BIM技术在高速铁路朝凌站房工程成本管理中的应用

王禹

（中铁九局集团第四工程有限公司，辽宁沈阳 110000）

0 引言

随着高速铁路建设的不断发展，高速铁路站房的建设速度越来越快。例如，盘营高铁站房工程用时3年，沈丹高铁站房工程和朝凌高铁联络线站房工程仅用时1 年6 个月。高铁建设速度提升的同时，工程质量也不断提升，但成本管理难度也随之增大。工程进度、质量和成本之间存在对立统一的关系。缩短工期会增加成本，想要节约成本则必须采取减少施工范围或者延长施工时间等措施，但过度延长施工时间反而会增加成本，因此需要找到二者之间的平衡点。

为此，需要积极拓展BIM 与新技术、新工艺、新材料、新设备的有机融合，使BIM 技术真正成为支撑项目高效运行、提高经济效益的有效手段，以有效提高高速铁路建设效率和质量，同时控制成本。

1 通过BIM 技术提升项目协同能力

朝凌站房锦州北站的施工内容包括建筑、结构、室内外装修、建筑电气、室内外给排水系统、建筑暖通、电梯土建及装修、消防系统、建筑智能化、建筑节能等。施工前采用Revit 软件进行土建、结构及机电的建模，实现数据的同时更新，并创建协同工作平台，实现各专业人员协同工作。当土建建模人员对模型进行修改或更新时，其他专业的人员可以在工作平台上实时获取工程变化情况，从而能及时发现设计的错误或模型的冲突之处，使图纸会审变得更加容易。消防专业的管线碰撞问题及形成的图纸会审记录如图1 所示，给水专业的管线碰撞问题及形成的图纸会审记录如图2所示。

图1 消防专业图纸会审记录

图2 给水专业图纸会审记录

根据图纸会审的内容，与设计单元进行沟通，对于较为严重的碰撞及设计缺陷，尤其是机电管线综合部分，可请设计单位考虑给予变更设计。对于设计表述不清和轻度碰撞干扰的构件，可请设计单位给予对应问题的清晰解答，并对轻度碰撞干扰给予适当调整的指导性建议。这样能够提升工作效率及准确性，同样的工作使用更少的管理人员，在更短的时间内完成，能有效降低人员开支，节省管理费用。

2 模拟施工及碰撞检查，及早进行设计变更

该项目采用Revit 建立BIM 模型，并通过Navisworks 软件实现对项目各专业的碰撞检查、整体施工模拟、整体进度模拟等工作。在建模过程中，本着百分之百还原设计图纸的原则，对于发现的构件信息或位置表达不清的问题进行及时记录。建模完成后，进行工程量的初次统计，并应用软件中的工程报表工具自动生成工程数量表。之后，将统计的工程量与图纸设计工程量逐项核对，并对对应项目的量差进行记录，以便进行成本分析与控制。

2.1 碰撞检查

对朝凌站房锦州北站工程的建筑、结构、室内外装修、建筑电气、室内外给排水系统、建筑暖通、电梯土建及装修、消防系统、建筑智能化、建筑节能等各专业进行碰撞检查，共计发生碰撞问题12824 项。

建筑与结构的碰撞问题最为典型，主要出现在建筑专业中砌筑的造型与结构混凝土之间。如果结构混凝土浇筑后才发现此类问题，处理起来将较为困难，因此需要及早发现问题，并联系设计单位进行合理优化。结构与给排水系统、消防系统的碰撞问题主要体现在管线位置上，因此在结构主体施工过程中，需要提前埋设套管。站房管道的直径较大，有DN50、DN75、DN100、DN150、DN200 等几种管径，管线位置一般设置在梁下或者板下。管道位置布置图见图3。如果套管位置留置错误，对后期管线的路由将产生巨大影响，路由的长短会影响工程的成本。建筑与给排水系统、消防系统的碰撞问题主要体现在管线路由对装饰装修的影响上。管线大多设置在梁板下方、墙角等处。如果梁下的管线过多，会影响吊顶的高度；墙角的管线过多，会影响装饰的美观性；卫生器具的安装位置也会对建筑装饰产生影响，卫生间装修及卫生器具布置图见图4。

图3 管道位置布置图

如果在前期没有规划，后期需要返工，将极大地增加成本。因此，需要及早发现问题，并与设计单位联系进行变更设计，以提早对风险变更费用的使用做出安排，以免影响二次经营策略，影响工程效益。

图4 卫生间装修及 卫生器具布置图

2.2 施工模拟

朝凌站房锦州北站站房屋面为球形网架钢结构，网格单元主要为斜放四角锥网架，典型网格尺寸为2.9m×3m，网架厚度为3.008～3.014m。

采用BIM 技术进行施工模拟，模拟钢结构拼装场地，该场地用于钢结构拼装、试拼装过程中各类材料堆放和设备停放。锦州北站材料堆放区布置如图5 所示。在建模及节点深化过程中，采用TEKLA 软件，提取定位坐标等相关参数，以确保在钢构件拼装到安装的过程中，主要杆件的应力应变得到监测，从而确保网架拼装及安装的质量。

图5 锦州北站材料堆放区布置图

在钢结构施工阶段，基于BIM 三维模型进行动态受力分析，采用塔吊进行网架构件的垂直运输。在保证流水施工、安全及质量的前提下，选择最佳成品堆放点，减少整个过程可能发生的问题，并改进场地与工作流程规划。对吊装方案进行动态模拟，比选最经济合理的施工方案，有助于施工成本的控制。

2.3 进度模拟

朝凌站房锦州北站采用BIM 进度模拟进行施工计划演示，直观展示整个站房施工过程。这种方法可以在某个阶段提前查看工程完成情况及资源利用情况，并与现场实际进度情况进行对比，及时进行对比分析。通过比较已完工程预算费用与计划工作预算费用，可以计算出进度偏差。通过比较已完成工作预算费用与已完成工作实际费用，可以计算出费用偏差。这些数据可以帮助及时调整流水强度和资源配置计划，进行纠偏。发现偏差并纠正是一个动态的过程，属于被动成本控制。为了减少偏差，必须主动采取控制措施，从组织、技术、经济等多方面采取措施。采用技术与经济相结合的手段，将控制成本的观念渗透到各项施工技术措施之中，可以保证施工进度。

2.4 可视化技术交底与专项施工方案仿真模拟

朝凌站房工程施工过程采用BIM 技术交底进行信息可视化表达。应用BIM 模型和仿真演示，实现构件安装及施工工艺的可视化，帮助施工人员准确了解技术及安全要点难点。同时，将该工程所用到的工艺工法建成BIM 模型，并将做好的工艺、工法视频交底镶嵌到BIM 模型中，技术人员既可以看到三维的工艺、工法详细构造，也可看到详细的视频交底，进而提高工艺、工法交底质量。

在专项方案设计论证阶段，针对该工程危险性较大分部分项采用BIM 技术进行方案优化和论证，如基坑开挖、支撑体系搭设及拆除、模板工程等。通过BIM 模拟论证发现方案设计缺陷，进而采取相应优化措施，使工序排摆和工艺设计达到最优化，提高方案可行性及安全性。根据最优方案及措施进行成本分析等工作，使成本可控。

2.5 临时工程规划

朝凌站房工程施工场地有限，施工场地的合理布置有一定的难度。传统的二维平面布置只能展示各个功能区域的位置关系，对整个施工场地中的机械设备作业、便道布置和材料存放场地等不能在空间上直观表达，容易出现场地布置盲区，造成返工现象。

为解决这一问题，现场采用无人机航拍技术进行地形地貌数据采集工作。数据经过处理后，导入建模软件，实现基于原地貌模型的三维场地布置设计。这种方法可以详细反映现场各功能区布置的详细情况，对临时工程成本进行分析、优化，可使临时工程方案达到最优。

3 深化设计与变更成本管理

朝凌站房锦州北站装饰装修工程深化设计采用BIM 技术，主要是幕墙及吊顶的深化设计。

3.1 幕墙工程深化设计

朝凌站房锦州北站的幕墙采用玻璃幕墙形式。幕墙工程施工时将与外墙砌体、钢结构安装施工、地面施工、室内吊顶装修、隔墙装修以及水电的穿墙管道施工等发生交叉作业。由于幕墙结构比较复杂，质量要求高，从设计到施工，整体难度大、要求高。

为了解决这些问题，项目采用犀牛软件进行幕墙工程建模，采用点式玻璃幕墙安装，龙骨采用钢龙骨，绘制面材外面的平面轮廓及结构边缘的平面轮廓，并标注两轮廓在不同位置的间距，绘制不同类型的节点。通过可视化模型，能优化设计方案，做到精准下料，降低材料损耗，实现成本的节约。

3.2 吊顶工程深化设计

朝凌站房锦州北站的站房二层造型处天棚吊顶原设计为铝条板，候车大厅一层、二层、售票厅、出站厅天棚吊顶原设计为铝条板吊顶，吊顶天棚原棚面、进出站地道棚面原设计为混凝土面。在项目建模过程中，采用Navisworks 软件进行建模，发现铝条板设计整体效果不满足业主的精品、智能客站建设总要求，因此与设计单位进行沟通，将铝条板改为铝单板。在候车大厅一层、二层、售票厅、出站厅天棚吊顶中增加灯槽板及铝单板回形纹。在二层天棚吊顶中增加了双曲面弧形铝单板棚板。同时，相应增加了天棚照明及电力管线等设施。这些变更提升了站房整体效果。为了防止装饰装修工程施工后出现返工，在装饰装修工程施工前对吊顶进行BIM 建模，一定程度上节约了资源，有效控制了成本。

3.3 变更工程量统计及变更价款的确认

在变更设计阶段完成后，需要根据变更内容重新完成BIM 模型的建立。完成模型建立后，需要进行设计工程量的二次统计，并再次与设计图纸工程量进行核对。确认两者工程量无较大出入后，将该工程量作为最终的设计工程量。根据最终的设计工程量，采用广联达计价软件快速对变更价款进行确认，以提升工程变更流程的速度。

4 通过BIM 5D 技术有效控制工程成本

朝凌站房工程总合同额为3.2 亿元，分为16 个房建单体工程，工程量清单8000 余项内容。传统的成本归集方法需要参照施工进度进行大量的成本核算工作，而且存在误差。每月还需要进行验工、结算、成本分析等工作，数据统计量庞大，需要配备多名商务人员。但实际施工中商务管理人员不足，数据提供滞后，数据统计的偏差会影响成本动态管理的精确度。

此外，施工进度及资源配置上，定额应消耗材料数量与实际消耗材料数量之间会有偏差，不但影响着物资用量及采购计划，还影响着劳务队伍结算的物资超耗扣款。

采用BIM 5D 技术，在站房的成本动态管理中，对站房工程各模块构件信息进行有机集成，以建筑工程实施阶段为要点，将施工进度、施工预算、资源用量、施工成本等进行关联管理，能提升工程成本动态管理的效率。虽然目前朝凌站房项目上对BIM 5D 技术的利用还不是十分成熟，但BIM 5D 技术对高速铁路站房项目成本管理有一定的促进作用。

5 结语

朝凌站房项目对BIM 技术的应用，对高速铁路站房项目的成本管理提供了一些新思路。自中国中铁推行大商务管理以来，提升项目盈利能力是项目成本管理的重要环节。在BIM 技术逐渐成熟的基础上，BIM 5D 技术能够提升成本管理工作效率，降低工程施工中的潜在成本，实现成本的动态监控，可用于高速铁路站房项目的成本管理。