BIM技術(shù)在高鐵站房施工中的綜合應(yīng)用

摘要：隨著高鐵的快速發(fā)展，建筑的日益增加，高鐵站房的建設(shè)需求日益增加。高鐵站房工程所涉及的專業(yè)多，施工難度大，工序復(fù)雜，利用BIM技術(shù)將高鐵站房建設(shè)通過BIM平臺構(gòu)建完整的施工流程預(yù)演，有助于協(xié)同施工各專業(yè)之間的信息溝通，提升建設(shè)速度與建筑質(zhì)量，有利于施工人員把握施工的進(jìn)程與控制，進(jìn)一步提高高鐵站房的信息化管理水平。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；包銀高鐵站房建設(shè)；應(yīng)用；施工；監(jiān)理

0" "引言

我國的高鐵事業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，人們對高鐵站房的施工質(zhì)量要求也在不斷提高。將BIM技術(shù)應(yīng)用在高鐵站房施工中，有利于進(jìn)一步提升施工人員對工程建設(shè)進(jìn)度的控制力度，讓高鐵站房更加符合質(zhì)量要求，讓管理智能化、信息化水平更高。

BIM技術(shù)將各階段進(jìn)行融合，將施工圖紙、施工進(jìn)度、施工模式、運(yùn)營維護(hù)等通過系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化組合，以三維立體模型的方式呈現(xiàn)出來，為施工人員提供了高效、智能的建筑環(huán)境，有利于最大限度地節(jié)約能源，提高建筑的施工質(zhì)量，使施工更加綠色環(huán)保、智能。

1" "BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)全稱Building information modeling ，即建筑信息模型。它是在現(xiàn)如今二維技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的多維信息技術(shù)，能夠?qū)⒔ㄖ镆匀S幾何的形狀表現(xiàn)出來，將建筑構(gòu)建的材料價格以及建造進(jìn)程等信息進(jìn)行整合，通過數(shù)字來模擬傳遞。

BIM的三維信息模型，可以將二維的平面圖紙變成三維的立體模型。在建筑中，可以將設(shè)計、建造、運(yùn)營等通過可視化來幫助人員進(jìn)行協(xié)調(diào)、溝通和決策。除此之外，BIM技術(shù)的推廣還有利于縮短建筑項目的工期，加快建筑業(yè)的科技進(jìn)步速度，同時還能提高建筑的質(zhì)量以及完工效率，在一定程度上有利于節(jié)省能源，減少施工中存在的誤差，讓施工能夠變得更加順利便捷，有助于提高建筑的施工質(zhì)量、安全性。

2" "BIM技術(shù)優(yōu)勢

BIM技術(shù)使得高鐵站房建設(shè)實現(xiàn)了可視化，所見即所得。施工人員可預(yù)先通過BIM技術(shù)仿真建筑得到結(jié)果，然后根據(jù)模擬出的三維立體圖，對所使用的材料數(shù)量、單價物料等進(jìn)行模擬設(shè)計，在實際建筑前避免出現(xiàn)各類問題。比如建筑空間優(yōu)化使用，建筑規(guī)模是否符合要求等，可以通過預(yù)先模擬，發(fā)現(xiàn)施工中所面臨的漏洞以及材料短缺等問題。業(yè)主的要求可根據(jù)BIM技術(shù)進(jìn)行事先模擬，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，找到更為精準(zhǔn)的解決方案，可避免在施工過程中發(fā)生施工事故，并可有效降低施工成本、縮短施工的時間。

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可使工程造價得到更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，有利于提高施工效率。在BIM技術(shù)沒有出現(xiàn)之前，傳統(tǒng)的工程造價由造價員根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行工程量的計算。這種方法存在很多問題，比如工程量大、計算復(fù)雜、費(fèi)時多、材料價格波動造成計算數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致造價環(huán)節(jié)脫離控制，使項目各個環(huán)節(jié)之間無法進(jìn)行有效溝通。

BIM技術(shù)的實施有利于提升工程造價的精準(zhǔn)度，讓工程造價具有可控性，對提升施工人員的工作效率有很大幫助。應(yīng)用BIM技術(shù)實現(xiàn)有效的溝通協(xié)調(diào)，既節(jié)省了人力，又提高了工程造價的精準(zhǔn)度，能夠?qū)⑹┕こ杀究刂圃谧钚》秶鷥?nèi)，幫助施工單位獲得更大的利潤。

3" "BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1" " 三維立體空間布局

在實際項目施工中，常出現(xiàn)工期緊急、需同步進(jìn)行的項目繁多以及場地布置較為繁瑣等問題，為了合理規(guī)劃場地并兼顧運(yùn)輸，可以利用BIM技術(shù)對于施工場地進(jìn)行三維布置，對施工場地中的塔機(jī)運(yùn)動、材料放置、運(yùn)輸?shù)葐栴}進(jìn)行虛擬模擬，這樣就能對潛藏的問題提前發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理。在實際施工過程之中，根據(jù)現(xiàn)場實際進(jìn)度與情況等進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化處理，可使施工過程更科學(xué)高效[1]。

3.2" " 圖紙會審與碰撞檢測

應(yīng)用BIM技術(shù)，可完成圖紙評審和碰撞監(jiān)測等工作。實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)在該臺賬中有80多個圖紙問題。再利用碰撞探測方法，找出由于二維設(shè)計缺陷而不能識別的“錯漏碰缺”和缺陷，并編制測試報告。通過與施工單位以及設(shè)計單位進(jìn)行溝通，能有效地減少設(shè)計過程之中的錯誤，將圖紙的審核提升到一個新的高度。在進(jìn)行工程建設(shè)之前，要先確定最佳的方案，以盡量減少由于圖紙出現(xiàn)問題而影響工程進(jìn)度。

3.3" " 機(jī)電管線及支吊架深化設(shè)計

在開始進(jìn)行機(jī)電等設(shè)施地安裝之前，先建立給排水、暖通的BIM模型，將其與結(jié)構(gòu)、建筑等進(jìn)行協(xié)調(diào)分析、碰撞檢測等，并將審核結(jié)果利用圖紙進(jìn)行匯總、修正。在此過程之中，同步進(jìn)行結(jié)構(gòu)避讓、預(yù)留洞等問題的預(yù)防，防止出現(xiàn)管線碰撞、排布不合理這類問題[2]。機(jī)電一體化和支架的深化設(shè)計流程如下：

提前警告管道發(fā)生嚴(yán)重碰撞和凈高度不足的部位。對于機(jī)電設(shè)備不能安裝或凈高度不夠的部位，及時向設(shè)計部門提出改進(jìn)意見，以便進(jìn)一步實施。擬定一個初步計劃，全面分析管道和精裝的細(xì)節(jié)部件，例如輕鋼龍骨，吊桿，燈具等，并進(jìn)行整體的管道布置。

對方案的評價進(jìn)行審核，并對模型進(jìn)行修正。將現(xiàn)場的條件和模型結(jié)合起來，指導(dǎo)施工，使兩者相輔相成，確保最后的結(jié)果。建立交換觀點和資料的交流平臺，利用電子郵件等即時通訊方式收集業(yè)主、設(shè)計、施工單位的意見，并將其上傳到平臺進(jìn)行匯總。然后進(jìn)行協(xié)調(diào)，通過對 BIM技術(shù)的重新審查，最終得出如下方案：①管道布局的優(yōu)化；②對強(qiáng)電橋架尺寸的調(diào)整；③對管道的規(guī)格進(jìn)行規(guī)范；④把走廊上的一些管線搬到室內(nèi)。

確定最后的計劃，并對機(jī)電深化的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，根據(jù) BIM圖進(jìn)行現(xiàn)場施工，并不斷推動管道的優(yōu)化，使模型符合實際，取得預(yù)期的結(jié)果。

3.4" " 工程量提取

利用 BIM的自動統(tǒng)計部件，快速地抽取需要的工程量，可提高工程造價的精確性，有效節(jié)省計算工作量，提高設(shè)計階段的工作效率?？蓪σ蛟O(shè)計變化引起的費(fèi)用變動進(jìn)行及時的評估，從而實現(xiàn)對費(fèi)用進(jìn)行有效的控制。將模型工程量與實際用量進(jìn)行比較，找出誤差，找出潛在問題，有利于減少物料損失，降低成本，使工程不在沒有必要的地方產(chǎn)生開支。

3.5" " 施工方案模擬與可視化交底

利用 BIM技術(shù)對施工進(jìn)行三維建模和施工模擬，能夠?qū)こ讨写嬖诘膯栴}提前發(fā)現(xiàn)并處理，以此對施工方案進(jìn)行優(yōu)化，有利于提高施工質(zhì)量。將模型引入 Navisworks、 Lumion等軟件中，利用動畫模擬等相關(guān)技能，能有效改善現(xiàn)場的工程質(zhì)量。與傳統(tǒng)的二維平面圖相比，三維模型更加直觀，通過動畫仿真施工，使施工過程更加形象、直觀、準(zhǔn)確，可幫助施工人員快速深入地了解施工結(jié)構(gòu)，為施工提供幫助。

3.6" " 施工管理

與各施工單位進(jìn)行全面的交流和協(xié)調(diào)，收集施工資料，搭建數(shù)據(jù)中心。無論企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)、項目經(jīng)理、一般管理人員、施工人員，都可以通過各種途徑獲得有關(guān)項目的信息，從而大大地提高了施工效率。

3.6.1" "技術(shù)控制

在 BIM系統(tǒng)中，預(yù)先將施工組織設(shè)計、施工方案、作業(yè)指導(dǎo)、技術(shù)交底狀況等信息納入 BIM系統(tǒng)，并對施工進(jìn)度進(jìn)行預(yù)警，及時提醒有關(guān)情況，保證施工過程的合理、有序地展開。針對施工中的關(guān)鍵資料、資料，要以 BIM模型為基礎(chǔ)進(jìn)行連結(jié)，便于管理者迅速查找資料。將其與變更有關(guān)的資料、資料等進(jìn)行匯總、整理，供日后的變更管理參考。其所形成資料的信息化管理模式，提高了資料的完整性與可信度[3]。

3.6.2" "進(jìn)度管理

通過對工程實體模型和項目進(jìn)度規(guī)劃的自動聯(lián)系，使傳統(tǒng)的二維項目進(jìn)度規(guī)劃，通過建筑動畫的形式呈現(xiàn)出來，便于管理者對項目實施方案的可行性進(jìn)行論證。利用 BIM虛擬仿真技術(shù)對工程現(xiàn)場進(jìn)行4D模擬，直觀地了解工程的實時形象進(jìn)度，可實現(xiàn)對工程進(jìn)度的精確把控。

在此基礎(chǔ)上，利用進(jìn)度管理平臺的預(yù)警功能，對工程進(jìn)度進(jìn)行實時對比分析，找出影響工程進(jìn)度的問題，并針對其存在的問題及時調(diào)整人力、材、機(jī)等資源，調(diào)整施工計劃，協(xié)調(diào)施工各方，可以達(dá)到合理控制和優(yōu)化工程進(jìn)度的效果。

4" "工程概況

新建包銀高速鐵路銀川至惠農(nóng)段位于寧夏回族自治區(qū)石嘴山市、銀川市境內(nèi)，線路北起石嘴山市惠農(nóng)區(qū)，經(jīng)石嘴山市大武口區(qū)、平羅縣，自沙湖景區(qū)西側(cè)約2.6km處通過，沿包蘭鐵路東側(cè)南行經(jīng)賀蘭縣，接入在建銀西高鐵銀川站高速場。線路建筑長度99.01km，包括新建惠農(nóng)南站站房5926m2、石嘴山南站站房7984.9m2、沙湖站站房2998.8m2及相關(guān)配套工程。工程地基與基礎(chǔ)及鋼結(jié)構(gòu)工程為工期控制性工程。

5" "工程難點

5.1" " 用地緊張

在包銀高鐵站房的建設(shè)中，由于站前工程、地方市政工程多個平臺同步進(jìn)行工作，場地共用，各種工序交叉，工作面疊加，不同工種作業(yè)既相互獨立又彼此相連，導(dǎo)致建設(shè)場地緊張。

5.2" " 設(shè)計復(fù)雜

包銀鐵路沙湖站地處寧夏沙湖生態(tài)旅游區(qū)，為了使站房工程與旅游景區(qū)融為一體，沙湖站的設(shè)計造型復(fù)雜、專業(yè)性強(qiáng)，要建設(shè)通信、電力、消防、票務(wù)等各個專業(yè)的站點。各個專業(yè)所涉及的水暖電路應(yīng)該提前避讓，對于提前策劃難度較大，為了工序施工作業(yè)順利進(jìn)行，就要合理設(shè)計安排各專業(yè)之間的安裝順序、技術(shù)要求等，避免互相影響而導(dǎo)致返工。BIM技術(shù)在施工中的運(yùn)用，較好地解決設(shè)計、施工過程的銜接，為施工提供了技術(shù)支持。

5.3" " 溝通不便

高鐵站房的建設(shè)參與人員眾多，參建方多，管理層多，在施工建設(shè)時涵蓋設(shè)計、監(jiān)理、指揮部、項目部、工程管理部、架子隊等七個管理層級，每一層又存在多個平行部門。部門過多導(dǎo)致部門之間的信息傳遞不及時，從而耽誤工程，并且部門與部門之間缺乏溝通，導(dǎo)致各個部門之間溝通不暢，信息傳遞不及時，給高鐵站房建設(shè)增加了難度，使得施工無法順利開展。

6" "創(chuàng)新示范成果

6.1" " 圖紙會審及碰撞檢測

建立BIM三維立體模型，根據(jù)圖紙數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，有利于對圖紙進(jìn)行審查。在深化模擬的過程中，有利于通過信息的碰撞找出存在的問題，查找出二維圖紙上無法發(fā)現(xiàn)的弊端，并及時形成檢測報告。針對立體模型，讓各個部門可以進(jìn)行可視化溝通，能夠降低各個部門之間溝通難度，提高各部門之間溝通效率。部門與部門之間的溝通問題得到解決，不僅信息就能夠及時傳遞，并且還能提高圖紙審核的精準(zhǔn)度和水平，有利于在施工之前制定好最佳解決方案，避免因圖紙問題而影響施工進(jìn)度[4]。

6.2" " 機(jī)電管線及支吊架深化設(shè)計

在高鐵站房實施建設(shè)之前，要根據(jù)BIM技術(shù)模擬出的三維立體模型，建立排水、供暖、電器等專業(yè)的BIM模型，并與其他專業(yè)進(jìn)行碰撞分析。同時完成圖紙的問題匯總、錯誤修正，考慮后續(xù)留出預(yù)留的地方，以避免管線碰撞、排布不合理等問題的發(fā)生。

6.3" " 工程量提取

根據(jù)BIM軟件所構(gòu)造出的建筑模擬圖，基于 BIM模型的深度分析，可有效地提高工程造價的準(zhǔn)確性。這樣不僅有利于加快施工進(jìn)度、及時做出設(shè)計變更，而且可對造價的變動進(jìn)行評估，有效控制費(fèi)用支出。比較模型工程量，找出偏差，可從根源上節(jié)省材料、降低成本。

6.4" " 施工方案模擬

施工方案模擬是基于BIM技術(shù)進(jìn)行的三維立體模擬。它將工程各部分進(jìn)行可視化，可以提前發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的問題，有利于優(yōu)化施工方案，提高施工質(zhì)量。除此之外，還有利于施工、監(jiān)理、設(shè)計、業(yè)主各單位人員進(jìn)行溝通交流，可以使設(shè)計方的設(shè)計意圖以及工程之中的相關(guān)細(xì)節(jié)更容易理解，從而減少了因?qū)κ┕し桨傅鹊睦斫馄疃a(chǎn)生分歧。

6.5" " 施工管理

項目的各方參與人員應(yīng)對項目的各方面進(jìn)行有效溝通，相關(guān)的重要數(shù)據(jù)需及時匯總處理，并建立數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)中心公開開放給各領(lǐng)導(dǎo)，讓各領(lǐng)導(dǎo)能夠通過相關(guān)途徑獲得工程的直接信息，以利于提高施工效率。

7" "結(jié)語

包銀鐵路站房工程施工中， BIM技術(shù)與大型高鐵站房施工相結(jié)合，能夠?qū)⒋笮透哞F站房施工建設(shè)通過三維模型實現(xiàn)可視化，并將圖紙會審過程進(jìn)行簡化，對提高施工過程中的溝通效率有很大作用，有利于讓施工更加快捷、高效，給高鐵站房的施工建設(shè)提供了技術(shù)保障。施工過程信息化與智能化，有效降低了施工綜合成本，顯著提高了工程的經(jīng)濟(jì)效益。

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