郑万高铁南阳南站站房项目BIM综合应用

路勇

（郑万铁路客运专线河南有限责任公司，河南郑州 450052）

1 工程概况

新建郑州—万州高铁（简称郑万高铁）是国家郑渝高铁的重要组成部分，同时也是联系华北、华中地区和西南地区的主要高速客运通道，兼顾沿线城际及旅游客流运输，全长785 km。南阳南站位于南阳市宛城区茶庵乡，站房总规模为3台7线，站房建筑面积50 680 m2，雨棚面积16 148 m2。站房长244 m，宽56 m，建筑高度33.6 m（见图1）。

图1 南阳南站正面效果图

南阳南站施工难度为：钢结构体量大，正立面异形V字钢柱工艺复杂，多专业同时施工，钢结构施工作业面无法及时交付；超长、超大混凝土梁板结构温度和徐变裂缝的控制难度大；紧张有限的工期、多专业多工种的交叉作业管理，促使项目运用BIM技术实现精细化的管理；业主对施工单位的BIM模型精度要求较高，竣工BIM模型的交付可直接用于后期运营维护。

2 BIM组织策划

2.1 应用目标

该项目通过“BIM+GIS+逆向建模”综合应用、深化设计、广联达BIM 5D、VR等技术，依托物联网、云平台等信息系统，实现信息互联。将“物联网+”的理念与工程项目实施过程中的进度、安全、质量、技术等管控要素相结合，打造智慧工地，让工地成为“生命体”。

2.2 整体实施流程

基础数据建立：基于项目特点与施工重难点确定BIM应用目标，成立专业BIM组织管理团队，编制可实施性BIM实施方案，过程中通过PDCA进行工作推进。

过程应用：施工过程中基于BIM模型进行多专业深化设计，解决施工复杂、专业交叉区域排布问题。基于轻量化BIM平台，智慧工地管理平台对现场进行全方位数字化管理。团队由多种专业人员组成，主要包括建筑，结构，水、暖、电、站前市政，信息综合保障，信息系统开发及维护多专业，共计40余名专业工程师参与项目建设，多专业协同实施，多角度运用BIM技术。

成果交付：基于基础数据模型与施工过程管理信息，最终形成数字交付成果资料包，方便后期运维维护。

2.3 实施内容

综合考虑从深化设计、方案模拟、技术交底、推演吊装计划、测量定位及独立开发精工BIM项目管理平台等方面进行深入应用。

3 BIM应用技术

3.1“BIM+GIS+倾斜摄影”技术综合应用

BIM技术是指在建设全生命周期中，基于信息模型进行项目全生命周期管理。GIS作为既有建筑的复原，BIM作为拟建建筑的生成，从时间上实现现在与未来的结合，从空间上实现局部与整体的结合，从数据上实现不同精度的集成。采用无人机巡检，3种技术的结合可更体现出模型的真实效果和测绘精度（见图2）。

图2“BIM+GIS+倾斜摄影”技术综合应用

3.2 建模流程

BIM模型建立作为项目BIM实施基础工作，根据项目特点制定BIM建模流程（见图3）。主要模型制作包括建筑、结构、钢结构、水、暖、电等专业。

3.3 钢结构多专业深化设计

通过Tekla深化设计软件和Midas Gen有限元分析软件对被提升结构及支承结构的应力、变形等受力状况计算分析，保证被提升结构强度、刚度的计算结果均满足规范要求，确保在钢结构提升过程中的施工安全。深化模型见图4。

3.4 站房机电安装

（1）使用Dynamo参数化辅助管综优化。针对南阳南站复杂的管线排布，采用Dynamo参数化插件对结构模型的显示效果进行修改，根据梁底标高对梁进行着色（从绿色到红色，代表梁底标高从高到低），有针对性地对结构标高底的位置进行管综优化（见图5）。

（2）机电模型通过Navisworks软件碰撞检测后，将碰撞报告导出并对碰撞定位、间距、构件等信息逐个排查和优化，对各专业模型进行整合和优化设计。

（3）通过软件对管线优化排布后，导出优化后的平面、立面以及剖面图纸指导现场施工，减少现场返工，降低因错误下料及返工造成的材料损耗。

3.5 机房管线安装

依据设计院图纸，BIM工程师对水泵房、风机房、冷冻机房、管井等位置进行碰撞检测，优化排布［1］。根据碰撞报告，对机房管线二次深化设计，在施工前做好设备和管线的优化工作（见图6）。

图3 BIM建模深化设计流程

图4 深化模型

图5 Dynamo参数化辅助管综优化

图6 南阳南站消防水泵房

3.6 基于BIM模型工程量统计

（1）基于BIM模型算量，多专业共用模型，数据可以实现集成和传递，实现一模多用［2］。南阳南站的梁、板、柱的钢筋量误差都在5%以内，柱按钢筋种类的误差也在允许范围之内，满足工程算量要求。

（2）以BIM模型为基础，进行可视化的模板脚手架设计。依据规范自动提供安全性计算，合理性检查，输出三维可视的交底模型，提供材料用量［3］。南阳南站项目搭建了外架模型，并导出用料统计表作为物资计划采购量。

3.7 郑万高铁站房建设信息化平台

为更好地实现对施工现场的管控，自主研发信息化施工管理平台（见图7）。针对业主对标段整体进度管控需求以及项目部实现过程管理需求，研发模型轻量化查看、进度填报、施工日志上报、工程影像记录等功能［4］。

图7 郑万高铁站房建设信息化平台

3.8 广联达BIM 5D平台

使用广联达BIM 5D平台统一对现场施工的质量安全、进度管理、新资料云协同、移动端应用、排砖设计等进行综合管理。

（1）质量安全管理：质量安全员在进行现场巡检或作业时，通过手机移动端将现场问题具体内容及发生位置信息以图片、语音、文字备注等形式记录。

（2）进度管理：利用BIM 5D平台进行现场总进度管理。

（3）新资料云协同。

（4）移动端应用：现场人员可以随时进行项目资料、项目图纸、工程资料、施工工艺工法等文件的查看。

（5） 排砖设计：在一定程度上解决了二次结构排布过程中材料浪费、损耗现象［5-6］。

3.9 VR虚拟样板间

制作VR虚拟样板间，较大程度上节省了选材周期和成本，同时也加强了参见各方的沟通，快速实现材质切换、方案比选，实现了工程施工全过程可视化及站房运营的沉浸式体验（见图8）。

图8 VR虚拟样板间

3.10 智慧工地管理平台

对项目既有智慧工地软硬件进行系统集成。研发九大管理系统［7-8］，实现智慧工地管理实名制管理，使管理者一目了然，方便管理（见图9）。

图9 智慧工地管理系统

4 结束语

BIM技术在郑万高铁南阳南站站房项目施工阶段的应用，针对多方协同工作、深化设计、实景建模、VR、信息化平台、智慧工地管理等方面进行深入探索，在工期、成本、质量及各参与方协调、沟通等方面都取得良好效果。基于BIM模型优化施工图纸及施工工艺，节省大量图纸审查时间，发现并提前解决各类图纸错、漏、碰、缺等问题，提高与设计单位的沟通效率，大大减少施工过程中由于设计变更而带来的工期延误。