高铁站房工程BIM实施标准及在长沙西站建设中的应用

新建长沙西站位于湖南省长沙市湘江新区，是长沙交通枢纽“三主五辅”的主要客站之一。建筑面积40万㎡，铁路站房建筑面积8.54万㎡，站房建筑高度为48m，建筑规模为地上2层，地下3层。长沙西站施工建造中的重难点如下：

（1）结构复杂，工程体量大。长沙西站工程有大量的混凝土结构、劲性混凝土结构、钢结构、预应力结构等结构体系，结构复杂。且基坑土方面积为140万㎡，国铁桩基约2436根，钢结构约3万t，站房混凝土约40万㎡。整体结构体系复杂、工程量大的特点导致各节点过程、施工组织、施工质量难以进行有效控制。

(2)危大工程种类多，安全风险要求严。本工程有深基坑、高大模板、大型起重吊装、大跨度钢结构安装等危大工程，都需要组织相应专业的专家论证，在施工中进行严格的全过程管理。

(3)临近营业线，重大危险源集中。长沙西站施工过程中伴随既有长株潭城际铁路及石长联络线，须保持运营。经历2次铁路线路接驳转入站内通行，涉及站房、站台、路基、轨道、四电等专业邻近营业线施工，过程中存在安全防护等级高，重大危险源集中等施工风险。

根据长沙西站的工程概况和重难点，充分发挥BIM技术在推进站房及相关工程施工阶段数字化管理方面的引领和支撑作用，满足长沙西站房建设指挥部和站房施工单位的应用需求，长沙西站BIM团队参照国家级、地方级和企业级标准，制定了针对于长沙西站站房工程的项目级BIM实施标准。本标准主要包含基于网格空间的基础编码标准，BIM模型数据的交付标准，以及不同项目和专业间的协同标准。

“网格空间”是自定义的一张类似CAD的轴网相交的网格图，每个网格或交点具备标高、轴网、构件类型等信息，由此可通过选择网格或交点来创建标准化的统一工程部位。在网格空间上，通过空间映射管理，将网格空间按照土建、机电等专业的区域、楼层划分进行数据聚合，可建立基于网格空间的EBS和WBS实体分解目录树的关联映射关系。为规范长沙西站站房工程实体结构分解的规则，以及信息的分类编码与组织，通过对目录树的分部分项以及子分项进行编码，可建立基于网格空间的基础编码，通过统一的编码作为数据交互的凭证。基于空间的工程实体划分方法示例见表1。

表1 基于空间的工程实体划分方法示例

研究在设计、施工、运维等不同阶段的BIM模型数据交付内容、方式、格式，以及各阶段的模型评审和审核交付机制。

（1）交付内容

在设计、施工、运维等阶段应具备BIM模型和相应的工程图纸，并可交付到下一阶段，即设计交付至施工，施工交付至运维。铁路客站工程BIM交付的内容主要包括：BIM模型、工程图纸、交付规范等，且在交付过程中，应具备相应的交付说明书。鉴于不同项目要求的BIM交付物可能不同，站房工程参与方宜通过合同协议的方式形成内容清单，约定其BIM交付物，如属性信息表、项目需求书、执行计划、工程量统计表、动画视频、报告文档等。BIM交付物类别及交付方式见表2：

表2 BIM交付物类别及交付方式

（2）交付格式

铁路客站工程BIM交付物表达方式应根据建设阶段应用需求所要求的交付内容和交付物特点选取，宜采用模型视图、文档和表格、图纸、图像、多媒体和网页作为表达方式：交付物的交付格式应提供原始模型文件格式，类似的文件格式应采用统一版本。BIM交付物文件类型及交付格式见表3。

表3 BIM交付物文件类型及交付格式

（3）交付审核

铁路客站工程信息模型在正式交付前，应开展BIM交付物审核并形成审核报告，信息模型交付审核报告应根据项目合同要求提交，宜包括成果概况、审核问题清单、修改意见等内容。其他交付物，如项目需求书、执行计划、工程量统计表等，可根据传统流程进行交付审核。

铁路客站工程信息模型的评审应满足以下条件：BIM模型的对象构成、几何表达精度、信息深度和表达规范等是否符合本标准的要求；BIM模型表达是否符合铁路客站工程各专业的相关表达规范；BIM交付物的组成、命名、格式等是否满足关于交付物的类型和方式要求。

（1）机制协同

铁路客站工程规模大，项目类型不同。 因此，BIM模型的规划和组织将考虑项目类型、专业等 因 素，建立协同工作机制(见图1)。 专业内模型可采用工作集的方式进行协同工作； 专业间的模型可采用链接组合的方式进行协同工作，如设备、景观、市政、特型幕墙、屋面专业等建筑结构模型，可以覆盖的形式做模型组合链接。 如需调整修改，可采用 链 接拆分的方式对模型进行单独修改。

图1 BIM协同工作机制

（2）接口协同

为给各参与单位信息访问提供保障，应制定数据接口协同标准，提供标准的API数据接口信息，实现BIM数据的抽取、查询、分析和下载服务。为保证BIM数据的安全性和保密眭，规定应用于站房内部的BIM数据格式，制定数据交换标准，以实现不同应用系统间的数据交互。

基于以上编码标准、交付标准和协同标准，长沙西站BIM团队分别设立进度管控平台、BIM族库和协同管理平台，以更好的对其进行应用实施。

BIM施工进度管控采用基于工程实体分解(EBS)结构的网格空间基础编码标准进行进度控制。以确定的实体分解目录树为基础，在施工前，利用BIM虚拟施工将工程中的人、材、机等信息融入BIM模型中进行施工指导，结合施工方案、施工工序等文件自动生成模拟，并与现场实际进度对比合理优化施工方案，以保证整个施工进度可控。在施工过程中，采用4D进度控制技术对各施工工序进行结构分解，通过网格空间和实体分解目录树的映射管理，动态获取实际施工进度。另外，将总施工进度计划与BIM模型挂接，可实时可视化的更新现场实际施工进度以辅助管理人员进行分析对比和预警纠偏(见图2)。

图2 BIM施工进度模拟视频

图3 轻量化BIM施工进度模拟

针对长沙西站项目，建立了其专有的信息化BIM族库，为保证出图符合标准，以及便于对构件的管理，采用BIM实施标准中的交付标准要求对BIM模型的交付格式进行管理，以满足BIM构件管理需求(见图4)。同时，依据交付审核标准，对上传到BIM族库中的BIM构件设定审核规则和入库规则，以确定入库构件的命名、格式符合各专业的相关表达规范。

图4 部分BIM族库

BIM模型轻量化协同管理平台基于BIM协同标准的统一工作机制，为项目各参与方提供统一的BIM协同平台。首先，各单位可在平台中共享BIM模型，以协同工作的方式对模型进行链接和拆分；其次，可实现文档、图纸、模型等资料的集中管理，实现在线预览、文档注释、流程审批、动态归档、云端存储等协同管理功能。BIM模型轻量化协同管理平台作为项目管理的主要平台，基于统一、开放的驱动数据接口标准，可以实现参与单位自身工作平台与集成管理平台之间的数据交互，确保实时数据共享和数据传递，并保证交付数据的及时性与一致性(见图5、图6)。

图5 长沙西站BIM协同平台

图6 长沙西站BIM展示页面

在长沙西站站房项目中，以规范的构件要求建立BIM族库，并形成站房T程通用构件库，可提高建模效率，有效减少人工；通过施T进度的可视化功能反复模拟资源配置，合理调配技术工人、设备、机械、材料的进场时间，避免了人力、机械、材料闲置造成的利润损失；BIM协同管理平台的浏览模型功能可以复核现场施工是否准确，避免返工，有效提高了经济效益。

利用BIM施工进度管控系统进行施工模拟和优化施工方案，可辅助相关人员直观地管理施工现场，识别偏差，并进行具体施工；实施更新的现场施工进度可作为施工管理人员进行劳动力和资源分配的依据，优化资源配置；BIM协同平台可保障所有BIM工程师于同一模型进行建模协同作业，提高自我管理的水平，可实现图纸、文档、模型等资料的集中管理，加强各参与单位的数据交互，保证实时共享，有效提高管理效益。

通过长沙西站工程项目BIM实施标准在施工中的应用，统一了站房基础编码标准、交付标准和信息模型协同管理标准，并对其进行应用。 建立基于BIM技术的站房工程施工管理体系，打通参建各方工作交流中存在的问题，实现施工全过程、精细化管理的目标，具有一定的经济效益、管理效益和安全效益。 此外，将标准实施与BIM应用相互验证，加强BIM标准研究成果在铁路站房施工建设中的应用实践，推动BIM实施标准的进一步落地，为其他同类型项目提供了借鉴，为高铁站房枢纽工程BIM实施标准的制定进行有益探索。