求，只需分配賬號(hào)和虛擬配置即可使用。同時(shí)成果文件留存于項(xiàng)目云端，使得所有團(tuán)隊(duì)成員可以在任何連網(wǎng)終端進(jìn)入內(nèi)網(wǎng)環(huán)境進(jìn)行協(xié)同工作，安全快捷。

同時(shí)通過平臺(tái)可以將桌面端程序移植到各移動(dòng)終端上登錄應(yīng)用，減少移動(dòng)端應(yīng)用軟件開發(fā)成本，快速部署。

通過本項(xiàng)應(yīng)用，可以減少購(gòu)買高性能電腦的成本和硬件管理成本，并且建模環(huán)境與傳統(tǒng)桌面端無異，不存在新平臺(tái)所帶來的不熟悉學(xué)習(xí)成本。同時(shí)，在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境下進(jìn)行協(xié)同辦公，大大提高了各專業(yè)之間的協(xié)同工作效率，同時(shí)保證了BIM模型的權(quán)威性和數(shù)據(jù)的有效性。

4.2 基于BIM+GIS的鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺(tái)應(yīng)用

針對(duì)豐臺(tái)站鋼結(jié)構(gòu)總用鋼量大，施工穿插管理難度高等特點(diǎn)，我們開發(fā)了基于BIM+GIS的鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺(tái)，覆蓋從設(shè)計(jì)、深化設(shè)計(jì)、工廠加工[3]、物流運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝、結(jié)構(gòu)交驗(yàn)等6個(gè)階段16個(gè)環(huán)節(jié)的管理，通過在TEKLA模型中對(duì)每個(gè)構(gòu)件編碼，以.ifc格式導(dǎo)入平臺(tái)作為基礎(chǔ)管理對(duì)象單元，點(diǎn)擊模型即可查看不同階段環(huán)節(jié)的信息，而不同階段的數(shù)據(jù)完整性也能夠反向驅(qū)動(dòng)相關(guān)BIM模型的變化，實(shí)現(xiàn)三維交互。

圖6 鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺(tái)

其中在深化設(shè)計(jì)階段管理每個(gè)構(gòu)件的二維深化設(shè)計(jì)圖紙和三維深化BIM模型，可以方便管理人員快速了解鋼結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)情況。

在工廠加工階段，通過接入兩家分包的ERP系統(tǒng)，能夠管理每個(gè)構(gòu)件的原材料采購(gòu)、質(zhì)量證明文件以及統(tǒng)計(jì)分析的結(jié)果為總包快速了解工廠材料采購(gòu)進(jìn)度提供參考。

在工廠下料環(huán)節(jié)中，應(yīng)用基于BIM模型的智能套料軟件——SigmaNest代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工套料，對(duì)每個(gè)構(gòu)件的零件展開圖進(jìn)行“超級(jí)算法”的排布套料，套料結(jié)果體現(xiàn)在每張鋼板的切割軌跡圖能夠被平臺(tái)自動(dòng)抓取和分析，提升原材料利用率1%，實(shí)現(xiàn)主材利用率96.6%以上。

在現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，通過約束兩家鋼結(jié)構(gòu)公司使用統(tǒng)一的APP進(jìn)行階段環(huán)節(jié)的施工應(yīng)用，包括構(gòu)件吊裝、焊接、探傷和補(bǔ)漆環(huán)節(jié)等，其中在焊接環(huán)節(jié)，落實(shí)到每一條焊縫和焊工，讓焊工以掃碼、拍照的方式在焊接完成后自動(dòng)將人員、時(shí)間等信息與焊縫關(guān)聯(lián)，為后續(xù)的質(zhì)量追溯提供原始數(shù)據(jù)，其施工進(jìn)度信息也能夠被管理人員實(shí)時(shí)掌握。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全和質(zhì)量管理，通過APP以“微信朋友圈”的方式發(fā)起，指定責(zé)任人，問題和亮點(diǎn)在BIM模型上顯示，在完成整改后驗(yàn)收，對(duì)于優(yōu)秀做法發(fā)布到亮點(diǎn)廣場(chǎng)，供全體人員學(xué)習(xí)。

4.3 基于BIM的智慧工地應(yīng)用

打造以BIM和GIS模型為載體的智慧工地集成建設(shè)模塊，將高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、群塔防碰撞與吊鉤可視化系統(tǒng)[4]、深基坑自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、大體積混凝土在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和人員管理系統(tǒng)等集成到平臺(tái)中，各系統(tǒng)的前端硬件建設(shè)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，在底層打通各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞和共享，實(shí)現(xiàn)了基于BIM環(huán)境下的智慧工地體系，提高現(xiàn)場(chǎng)管理能力。

圖7 BIM智慧工地模塊

視頻監(jiān)控模塊，視頻監(jiān)控畫面鏈接至BIM三維模型中對(duì)應(yīng)的監(jiān)控模型上，通過點(diǎn)擊監(jiān)控模型，調(diào)出對(duì)應(yīng)監(jiān)控畫面。平臺(tái)支持對(duì)攝像頭云臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制?；谠搼?yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況的全覆蓋監(jiān)控。

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)模塊，環(huán)境在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)鏈接至BIM三維模型中對(duì)應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)模型上，通過點(diǎn)擊模型，實(shí)時(shí)獲取環(huán)境在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)可以與塔吊噴淋設(shè)備聯(lián)動(dòng)，當(dāng)超出預(yù)警值時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)塔吊噴淋?；谠搼?yīng)用，達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。

群塔防碰撞模塊，群塔防碰撞模塊內(nèi)數(shù)據(jù)鏈接至BIM三維模型中對(duì)應(yīng)的塔吊模型上，點(diǎn)擊模型可以直觀查看每個(gè)塔吊的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，管理塔司、塔吊入場(chǎng)、吊鉤可視化以及群塔交叉防碰撞報(bào)警管理?；谠搼?yīng)用，提高安全管理水平。

深基坑監(jiān)測(cè)模塊，深基坑監(jiān)測(cè)模塊的數(shù)據(jù)鏈接至BIM三維模型中對(duì)應(yīng)的深基坑監(jiān)測(cè)模型上，可以點(diǎn)擊每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)模型直觀顯示該監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的運(yùn)行狀態(tài)，查看歷時(shí)變化曲線，當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí)能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)報(bào)警信息和報(bào)警位置，提早做出措施?；谠搼?yīng)用，可以保證基坑安全、穩(wěn)定。

大體積測(cè)溫模塊，大體積測(cè)溫模塊數(shù)據(jù)鏈接至BIM三維模型中的大體積混凝土模型上，點(diǎn)擊該區(qū)域的模型，可以查看測(cè)溫區(qū)域的實(shí)時(shí)溫度與歷史變化曲線?；谠撃K，管理人員可以實(shí)時(shí)了解對(duì)應(yīng)區(qū)域的溫度值。

5 BIM技術(shù)綜合應(yīng)用

5.1 BIM模型建立

建立深化BIM模型，進(jìn)行實(shí)例化參數(shù)添加，集成WBS編碼、圖紙版次、問題說明、圖紙變更等信息，建立模型視口和圖紙視口，確定剪切關(guān)系等。

5.2 圖紙問題會(huì)審報(bào)告

利用深化后的BIM模型檢查人防門與結(jié)構(gòu)梁的碰撞檢查，確保每一道人防門均可無障礙安裝。利用BIM模型進(jìn)行圖紙會(huì)審，出具標(biāo)準(zhǔn)問題報(bào)告并下發(fā)至各技術(shù)負(fù)責(zé)人，形成問題匯總清單，由設(shè)計(jì)單位審核后形成相關(guān)成果文件，提高設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度，減少施工中問題發(fā)生[5]。并在實(shí)體施工時(shí)檢查是否執(zhí)行，截止目前共發(fā)現(xiàn)圖紙問題481項(xiàng)，形成圖紙會(huì)審報(bào)告9份。

圖8 標(biāo)準(zhǔn)的圖紙會(huì)審報(bào)告

5.3 基于BIM的圖紙、模型、問題管理

利用BIM軟件的信息賦予功能，以時(shí)間軸將圖紙的設(shè)計(jì)優(yōu)化信息、圖紙變更信息、問題交流信息等集成到模型內(nèi)，管理人員在使用時(shí)依據(jù)位置等空間信息檢索是否存在變化，達(dá)到了“以時(shí)間換空間”的效果，提高管理人員工作效率、減少施工成本。

5.4 BIM群塔布置及方案驗(yàn)證

建立群塔布置模型[6]，檢查塔吊基礎(chǔ)、塔吊大臂之間和塔身與結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系，確保塔吊基礎(chǔ)及位置符合要求。

5.5 BIM復(fù)雜節(jié)點(diǎn)技術(shù)交底

針對(duì)站房復(fù)雜節(jié)點(diǎn)多的特點(diǎn)，建立47個(gè)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)BIM模型，細(xì)化表達(dá)鋼筋、鋼結(jié)構(gòu)和模板等內(nèi)容，驗(yàn)證鋼筋施工的可行性，優(yōu)化節(jié)點(diǎn)連接方案等，出具節(jié)點(diǎn)施工詳圖，對(duì)作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行三維可視化交底[7]，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的順利實(shí)施。

5.6 施工方案模擬及驗(yàn)證

結(jié)構(gòu)施工期間對(duì)跨既有線鋼棧橋和混凝土灌注樁施工等重大方案精細(xì)模擬，建立跨接既有線鋼棧橋模型，對(duì)鋼棧橋的組拼方案進(jìn)行動(dòng)畫模擬，用于方案審查與施工前交底，嚴(yán)格落實(shí)方案要求施工[8]。對(duì)其它一般性方案，實(shí)行100%方案BIM化，提高了方案編制水平，易于工人理解。

5.7 施工部署B(yǎng)IM優(yōu)化

利用BIM模型對(duì)豐臺(tái)站東站房基礎(chǔ)、雨棚基礎(chǔ)、普速站臺(tái)及地下行包通道等多專業(yè)交叉施工進(jìn)行施工優(yōu)化部署，為項(xiàng)目部節(jié)約大量工期，使施工組織更加合理有序。

對(duì)站臺(tái)下空間的利用優(yōu)化，建立每個(gè)站臺(tái)的BIM模型，通過對(duì)中空站臺(tái)的優(yōu)化，使施工現(xiàn)場(chǎng)土方開挖難度降低，結(jié)構(gòu)形式在滿足功能要求的同時(shí)便于施工，大大提高了施工效率，節(jié)省工期。

5.8 二次結(jié)構(gòu)深化設(shè)計(jì)

對(duì)建筑專業(yè)中的砌筑墻體開展深化設(shè)計(jì)，包括構(gòu)造柱、圈梁、水平系梁、過梁等內(nèi)容，將墻體預(yù)留洞口尺寸、標(biāo)高和砌體排磚等出圖標(biāo)注，并將深化砌筑模型導(dǎo)入至輕量化平臺(tái)中，以二維碼形式供管理人員掃碼查看精細(xì)模型。為了快速區(qū)分不同類型墻體，對(duì)墻體類型進(jìn)行分析標(biāo)注，針對(duì)大于4m的高墻單獨(dú)注釋標(biāo)記，方便管理人員快速定位相應(yīng)墻體。為了最大化保證建筑空間，通過BIM可視化手段在管線綜合模型排布基礎(chǔ)上進(jìn)行房間凈高分析，并使用BIM軟件做出凈高分析圖，配合裝飾專業(yè)進(jìn)行吊頂設(shè)計(jì)，保證美觀高效。

圖9 建筑BIM深化

使用BIM方式建立1： 1的樓地面模型透析每一步工藝，再通過軟件工具“一鍵定位”方便現(xiàn)場(chǎng)施工應(yīng)用，建立好鋪裝模型，再通過軟件自身的分析功能，能夠統(tǒng)計(jì)不同類型地面的面積，便于物資提料，有效控制現(xiàn)場(chǎng)材料使用情況。

5.9 機(jī)電BIM 模型深化優(yōu)化

在機(jī)電BIM應(yīng)用上，根據(jù)不同施工階段內(nèi)容對(duì)機(jī)電的要求不同，我們明確了三次管線綜合標(biāo)準(zhǔn)，用于不同階段的施工深化，提高了BIM在機(jī)電安裝應(yīng)用的響應(yīng)能力。

對(duì)機(jī)電管線密集區(qū)域應(yīng)用BIM管線綜合，整體確保有限空間管線合理布局，優(yōu)化管線最終路由，保證現(xiàn)場(chǎng)施工順利[9]。以BIM模型管理機(jī)電預(yù)留點(diǎn)位，做到不落一處的閉合管理。

圖10 管線綜合結(jié)果

針對(duì)土建風(fēng)道變更為機(jī)電管線風(fēng)道，通過優(yōu)化風(fēng)道空間位置，明確合理尺寸，解決了土建施工困難的難題。針對(duì)10m層下吊平臺(tái)內(nèi)機(jī)電管線進(jìn)行深化，在原有標(biāo)高基礎(chǔ)上抬高30cm，可節(jié)省鋼構(gòu)件3t。

5.10 機(jī)房裝配式施工

在豐臺(tái)站所有機(jī)房和主要管線中應(yīng)用基于BIM預(yù)制裝配式施工技術(shù)[10]，建立所有管線的LOD400深化模型，將模型的管道分段，與管道、風(fēng)管等自動(dòng)加工設(shè)備數(shù)據(jù)接口打通，實(shí)現(xiàn)主要機(jī)電管線、全部機(jī)房管線的工廠內(nèi)后臺(tái)預(yù)制化加工，運(yùn)送至施工場(chǎng)地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝?？梢杂行p少現(xiàn)場(chǎng)的切割、焊接作業(yè)，提升綠色、文明施工水平，保證安裝質(zhì)量，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，為工程節(jié)約成本，節(jié)省工期。

6 BIM與智能設(shè)備結(jié)合應(yīng)用

6.1 BIM+三維掃描儀應(yīng)用

考慮豐臺(tái)站工程施工工期緊張、工程場(chǎng)地占地面積大、整體土方開挖與內(nèi)倒量大、工程鋼結(jié)構(gòu)總量大、單根鋼柱尺寸界面大及拼裝焊接難度高等特點(diǎn)，同時(shí)因?yàn)槭┕そM織安排，需兩階段將鋼結(jié)構(gòu)柱由-13.3m施工至20m層，軌道間豎向構(gòu)件偏差要求高等難點(diǎn)，計(jì)劃應(yīng)用BIM+三維掃描儀用于現(xiàn)場(chǎng)土方量開挖測(cè)算、鋼結(jié)構(gòu)虛擬預(yù)拼裝、鋼結(jié)構(gòu)實(shí)體安裝質(zhì)量驗(yàn)收、安裝預(yù)制化基礎(chǔ)環(huán)境采集等。實(shí)現(xiàn)基于理論模型與實(shí)際模型的差值對(duì)比分析，計(jì)算空間實(shí)體工程量，精準(zhǔn)校驗(yàn)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量偏差，以虛擬環(huán)境的預(yù)拼裝代替物理環(huán)境的預(yù)拼裝，提高施工質(zhì)量，加快施工效率，節(jié)約施工成本等。

圖11 三維掃描儀應(yīng)用

6.2 BIM+放線機(jī)器人應(yīng)用

在豐臺(tái)站站房工程施工中利用BIM技術(shù)與智能機(jī)器人集成應(yīng)用，通過對(duì)軟件、硬件進(jìn)行整合，放線機(jī)器人是通過平板電腦選取BIM模型中所需放樣點(diǎn)，指揮機(jī)器人發(fā)射紅外激光自動(dòng)照準(zhǔn)現(xiàn)實(shí)點(diǎn)位。

6.3 BIM+3D打印機(jī)應(yīng)用

通過3D打印機(jī)將模型進(jìn)行縮放比例打印，將打印出來的模型在交底會(huì)進(jìn)行展示，同時(shí)，與技術(shù)人員針對(duì)模型進(jìn)行施工工藝的討論，幫助施工作業(yè)人員充分理解施工完成后的節(jié)點(diǎn)形式，加快作業(yè)人員對(duì)施工工藝的熟悉。通過3D打印機(jī)，在一定程度上節(jié)約實(shí)際樣板所需要的材料和人工費(fèi)用，優(yōu)化施工工藝，合理調(diào)整施工作業(yè)流程。

7 效益分析

7.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

自豐臺(tái)站開展施工BIM應(yīng)用以來取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在BIM創(chuàng)新應(yīng)用中，通過云計(jì)算中心建設(shè)減少重復(fù)布線、重復(fù)購(gòu)置硬件等費(fèi)用50余萬(wàn)元?；谘邪l(fā)的鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺(tái)，通過對(duì)構(gòu)件的物流管理和現(xiàn)場(chǎng)堆場(chǎng)管理，減少現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件占地面積，節(jié)約租費(fèi)700萬(wàn)元，充分介入構(gòu)件的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在配備了基于BIM的自動(dòng)套料軟件后，整體提高原材料利用率1個(gè)百分點(diǎn)，單獨(dú)鋼板原材料和切割能源節(jié)約成本1 000萬(wàn)元，并且在推進(jìn)基于云、大、智、物、移等智慧工地建設(shè)過程中，采用智能系統(tǒng)和設(shè)備輔助人工管理操作，減少人員投入約200萬(wàn)元，在保證安全的前提下提高塔吊等吊裝設(shè)備滿載運(yùn)行效率，減少設(shè)備租賃費(fèi)用70萬(wàn)元。

在BIM技術(shù)綜合應(yīng)用過程中，通過對(duì)站房專業(yè)的建模與深化，提前發(fā)現(xiàn)并解決各類有可能傳導(dǎo)至施工中的問題480余項(xiàng)，減少實(shí)際施工返工損失400余萬(wàn)元，并在深化BIM模型的基礎(chǔ)上開展節(jié)點(diǎn)優(yōu)化和施工組織優(yōu)化，節(jié)省材料和人工成本185萬(wàn)。采用放線機(jī)器人、三維掃描儀等加快放線效率，節(jié)省人工投入30萬(wàn)元。

7.2 社會(huì)效益分析

通過全方位應(yīng)用BIM技術(shù)，豎立了央企在建筑業(yè)不斷變化浪潮中永爭(zhēng)潮頭的良好形象，為新時(shí)代下施工總包企業(yè)如何構(gòu)建基于BIM的信息化平臺(tái)提供了路線參考，開創(chuàng)了融合、集成創(chuàng)新發(fā)展的新模式，建設(shè)過程中得到了國(guó)鐵集團(tuán)、北京市各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可，以及央視、北京日?qǐng)?bào)等媒體廣泛宣傳和報(bào)道，有力地提升了企業(yè)的社會(huì)影響力。

8 總結(jié)

豐臺(tái)站基于BIM+GIS的鋼結(jié)構(gòu)全生命周期管理平臺(tái)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和成果，為新時(shí)代下施工總包企業(yè)如何構(gòu)建基于BIM的信息化平臺(tái)提供了路線參考； 豐臺(tái)站的BIM技術(shù)應(yīng)用，尤其是圖紙會(huì)審報(bào)告、復(fù)雜節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、以及BIM+智能化設(shè)備結(jié)合應(yīng)用，極大地提高了工程的建造質(zhì)量，不僅取得一定的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，更加樹立了央企的良好形象，對(duì)于推動(dòng)相關(guān)行業(yè)不斷發(fā)展有很大的示范引領(lǐng)作用。