BIM技術在高速鐵路朝凌站房工程成本管理中的應用

王禹

（中鐵九局集團第四工程有限公司，遼寧沈陽 110000）

0 引言

隨著高速鐵路建設的不斷發展，高速鐵路站房的建設速度越來越快。例如，盤營高鐵站房工程用時3年，沈丹高鐵站房工程和朝凌高鐵聯絡線站房工程僅用時1 年6 個月。高鐵建設速度提升的同時，工程質量也不斷提升，但成本管理難度也隨之增大。工程進度、質量和成本之間存在對立統一的關系?？s短工期會增加成本，想要節約成本則必須采取減少施工范圍或者延長施工時間等措施，但過度延長施工時間反而會增加成本，因此需要找到二者之間的平衡點。

為此，需要積極拓展BIM 與新技術、新工藝、新材料、新設備的有機融合，使BIM 技術真正成為支撐項目高效運行、提高經濟效益的有效手段，以有效提高高速鐵路建設效率和質量，同時控制成本。

1 通過BIM 技術提升項目協同能力

朝凌站房錦州北站的施工內容包括建筑、結構、室內外裝修、建筑電氣、室內外給排水系統、建筑暖通、電梯土建及裝修、消防系統、建筑智能化、建筑節能等。施工前采用Revit 軟件進行土建、結構及機電的建模，實現數據的同時更新，并創建協同工作平臺，實現各專業人員協同工作。當土建建模人員對模型進行修改或更新時，其他專業的人員可以在工作平臺上實時獲取工程變化情況，從而能及時發現設計的錯誤或模型的沖突之處，使圖紙會審變得更加容易。消防專業的管線碰撞問題及形成的圖紙會審記錄如圖1 所示，給水專業的管線碰撞問題及形成的圖紙會審記錄如圖2所示。

圖1 消防專業圖紙會審記錄

圖2 給水專業圖紙會審記錄

根據圖紙會審的內容，與設計單元進行溝通，對于較為嚴重的碰撞及設計缺陷，尤其是機電管線綜合部分，可請設計單位考慮給予變更設計。對于設計表述不清和輕度碰撞干擾的構件，可請設計單位給予對應問題的清晰解答，并對輕度碰撞干擾給予適當調整的指導性建議。這樣能夠提升工作效率及準確性，同樣的工作使用更少的管理人員，在更短的時間內完成，能有效降低人員開支，節省管理費用。

2 模擬施工及碰撞檢查，及早進行設計變更

該項目采用Revit 建立BIM 模型，并通過Navisworks 軟件實現對項目各專業的碰撞檢查、整體施工模擬、整體進度模擬等工作。在建模過程中，本著百分之百還原設計圖紙的原則，對于發現的構件信息或位置表達不清的問題進行及時記錄。建模完成后，進行工程量的初次統計，并應用軟件中的工程報表工具自動生成工程數量表。之后，將統計的工程量與圖紙設計工程量逐項核對，并對對應項目的量差進行記錄，以便進行成本分析與控制。

2.1 碰撞檢查

對朝凌站房錦州北站工程的建筑、結構、室內外裝修、建筑電氣、室內外給排水系統、建筑暖通、電梯土建及裝修、消防系統、建筑智能化、建筑節能等各專業進行碰撞檢查，共計發生碰撞問題12824 項。

建筑與結構的碰撞問題最為典型，主要出現在建筑專業中砌筑的造型與結構混凝土之間。如果結構混凝土澆筑后才發現此類問題，處理起來將較為困難，因此需要及早發現問題，并聯系設計單位進行合理優化。結構與給排水系統、消防系統的碰撞問題主要體現在管線位置上，因此在結構主體施工過程中，需要提前埋設套管。站房管道的直徑較大，有DN50、DN75、DN100、DN150、DN200 等幾種管徑，管線位置一般設置在梁下或者板下。管道位置布置圖見圖3。如果套管位置留置錯誤，對后期管線的路由將產生巨大影響，路由的長短會影響工程的成本。建筑與給排水系統、消防系統的碰撞問題主要體現在管線路由對裝飾裝修的影響上。管線大多設置在梁板下方、墻角等處。如果梁下的管線過多，會影響吊頂的高度；墻角的管線過多，會影響裝飾的美觀性；衛生器具的安裝位置也會對建筑裝飾產生影響，衛生間裝修及衛生器具布置圖見圖4。

圖3 管道位置布置圖

如果在前期沒有規劃，后期需要返工，將極大地增加成本。因此，需要及早發現問題，并與設計單位聯系進行變更設計，以提早對風險變更費用的使用做出安排，以免影響二次經營策略，影響工程效益。

圖4 衛生間裝修及 衛生器具布置圖

2.2 施工模擬

朝凌站房錦州北站站房屋面為球形網架鋼結構，網格單元主要為斜放四角錐網架，典型網格尺寸為2.9m×3m，網架厚度為3.008～3.014m。

采用BIM 技術進行施工模擬，模擬鋼結構拼裝場地，該場地用于鋼結構拼裝、試拼裝過程中各類材料堆放和設備停放。錦州北站材料堆放區布置如圖5 所示。在建模及節點深化過程中，采用TEKLA 軟件，提取定位坐標等相關參數，以確保在鋼構件拼裝到安裝的過程中，主要桿件的應力應變得到監測，從而確保網架拼裝及安裝的質量。

圖5 錦州北站材料堆放區布置圖

在鋼結構施工階段，基于BIM 三維模型進行動態受力分析，采用塔吊進行網架構件的垂直運輸。在保證流水施工、安全及質量的前提下，選擇最佳成品堆放點，減少整個過程可能發生的問題，并改進場地與工作流程規劃。對吊裝方案進行動態模擬，比選最經濟合理的施工方案，有助于施工成本的控制。

2.3 進度模擬

朝凌站房錦州北站采用BIM 進度模擬進行施工計劃演示，直觀展示整個站房施工過程。這種方法可以在某個階段提前查看工程完成情況及資源利用情況，并與現場實際進度情況進行對比，及時進行對比分析。通過比較已完工程預算費用與計劃工作預算費用，可以計算出進度偏差。通過比較已完成工作預算費用與已完成工作實際費用，可以計算出費用偏差。這些數據可以幫助及時調整流水強度和資源配置計劃，進行糾偏。發現偏差并糾正是一個動態的過程，屬于被動成本控制。為了減少偏差，必須主動采取控制措施，從組織、技術、經濟等多方面采取措施。采用技術與經濟相結合的手段，將控制成本的觀念滲透到各項施工技術措施之中，可以保證施工進度。

2.4 可視化技術交底與專項施工方案仿真模擬

朝凌站房工程施工過程采用BIM 技術交底進行信息可視化表達。應用BIM 模型和仿真演示，實現構件安裝及施工工藝的可視化，幫助施工人員準確了解技術及安全要點難點。同時，將該工程所用到的工藝工法建成BIM 模型，并將做好的工藝、工法視頻交底鑲嵌到BIM 模型中，技術人員既可以看到三維的工藝、工法詳細構造，也可看到詳細的視頻交底，進而提高工藝、工法交底質量。

在專項方案設計論證階段，針對該工程危險性較大分部分項采用BIM 技術進行方案優化和論證，如基坑開挖、支撐體系搭設及拆除、模板工程等。通過BIM 模擬論證發現方案設計缺陷，進而采取相應優化措施，使工序排擺和工藝設計達到最優化，提高方案可行性及安全性。根據最優方案及措施進行成本分析等工作，使成本可控。

2.5 臨時工程規劃

朝凌站房工程施工場地有限，施工場地的合理布置有一定的難度。傳統的二維平面布置只能展示各個功能區域的位置關系，對整個施工場地中的機械設備作業、便道布置和材料存放場地等不能在空間上直觀表達，容易出現場地布置盲區，造成返工現象。

為解決這一問題，現場采用無人機航拍技術進行地形地貌數據采集工作。數據經過處理后，導入建模軟件，實現基于原地貌模型的三維場地布置設計。這種方法可以詳細反映現場各功能區布置的詳細情況，對臨時工程成本進行分析、優化，可使臨時工程方案達到最優。

3 深化設計與變更成本管理

朝凌站房錦州北站裝飾裝修工程深化設計采用BIM 技術，主要是幕墻及吊頂的深化設計。

3.1 幕墻工程深化設計

朝凌站房錦州北站的幕墻采用玻璃幕墻形式。幕墻工程施工時將與外墻砌體、鋼結構安裝施工、地面施工、室內吊頂裝修、隔墻裝修以及水電的穿墻管道施工等發生交叉作業。由于幕墻結構比較復雜，質量要求高，從設計到施工，整體難度大、要求高。

為了解決這些問題，項目采用犀牛軟件進行幕墻工程建模，采用點式玻璃幕墻安裝，龍骨采用鋼龍骨，繪制面材外面的平面輪廓及結構邊緣的平面輪廓，并標注兩輪廓在不同位置的間距，繪制不同類型的節點。通過可視化模型，能優化設計方案，做到精準下料，降低材料損耗，實現成本的節約。

3.2 吊頂工程深化設計

朝凌站房錦州北站的站房二層造型處天棚吊頂原設計為鋁條板，候車大廳一層、二層、售票廳、出站廳天棚吊頂原設計為鋁條板吊頂，吊頂天棚原棚面、進出站地道棚面原設計為混凝土面。在項目建模過程中，采用Navisworks 軟件進行建模，發現鋁條板設計整體效果不滿足業主的精品、智能客站建設總要求，因此與設計單位進行溝通，將鋁條板改為鋁單板。在候車大廳一層、二層、售票廳、出站廳天棚吊頂中增加燈槽板及鋁單板回形紋。在二層天棚吊頂中增加了雙曲面弧形鋁單板棚板。同時，相應增加了天棚照明及電力管線等設施。這些變更提升了站房整體效果。為了防止裝飾裝修工程施工后出現返工，在裝飾裝修工程施工前對吊頂進行BIM 建模，一定程度上節約了資源，有效控制了成本。

3.3 變更工程量統計及變更價款的確認

在變更設計階段完成后，需要根據變更內容重新完成BIM 模型的建立。完成模型建立后，需要進行設計工程量的二次統計，并再次與設計圖紙工程量進行核對。確認兩者工程量無較大出入后，將該工程量作為最終的設計工程量。根據最終的設計工程量，采用廣聯達計價軟件快速對變更價款進行確認，以提升工程變更流程的速度。

4 通過BIM 5D 技術有效控制工程成本

朝凌站房工程總合同額為3.2 億元，分為16 個房建單體工程，工程量清單8000 余項內容。傳統的成本歸集方法需要參照施工進度進行大量的成本核算工作，而且存在誤差。每月還需要進行驗工、結算、成本分析等工作，數據統計量龐大，需要配備多名商務人員。但實際施工中商務管理人員不足，數據提供滯后，數據統計的偏差會影響成本動態管理的精確度。

此外，施工進度及資源配置上，定額應消耗材料數量與實際消耗材料數量之間會有偏差，不但影響著物資用量及采購計劃，還影響著勞務隊伍結算的物資超耗扣款。

采用BIM 5D 技術，在站房的成本動態管理中，對站房工程各模塊構件信息進行有機集成，以建筑工程實施階段為要點，將施工進度、施工預算、資源用量、施工成本等進行關聯管理，能提升工程成本動態管理的效率。雖然目前朝凌站房項目上對BIM 5D 技術的利用還不是十分成熟，但BIM 5D 技術對高速鐵路站房項目成本管理有一定的促進作用。

5 結語

朝凌站房項目對BIM 技術的應用，對高速鐵路站房項目的成本管理提供了一些新思路。自中國中鐵推行大商務管理以來，提升項目盈利能力是項目成本管理的重要環節。在BIM 技術逐漸成熟的基礎上，BIM 5D 技術能夠提升成本管理工作效率，降低工程施工中的潛在成本，實現成本的動態監控，可用于高速鐵路站房項目的成本管理。