衡水高铁站前广场（交通枢纽）EPC项目BIM技术的应用

中冶天工集团有限公司

衡水高铁站前广场(交通枢纽)EPC项目BIM技术的应用

【摘要】

BIM技术作为一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用!

本文是基于Bentley系列BIM软件和ProjectWise协同平台在项目全生命周期过程中的应用。针对衡水高铁站前广场项目景观广场面积大、功能分区多，高程不易协调，交通及人流组织复杂，设计难度较大，对防水施工要求高，群塔作业施工安全隐患大，专业间不易协调，对安全文明施工要求高等特点，在方案阶段应用BIM展示方案，规划阶段应用BIM进行面积分析、可视度分析、采光分析、建筑声学分析、热分析、疏散分析，施工图设计阶段应用BIM技术进行了管线优化、碰撞检测、模型变更管理、BIM设计出图、深化设计等，施工阶段探索BIM技术的综合项目管理方法，达到协同作业、提高效率、辅助管理，确保BIM技术与工程项目实施过程相融合，从而节约施工成本，提升项目管理水平，取得了良好的经济效益和社会效益。

【关键词】BIM技术;建筑分析;BIM出图;项目管理;实施过程;应用;创新

一、工程概况

衡水高铁站前广场(交通枢纽)工程位于河北省衡水市市区北侧、中华大街和育才街之间。该工程结构形式为钢筋混凝土框架和框架剪力墙结构，包括景观广场(包括下沉广场及地下车库)、东侧停车场、西侧停车场三部分，总建筑面积68344.6平方米，建成后将承担人流疏散、停车、休闲娱乐等功能作用。项目规划总用地面积 159976.4m2，南北长约275m，东西长约580m。总建筑面积68344.6m2，绿化面积54186.8 m2;铺装面积63673.66m2;道路面积40116.85m2。

图1 衡水高铁站前广场项目效果图

本工程是EPC总承包项目，包括工程的勘察及设计、设备及材料采购、施工等。施工范围具体包括土方施工、一次结构、二次结构、装饰装修、给排水、电、消防、通风及各种专业管线预留预埋工程。

本工程属于大面积地下结构，如何在保证大面积混凝土施工质量的前提下，高效快速的完成施工任务是本工程的难点;本工程工艺管道复杂，专业间碰撞较多，如何能在施工前将专业间图纸问题解决，从而确保工商顺利开展是本工程的重点。

二、BIM组织及团队

公司组织成立了衡水高铁站前广场(交通枢纽)BIM技术应用团队，由EPC项目经理作为总指挥，BIM团队与设计团队和施工团队协同合作，针对PW协同平台管理、建筑信息模型使用、工程管理系统及BIM与进度、质量、成本管控等几方面开展管理信息化工作。在整个过程中BIM团队作为联系设计与施工的枢纽。

图2人员组织架构

本BIM项目采用集成服务器、缓存服务器与施工现场通过外网访问服务器相结合的方式。为保证项目实施，配备大型工作站、移动工作站、集成及缓存服务器。保证各专业从设计到项目实施参与项目整个实施过程。

三、BIM应用平台及标准

(一)软硬件平台环境

衡水高铁站前广场BIM应用软件以Bentley系列软件为主，Auto CAD、Microsoft Project等软件辅助建模具体软件见下表：

序号	使用人员		软件名称（版本）	备注
1	管理层/建模层/应用层		Project Wise V8i(SELECTseries 5)	简称PW
2			Navigator V8i(SELECTseries 5)
3	建 模 层	建模平台	MicroStation V8i(SELECTseries 5)
4		建筑/结构/给排水/暖通/电气	AECOsimBuildingDesigner V8i (SELECTseries 5)
5	应用层		Microsoft Project(2010)

图3软件列表

为满足该项目BIM技术推广应用，管理层及应用层相关人员的硬件配置只需达到可以利用PW协同平台和使用Navigator软件浏览模型即可，BIM建模人员的硬件应达到基本工作站配置方可保证建模的顺利进行。鉴于以上情况，参与该项目的相关人员的硬件基本满足以上要求。

(二)企业应用平台

PW协同平台为我公司使用的三维模型协同设计、项目协同管理系统，PW平台为基于因特网的管理平台，改变了传统的分散的交流模式，实现了信息共享，提高了协同效率。该平台可以兼容多种文件，相关人员可以方便快捷的查看、存储和交换各种信息资料，做到施工过程管理材料现场上传，公司领导在集团公司查看，不去现场即能完全掌握项目施工过程。

图4企业应用平台架构

(三)标准规范应用

根据公司BIM项目名称命名规则，确定唯一的项目编号，并在PW上建立相应文件夹，设置相关权限，配置相关工作环境。BIM项目经理划分PW平台文件架构，PW管理员进行平台的文件维护。BIM模型划分与实际施工相结合，模型分解与装配以分部分项工程划分为原则，建立相应文件夹。

BIM模型的坐标系在项目初期由项目经理按总图绝对坐标系建立，并附有转好方向的ACS坐标轴，确定唯一的坐标系。统一的坐标系使专业内和专业间的定位配合，确保最终模型分装以及总装的统一性和准确性，这关系到后期的碰撞检测、设计检视以及出图。

根据公司编制的数字化技术标准、质量控制体系、管理流程规定和建模标准编写项目实施方案，明确了项目流程，依托项目级工作空间和协同平台，明确了成果交付内容和模型颗粒度。根据可视化模型，也可以生成多专业的施工图纸，有效避免因二维图纸分散而导致施工时产生遗漏。

图5 建模标准及规定

四、BIM实施过程及实现功能

本项目力争将BIM技术应用于建筑的全生命周期。在规划阶段即引入BIM，应用BIM技术规划分析、出施工图、进行管线综合优化、进行施工过程管理、后期运维的拓展。不同阶段对应不同深度模型，做到模型信息一直在生长，最终达到LOD4.5深度交付运维。

图6 BIM实施全过程

五、BIM技术应用特点及创新点

(一)方案设计及演化

在方案设计之初，利用建模技术，推演了三种方案，通过功能分区、流线、视觉景观等比较分析，采用下沉广场方式的解决方案，在视觉上避免了广场的呆板，功能上解决了地下部分的各种出口、通风、采光的问题、又保证了下沉部位的商业活力。

图7 方案推演

(二)BIM辅助模拟分析

通过BIM建模进行面积分析，比对全下沉广场、半下沉广场、不下沉广场三种不同方案优缺点，通过模型可视化分析得出最优方案最终确定了地下空间面积及形状;通过BIM建模和VR技术做可视度分析，分析广场与站房以及周边环境的空间尺度关系，确定合理的广场尺寸;还通过BIM模型进行疏散分析、采光分析、建筑声学分析、热分析、通风分析等，以确保设计出优秀作品。

图8车行流线分析

图9采光分析

图10结露分析

图11 风场分析

(三)施工图设计及优化

在方案设计阶段BIM技术即介入，施工图设计阶段传承方案设计模型，并在设计过程中应用BIM技术进行了管线优化、碰撞检测、模型变更管理、BIM设计出图、深化设计等多项工作。

设计过程通过应用BIM技术随时发现碰撞问题，随时进行设计调整，并完成车库内部空间排布，明显提升车库净空与管线排列效果。施工图设计完成出图之前，应用软件自带碰撞检测工具进行自动碰撞检测，找出设计过程中设计员没有发现的碰撞点进行调整后再出图，基本可以达到图纸不再有碰撞问题，施工单位按图施工即可。

模型建成后，对复杂节点进行BIM出图，通过软件剖切功能，将三维复杂节点进行剖切，形成传统二维图纸，交付施工。并创新施工图中用BIM模型展现复杂节点，使施工图直观易懂。

图12 BIM出图示例

图13 BIM技术出施工图纸示例

(四)图纸自审会审

在现场施工前，应用BIM技术，根据三维模型进行了图纸专业内和专业间的审核，及时发现图纸问题并反馈给设计单位，减少后期返工。采用BIM技术对衡水高铁站前广场项目建模，在建模过程共计发现图纸问题106处。

图14 基于BIM的图纸会审、设计变更、洽商记录示例

(五)基于BIM的施工进度控制

将BIM模型与Project进度管理结合，实现模型跟踪现场进度管理。现场实际进度与计划进度进行及时查验，合理有效进行现场资源配置。

图15 BIM4D进度模拟

(六)基于BIM的质量控制

从模型中查询所需建筑结构等专业的属性信息(例如名称、数量、材质、几何尺寸、空间定位、工程量等)利用PW平台将建筑信息模型与质量检查记录、整改通知单和整改反馈单进行挂接。现场质量信息用模型进行表述，能更快的发现施工薄弱节点并进行质量纠偏。

(七)可视化技术交底

采用三维模型与视频对施工班组进行可视化技术交底，全方位多角度直观的展现了建筑全景、构造细节、复杂节点以及明确构件空间关系定位等问题，指导施工，使管理人员向班组工作人员传达任务和技术交流更加明确，令不同文化程度的班组施工人员了解了施工技术流程以及质量控制要点。

特别是衡水高铁站前广场项目中，采用的施工方案将降水井与集水坑合二为一：考虑了降水井的降、排作用，在车库外侧与坡脚的中间布置一排降水井，既可起到基坑开挖前的降水作用，也可作为雨天排水的应急设施，节约成本且规避了常规集水坑冬天冻裂后难排的技术问题。

图16 BIM可视化交底示例

(八)工程量管理

本项目使用参数化的BIM模型，通过软件直接生成工程所需的各类工程量统计表。材料量由模型直接导出，也可以按照构件类型给出该构件所需材料。为物资采购、工程预算、成本控制提供高效服务。

当发生工程变更时，由模型导出的工程量统计信息也随之自动更新，合理的安排材料采购与进场计划，实现了精细化管理。

图17 工程量表及变更前后工程量对比

(九)基于BIM的危险源控制

结合施工进度，在BIM信息模型中可以方便的对临边洞口、预留洞口、等危险源进行识别，及时做好防护措施。围护的长度、洞口的个数也可以根据施工进度随时进行统计，提前、精准的进行物资采购，提高安全管理效率。

图18 安全防护模型

(十)综合管线深化设计

利用三维模型进行给排水、暖通、电气、消防各专业管线综合设计，利用BIM技术查漏设计图纸中问题，提前发现施工重难点。通过模型对管线位置进行施工复核，满足设计要求的同时，合理安排施工工序，保证施工质量及进度。

图19 专业管线

本工程涉及给水、中水、排水、消火栓、喷淋、通风、采暖多种管线多重敷设，为规避各专业管线冲突，运用BIM技术提前预演各管线走向及管线支架安装，多种管线在相同标高时满足设计要求的情况下共用支架从而节约材料，节省施工时间。

(十一)基于BIM的预制化施工

改变传统管道支架设计加工方式，在深化设计阶段即考虑施工阶段预起拱及施工实施方案，依据标准化方式对管道支架进行设计调整，施工现场散拼安装，施工安全可靠、技术先进、经济效益显著。

利用三维模型的精确定位及净工程量统计，对各专业管道、管线进行标准化排版，生成材料清单，将传统的现场截取，改为集中管道、管线加工，减少材料浪费的同时，提高现场施工质量，改善现场施工管理。

图20 管线材料清单及效果图

六、结语

BIM 技术作为建筑业发展战略的重要组成部分，是建筑业转变发展方式、提质增效、节能减排的需求，对建筑业绿色发展、提高人民生活品质具有重要意义。在衡水高铁站前广场项目进行BIM应用是深挖BIM应用点的有力尝试。致力于将BIM技术应用于本项目的全生命周期，并取得了很好的效果。设计阶段应用BIM技术解决了应用BIM展示方案，规划阶段应用BIM进行面积分析、可视度分析、采光分析、建筑声学分析、热分析、疏散分析等，施工图设计过程中应用BIM技术进行了管线优化、碰撞检测、模型变更管理、BIM设计出图、深化设计等多项工作。设计出了优秀作品，得到政府的高度赞誉。

该项目运用BIM技术的综合项目管理方法，初步达到协同作业、提高效率、辅助管理的水平，但是BIM技术在建筑行业的应用点还值得我们继续挖掘。BIM技术方兴未艾，当继续砥砺前行，不断探索。

参考文献:

【1】《上海市政公路》 2016年4月第222期

【2】于金勇，林敏，BIM技术在地铁安装工程中的应用《土木建筑工程信息技术》 2013年4月第5卷第2期

评价：衡水高铁站前广场项目景观面积大、功能分区多，高程不易协调等特点，中冶天工集团利用Bentley系列BIM软件和ProjectWise协同平台在项目全生命周期过程中进行BIM应用。从方案阶段介入，利用BIM模型进行方案展示，规划阶段进行声、光等性能分析，施工图设计阶段充分利用BIM的可视化、协同设计特点进行BIM设计出图、深化设计等，施工阶段积极探索BIM技术的综合项目管理办法，达到协同作业、提高效率、辅助管理，取得了良好的经济效益和社会效益。但美中不足，施工图设计阶段进行BIM设计时未详细介绍三维设计与二维设计的区别及应用价值，施工阶段使用的PW平台介绍内容浅显，未体现出PW平台在本项目施工过程中的优点及价值。虽如此，但中冶天工集团在衡水高铁站前广场EPC项目上从方案阶段至竣工交付阶段全流程应用BIM技术的经验，还是值得行业同仁探讨、交流、学习。