鄭萬高鐵南陽南站站房項(xiàng)目BIM綜合應(yīng)用

路勇

（鄭萬鐵路客運(yùn)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(shí)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(yùn)通道，兼顧沿線城際及旅游客流運(yùn)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(tái)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(shí)施工，鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)面無法及時(shí)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(xiàng)目運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理；業(yè)主對(duì)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(yùn)營維護(hù)。

2 BIM組織策劃

2.1 應(yīng)用目標(biāo)

該項(xiàng)目通過“BIM+GIS+逆向建模”綜合應(yīng)用、深化設(shè)計(jì)、廣聯(lián)達(dá)BIM 5D、VR等技術(shù)，依托物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)等信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)。將“物聯(lián)網(wǎng)+”的理念與工程項(xiàng)目實(shí)施過程中的進(jìn)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(shí)施流程

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立：基于項(xiàng)目特點(diǎn)與施工重難點(diǎn)確定BIM應(yīng)用目標(biāo)，成立專業(yè)BIM組織管理團(tuán)隊(duì)，編制可實(shí)施性BIM實(shí)施方案，過程中通過PDCA進(jìn)行工作推進(jìn)。

過程應(yīng)用：施工過程中基于BIM模型進(jìn)行多專業(yè)深化設(shè)計(jì)，解決施工復(fù)雜、專業(yè)交叉區(qū)域排布問題?；谳p量化BIM平臺(tái)，智慧工地管理平臺(tái)對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行全方位數(shù)字化管理。團(tuán)隊(duì)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(hù)多專業(yè)，共計(jì)40余名專業(yè)工程師參與項(xiàng)目建設(shè)，多專業(yè)協(xié)同實(shí)施，多角度運(yùn)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(yùn)維維護(hù)。

2.3 實(shí)施內(nèi)容

綜合考慮從深化設(shè)計(jì)、方案模擬、技術(shù)交底、推演吊裝計(jì)劃、測量定位及獨(dú)立開發(fā)精工BIM項(xiàng)目管理平臺(tái)等方面進(jìn)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(jìn)行項(xiàng)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(shí)間上實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在與未來的結(jié)合，從空間上實(shí)現(xiàn)局部與整體的結(jié)合，從數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)不同精度的集成。采用無人機(jī)巡檢，3種技術(shù)的結(jié)合可更體現(xiàn)出模型的真實(shí)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(xiàng)目BIM實(shí)施基礎(chǔ)工作，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)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(jì)

通過Tekla深化設(shè)計(jì)軟件和Midas Gen有限元分析軟件對(duì)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(jì)算分析，保證被提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)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(jī)電安裝

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

（2）機(jī)電模型通過Navisworks軟件碰撞檢測后，將碰撞報(bào)告導(dǎo)出并對(duì)碰撞定位、間距、構(gòu)件等信息逐個(gè)排查和優(yōu)化，對(duì)各專業(yè)模型進(jìn)行整合和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（3）通過軟件對(duì)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(cuò)誤下料及返工造成的材料損耗。

3.5 機(jī)房管線安裝

依據(jù)設(shè)計(jì)院圖紙，BIM工程師對(duì)水泵房、風(fēng)機(jī)房、冷凍機(jī)房、管井等位置進(jìn)行碰撞檢測，優(yōu)化排布［1］。根據(jù)碰撞報(bào)告，對(duì)機(jī)房管線二次深化設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)

（1）基于BIM模型算量，多專業(yè)共用模型，數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)集成和傳遞，實(shí)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(jìn)行可視化的模板腳手架設(shè)計(jì)。依據(jù)規(guī)范自動(dòng)提供安全性計(jì)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(xiàng)目搭建了外架模型，并導(dǎo)出用料統(tǒng)計(jì)表作為物資計(jì)劃采購量。

3.7 鄭萬高鐵站房建設(shè)信息化平臺(tái)

為更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場的管控，自主研發(fā)信息化施工管理平臺(tái)（見圖7）。針對(duì)業(yè)主對(duì)標(biāo)段整體進(jìn)度管控需求以及項(xiàng)目部實(shí)現(xiàn)過程管理需求，研發(fā)模型輕量化查看、進(jìn)度填報(bào)、施工日志上報(bào)、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(tái)

3.8 廣聯(lián)達(dá)BIM 5D平臺(tái)

使用廣聯(lián)達(dá)BIM 5D平臺(tái)統(tǒng)一對(duì)現(xiàn)場施工的質(zhì)量安全、進(jìn)度管理、新資料云協(xié)同、移動(dòng)端應(yīng)用、排磚設(shè)計(jì)等進(jìn)行綜合管理。

（1）質(zhì)量安全管理：質(zhì)量安全員在進(jìn)行現(xiàn)場巡檢或作業(yè)時(shí)，通過手機(jī)移動(dòng)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(jìn)度管理：利用BIM 5D平臺(tái)進(jìn)行現(xiàn)場總進(jìn)度管理。

（3）新資料云協(xié)同。

（4）移動(dòng)端應(yīng)用：現(xiàn)場人員可以隨時(shí)進(jìn)行項(xiàng)目資料、項(xiàng)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(jì)：在一定程度上解決了二次結(jié)構(gòu)排布過程中材料浪費(fèi)、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(shí)也加強(qiáng)了參見各方的溝通，快速實(shí)現(xiàn)材質(zhì)切換、方案比選，實(shí)現(xiàn)了工程施工全過程可視化及站房運(yùn)營的沉浸式體驗(yàn)（見圖8）。

圖8 VR虛擬樣板間

3.10 智慧工地管理平臺(tái)

對(duì)項(xiàng)目既有智慧工地軟硬件進(jìn)行系統(tǒng)集成。研發(fā)九大管理系統(tǒng)［7-8］，實(shí)現(xiàn)智慧工地管理實(shí)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(xiàng)目施工階段的應(yīng)用，針對(duì)多方協(xié)同工作、深化設(shè)計(jì)、實(shí)景建模、VR、信息化平臺(tái)、智慧工地管理等方面進(jìn)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?；贐IM模型優(yōu)化施工圖紙及施工工藝，節(jié)省大量圖紙審查時(shí)間，發(fā)現(xiàn)并提前解決各類圖紙錯(cuò)、漏、碰、缺等問題，提高與設(shè)計(jì)單位的溝通效率，大大減少施工過程中由于設(shè)計(jì)變更而帶來的工期延誤。