【摘要】针对特大型铁路站房安装工程的特点和难点，在原有BIM建造基础上，进一步深入应用BIM建造技术与安装工程的融合，通过丰富标准的确定与模型切分、全系统的深化建模和快速出图，深化成果集中共享管理，BIM模型轻量化集成，开展深化BIM模型的预制加工和装配式施工，结合智能设备拓展BIM模型价值等综合手段，实现针对特大型铁路站房安装工程的BIM建造应用，提高安装效率和质量，为后续安装工程衍进提供重要技术支撑。
【关键词】铁路站房；BIM；装配式；深化出图；协同
0引言
BIM技术自国内广泛开展应用以来，以协调、可视化和碰撞检测功能在机电安装专业中广泛应用，取得了丰硕的成果和效益。中铁建工集团有限公司在铁路站房领域BIM应用有着广泛的传承，自国内首个站房BIM试点工程———兰州西站开始，先后在沈阳南站、哈尔滨站、清河站等大型工程中广泛应用，多次荣获相关行业协会大奖，积累了丰富的BIM建造经验，面对特大型高铁站房安装工程的特点和难点，重点依托承建的北京丰台站机电安装工程，研究如何在既有BIM建造基础上集成和创新，解决特大型高铁站房安装BIM难点，更好地发挥BIM技术价值，增强巩固BIM在机电安装专业中的效果。
1工程概况
北京铁路枢纽丰台站改建工程站房工程（以下简称丰台站）位于首都北京，具体地理位置为北京市西南三环与四环之间，站房总规模39.88万m2，站场规模17台32线，建筑总高度36.5m，工程总投资71.8亿元，为国内首座将高速车场和普速车场重叠布置的高铁站房。站房地上共四层、地下三层，局部设置有夹层，其中地下二、三层分别为地铁10号线和地铁16号线的轨道站台层，工程已于2018年12月1日正式开工建设，计划2021年12月底具备竣工条件。
2特大型高铁站房安装工程主要特点和难点
特大型高铁站房机电工程相比一般民用建筑和商业建筑，第一个显著特点是其系统组成多、具有工程体量大，以北京丰台站为例，其共有给水、中水、高区给水、喷淋、重力排水、压力排水、重力雨水、虹吸雨水、消火栓、消防炮、喷淋、通风空调、采暖、空调水、送排风、新风、排烟、动力、照明、信息、BAS和FAS等20余项系统，每一项系统实现了对主要空间的全覆盖，考虑人群聚集空间，多数管线要求采取隐藏式安装方式，可以利用的公共空间极少，给机电安装带来极大的压力和挑战。第二个显著特点是机电管线尺寸相较一般工程巨大，即使划分4个系统分区，由于单层面积展开大，导致每一路系统所承担的计算总量和负荷巨大，机电管线截面积是一般工程的3倍，如消防干管多为DN200，排烟风管多为3000×2000，电气桥架多为800×200，管线综合和施工组织难度大。第三个显著特点是施工周期短，目前国内的高铁站房从投资利用角度考虑，多为两年施工周期，第一年为主体结构施工，第二年为二次结构、机电和装饰装修混合施工，考虑高铁站房一般预留3个月为静态验收和联调联试时间，致使机电安装的有效施工周期通常为9个月，对于特大型高铁站房而言，其穿插施工组织与质量控制难度极大。其他难点包括传统的机电安装方式中，现场临时加工工作量大，不但影响施工生产效率，而且文明施工和环境保护要求高，相对应的，特大型高铁站房需求主体众多，在前期阶段各主要决策方的意见没有明确固定，导致机电专业作为配套专业经常更改图纸，为前期的超前BIM开展形成制约，给BIM深化预留的时间较短，也是传统BIM应用所不具备的难点，最后特大型高铁站房的机电工程施工分包众多，多专业深化成果的统一认证管理难度大，容易因为图纸变化频繁而导致现场图纸版本管控不严，形成返工和窝工，降低机电安装质量，浪费资源。所以，必须采用BIM建造方式对传统机电的深化、施工和管理进行改造提升，达到效率与质量平衡的目的。
3BIM模型组织与标准确定
特大型高铁站房由于工程规模和安装工程体量大，受制于BIM软件性能，若将机电专业模型整合于一个文件中运行缓慢，尤其对于建模精度要求达到LOD350的工程，严重影响BIM应用效率。因此，结合高铁站房特有的公共区与办公区分开、立体空间层次分明的特点，以每一层划分为一个模型文件，完整建模后的模型文件大小控制在300MB左右，共7个文件，满足单一模型流畅度要求，也为后期预留了因深化导致的模型空间增大。传统的工程BIM应用会把各项BIM标准摆在突出位置，对特大型高铁站房而言，除了必须具备基本的建模标准、典型应用标准之外，还必须结合项目特点制定额外的附加标准。以北京丰台站为例，除了在项目开工伊始制定了项目原点和基点、软件版本、文件命名规范、模型设置名称等常规BIM建模标准，为了实现多参与方的协同共享，达到多人合一的目的，还额外要求项目视图设置规范、设计变更更新模型标准、底图命名导入标准等内容。在应用标准方面，针对前述高铁站房图纸不稳定特点，为了避免无效工作，使BIM能力始终与现场保持一致并适度超前，将传统的管综标准细化为三个等级，分别对应结构施工期间的管线综合标准、二次砌筑期间的管线综合标准和机电安装预制化期间的管线综合标准，让机电BIM模型不必一开始就实现传统管综所定义的无碰撞。经过在丰台站的充分实践，该方法需要BIM技术人员较少，且工作负荷始终与现场保持一致。针对安装BIM建造过程中容易出现的现场随意施工，以事实造成BIM模型更改的弊端，将BIM建造纳入招标文件条款中，要求各安装单位必须按照BIM深化成果施工，如有违反无偿拆改，有效杜绝现场不听指挥的现象，提高了BIM建造的基础条件。
4全专业BIM深化与快速出图
传统的BIM应用在安装深化环节上更多的是处理管线的碰撞监测和管线综合，并未较多地考虑专业分包、管线路由的优化、运维的便利性，导致只是解决了各系统之间的碰撞问题，一旦进入现场实施，又会冒出各种施工冲突问题，降低机电管线的安装效率。因此，为了避免在特大型高铁站房中出现上述问题，在机电深化中将全部系统建立LOD350标准的管线模型和末端模型，深化管线综合支吊架。管线深化调整除考虑同队伍、同专业管线集中外，也根据系统原理最大化优化管线路由，为运维单位考虑方便检修拓展空间，建立多专业交叉审核机制，由其他专业人员对本专业进行三维审核，在多方明确深化结果合理后才予以出图，有效提升了整体的机电BIM深化质量和速度。在深化结果出图环节，考虑到三维模型生成二维深化图工作量大，采用管线自动标记插件和专用标记族，自动识取管线的专业、高程和水平距离，明确出图标准，对主要干线予以标记。剩余的管线更多依赖不可更改的三维模型中数据自动量取，同时借助智能放线设备，自动在现场放线照准，提高出图效率，让一线作业人员逐步向BIM建造转变。
5深化成果管理
特大型高铁站房根据不同专业和不同施工区域，涉及专业分包多达十几家，在BIM深化中每一家的动态调整均可以通过BIM模型提前反映，但采用传统的二维深化图很难及时准确修改和传达，必须建立一套深化成果的权威机制，协调好获取便捷与成果稳定的矛盾关系。以北京丰台站为例，由于深化设计成果以楼层分区形成，如果采用传统的文件发送方式会导致成果版本和整体遗漏确实，提高沟通成本。为此，在项目内部搭建基于文件聚合的共享平台，采用Web端方式面向所有用户，分为匿名查看、下载和高级修改权限，所有分包可通过网页和目录树结构检索到所需要的深化设计图纸和模型，在完成认证后可进行下载。一旦特定管理人员在后台完成版本更新，会对文件进行历史版本标记，各参与方也能够知道文件变化内容，解决了获取便捷和实时更新的矛盾，应用效果显著。
6机电管线预制化加工与装配式施工
BIM建造的一个重要环节是将模型与预制装配式施工紧密集合，传统机电安装工程受制于深化能力和管理条件，大多采用二维切分，多采用出场标准节后台加工。现场依然存在大量的临时切割和焊接，不但影响了整体安装效率，而且对现场环境保护和文明施工提出了很高的要求，也无形中增加了成本。而基于BIM的机电管线预制化加工，在完成三次BIM管综模型深化基础上，采取在三维中对管线标准化分节、编号，利用软件自动导出管线加工图标，预制好的构件单元运送到现场实现管线零加工，为装配式施工提供了基础条件，采用装配式施工大幅提高了施工效率，保证了安装质量，缩短了施工工期，见图1。
7总结
通过在特大型高铁站房安装专业中全方位开展BIM建造，不但收获了机电专业的三维数据资产，而且通过与现场高度融合机电BIM深化，有效解决了传统施工中的错漏碰缺，优化管线空间布局，节约管线消耗成本，为后期运维提供了充分的检修空间。基于BIM模型的云轻量化协同，使现场基于BIM建造成为可能，更多将BIM与智能设备连接所实现的预制化、装配式施工组织，为工程的顺利实施和高效推进奠定了坚实的基础，也为全面推行BIM建造探索出一条全新的途径。
参考文献
[1]曹少卫.BIM技术在施工企业中的应用和需求[J].中国建设信息化，2018（8）：42-45.
[2]盛晖.站与城：第四代铁路客站设计创新与实践[J].建筑技艺，2019，7（1）：18-25.
作者:董无穷 单位:中铁建工集团有限公司
