BIM技术助力常益长铁路站房工程智慧建造应用实践_占游云.pdf

ANZHUANG2023年第5期42机 电 安 装 Electromechanical Installation占游云 严心军 吴璇 史雅瑞（中铁建工集团有限公司建筑工程研究院 北京 100160）摘 要：本文以常益长铁路站房项目一标项目为例，针对高铁站房的施工重点及难点，从BIM技术基础应用、综合应用、创新应用三个方面介绍了BIM技术助力项目智慧建造的应用实践。为项目施工生产管理降本增效，同时也为新时代高铁站房智慧建造树立了典范。关键词：BIM技术 铁路站房 智慧建造 应用实践中图分类号：TU17文献标识码：B文章编号：1002-3607（2023）05-0042-03BIM技术助力常益长铁路站房工程智慧建造应用实践1 工程概况新建常益长铁路位于湖南省西北部，处在长株潭城市群的常德-益阳-长沙城镇发展轴，是我国规划的“八纵八横”高速铁路的重要组成部分。全线共设5个车站，依次为常德站、汉寿南站、益阳南站、宁乡西站、长沙西站，中铁建工集团承建其中的益阳南站、汉寿南站、宁乡西站三个新建站房项目（见图1）。其中，益阳南站总建筑面积6.2万m2；汉寿南站总建筑面积为2万m2；宁乡西站总建筑面积2万m2。项目工期2021年3月开工，2022年5月竣工，目前益阳南站已经投入运营。办公区、材料加工区、材料堆场、施工道路、大型机械设备、临水临电的布置，使施工总体部署更加科学合理，最大程度提高生产效率。2.1.2 施工进度计划模拟优化项目进度管控尤为关键，在施工过程中，利用BIM技术进行施工进度模拟作为工程进度的形象控制目标。通过无人机、全景相机等设备定期采集各阶段现场实际形象进度信息，与同阶段4D虚拟建造模型进行比对，及时发现偏差并采取合理的应对措施，调整生产作业安排，实现进度的动态管控1。图1 常益长铁路站房一标项目效果图2 BIM技术应用2.1 BIM技术基础应用2.1.1 场布和施工组织模拟优化针对项目工期紧、任务重、各施工单位现场平行交叉作业多、施工组织难度大的特点，采用BIM技术对施工组织进行优化，对各阶段施组平面进行三维建模，优化水平方向和垂直方向的交通组织，立体规划生活区、2.1.3 二次结构深化基于BIM技术在一次结构模型的基础上综合考虑砌筑和构造规范2及装饰预埋要求对二次结构砌筑进行二次结构深化，建立导墙、砌筑墙体、构造柱、圈梁、过梁模型，并且添加相关尺寸、材料、编号信息、出图和交底，同时二次结构深化模型也是后期机电深化的基础模型。2.2 BIM技术综合应用2.2.1 机电问题报告与管线方案优化针对部分结构净空小、机电管线系统多、管综难度大等现状，通过机电管线图模一致建模，反馈原始设计问题；对照控高要求，通过结构净空分析，机电净空优化，找出结构和机电净空最不利点。对管线综合排布不断优化，逐步消除二维设计条件下存在的管线碰撞，净空不足汉寿南常德站益阳南宁乡西长沙西43INSTALLATION2023.5Electromechanical Installation 机 电 安 装等问题；过程中发挥集体智慧，多次与主包、专业分包、设计的反复沟通协调，最终确认了机电主干路由方案。站台层夹层空间VIP候车室，管线较密集，由于业主提前预定了一副5.8m壁画，导致吊顶控制高度在6.0m以上，机电管线要求净空在6.15m以上，此处存在多道框架梁，梁下净空为7.2m，最终通过调整排风管、冷冻水管路由，实现了控高要求。方案优化前后对比见图2。2.2.2 机电管线二次结构预留洞出图根据机电管线优化排布方案及装饰装修深化方案，基于原有结构建筑模型，优化调整构造柱圈梁布置，同时生成二次结构机电管线预留洞图（见图3），避免后期机电安装时边干边剃凿开洞，导致返工和洞口构造不合理等施工质量问题。进行了综合优化和深化出图，机电管综模型与实际完成 效果对比见图4。图2 机电管综方案优化案例1图3 机电预留洞图模型与现实对比2.2.3 机电和机房管线综合优化出图基于机电管线方案，对主干线重要支线，进行机电管综出图，各方复核签字确认用于施工。针对机房区域管线优化，及时索取厂家设备图纸，建立末端机械设备模型，依据设备接口和现场预留洞口，净空要求等，协调各方意见，最终形成机房内机电方案。在机房方案确认后，出具设备基础、排水沟图纸和机房管线综合图。本项目主要针对消防水泵房、冷冻机房和8个空调机房图4 机电管综模型与实际完成效果对比图5 犀牛整体装饰模型2.2.4 钢结构深化本项目钢结构形式复杂，施工难度大。利用Tekla Structures对钢结构进行主次构件建模，利用各节点程序生成钢结构深化设计节点和细部详图，下料清单。既可以作为钢结构施工三维交底出图的基础，又可以作为施工模拟施工荷载分析的基础。2.2.5 精装修优化针对项目立面装饰空间曲面施工难度大等问题，项目利用犀牛和3DS软件对精装修空间曲面装饰方案进行表皮建模（见图5），利用Twinmotion进行渲染表现，优化前优化后优化前优化后ANZHUANG2023年第5期44机 电 安 装 Electromechanical Installation采用Enscape进行漫游展示汇报，辅助精装修方案优化和 确认。2.3 BIM技术创新应用2.3.1 智慧工地管控云平台三个站房距离较远，远程协同管理难度大，为了便于三个站房协调管控，项目应用了集团自主研发的“中铁建工集团智慧工地管控云平台”，平台基于“BIM+GIS”设计思路，综合运用“物联网”“大数据+云计算”“区块链+边缘计算”等前沿技术形成的“感-传-知-用、四位一体”的工程全生命周期管理体系。对接了人员实名制管理、视频监控、塔吊运行监测、大体积混凝土测温、高支模检测、智能安全帽、安全检测等总计7大类、24项应用，涵盖了工程项目管理的人员、机械、物料、生产、技术、质量、安全、绿色施工等方面。实现了对现场“人、机、料、法、环”各生产要素的全方位实时监控与数字化、信息化、智能化管理，有效提升了项目管理水平。2.3.2 钢结构全生命周期管理平台针对项目钢结构形式复杂，全流程追溯管理困难的情况，项目借助自主研发平台钢结构BIM全生命周期平台，对钢结构工程建设全生命周期进行监管。充分运用BIM技术、云技术，打通了数据传递链条，实现了钢结构从设计、深化设计、预制加工、物流运输、现场安装、结构交验的信息无缝传递，做到了钢结构构件及焊缝级别的可追溯性，提升了管理沟通效率，缩短了施工工期。2.3.3 碳排放计算为响应国家双碳号召，项目开始小范围测试自主研发的建筑全生命周期碳排放计算软件。通过录入项目参数，实现自动计算从建材生产、建材运输、建筑建造、建筑运行、建筑拆除各环节碳排放量，根据全生命周期各阶段碳排放计算结果进行分析，可帮助用户快速准确分析建筑各个阶段碳排放的比例，并自动生成饼图，辅助设计者进行碳排放优化，也可以验证各阶段实际的碳排放情况（见图6）。3 经济效益及社会效益3.1 经济效益（1）通过基于BIM技术的施工组织优化，使施工总体部署更加科学合理，减少反复拆改挪动，节约工期约16天。（2）通过基于BIM技术的施工方案、进度、设计效果进行模拟及可视化交底，通过视频、轻量化模型等形式，为项目施工和交底及设计优化提供了技术支持，节约工期约14天。（3）累计向设计院反馈三个站房建筑结构机电图纸问题63条，消除管线碰撞1600多处，出具预留预埋图及机电深化图纸76副。全程驻场，保持与设计和施工方动态沟通、对接，确保方案和图纸更新及时，避免后期返工拆改，既节约了成本，推进了施工进度，同时施工质量显著提升。共缩短工期30天，节约综合成本约65万元。3.2 社会效益利用BIM技术和BIM+技术在辅助项目生产和管理过程中，通过密切贴近生产，开展了一系列的科研探索活动，最终研发了一个发明和两个实用新型专利，同时在各类BIM大赛中屡屡获奖。做到产学研同步发展，既给项目做了落地服务，也取得了科研成果，获得了荣誉，践行了建工人追求卓越，勇于跨越的精神。4 结语通过BIM技术的基础应用、综合应用、创新应用三方面11个应用点的系统运用，有效辅助了项目设计优化、管线综合优化、施工生产和管理，为项目降本增效、提升了施工质量和保障节点进度。BIM技术让信息落地，让数据回归价值，助力本项目智慧建造，最终高质量交付。参考文献：1黄光球，郭韵钰，陆秋琴.基于智能建造的建筑工业化发展模式研究J.建筑经济，2022，43（3）：28-34.2砌体结构设计规范：GB50003-2011S.中国建筑工业出版社，2012.图6 自主研发建筑全生命周期碳排放计算软件应用界面建筑全生命周期坛排放计算软件