BIM技术在大型复杂场站工程施工管理中的应用研究-以温州市动车南站西广场站前道路及配套工程为例

谷一迅 陈永兴

1. 温州市轨道交通置业有限公司

2. 宁波市政工程建设集团股份有限公司

摘要：目前，BIM（building information model，建筑信息模型）技术在国外的工程管理上已得到大量应用，特别是在大型、复杂工程的管理中，其产生的社会效益和经济效益得到业界广泛关注和普遍认可，为此本文主要对BIM技术在大型复杂场站工程施工管理中的应用进行简要阐述。

关键词：BIM技术；大型复杂场站；施工管理

在项目各阶段，包括从设计、施工到运营，在BIM环境中开展工作，其在专业协调、施工管理、成本控制等方面的优势非常显著。通过建立BIM模型，项目各类信息得到了更有序的管理，从而改善了信息的沟通，增强了信息的透明度，给项目质量和生产效率带来了整体的提升。

温州动车南站西广场站前道路及配套工程，作为温州高铁新城交通枢纽工程的重要组成部分，承担国铁客运集散功能和市域铁路温州南站旅客集散功能，提供与铁路接驳的旅游集散服务以及公路客运服务，提供公共交通始发、停放等服务，项目包括接驳城市主干道的双层站前平台和道路，地面设置港湾式公交场站、出租车蓄车场和社会车停车场，地下设置社会车停车场等，工程总投资概算5.67亿元，总工期360日历天。本工程作为温州市重点工程，现场及周边地质复杂，紧邻国铁动车轨道、市域铁路S1线轨道、S1线温州南站站房、河流等，施工场地狭小，且工期短、投资量大、机械设备密集，对参与建设各方都是严峻的考验。

针对本工程场地地质复杂、干扰因素多、设计专业交叉多、施工工艺复杂、施工组织困难的实际情况，经项目参建各方协商研究，决定采用BIM技术管理体系，对本大型复杂工程进行进度工期控制、造价控制、质量管理、安全管理、施工管理、物资管理、三维技术交底、施工模拟等工程管理控制。

项目效果图

一、项目重点、难点概述

温州市动车南站西广场站前道路及配套工程位于温州市动车南站西广场。主要施工内容包括：站前双层道路（横塘东路）、出租车蓄车场及社会车辆停车场（库）（E-02a 地块）、港湾式公交场站（E-02e 地块）。

本工程是温州市的重点项目，受到温州社会各界的瞩目，也是反映温州市建设水平的窗口。基于本项目特有的技术要求及场地实际情况，经过现状调查，结合设计图纸、招标要求综合分析等，本工程存在测量进度要求高、软土地基处理及周边建筑和管线保护难度大、现浇预应力箱梁和高强度大体积混凝土浇筑难度大、施工组织科学性要求严等综合性重难点，重难点分类及评级如下：

重点、难点分析及级别评价汇总表

序号	重点、难点内容	级别评价
1	工程社会影响及重要性	★★★★★
2	工程测量	★★★★☆
3	软土地基处理	★★★★★
4	路基沉降观测	★★★★★
5	钻孔灌注桩施工质量	★★★★★
6	现浇箱梁支架基础稳定、支架搭设及预压质量	★★★★★
7	高空作业安全保障和高立柱施工质量	★★★★★
8	高标号、大体积混凝土浇筑质量	★★★★★
9	外露形象工程	★★★★★
10	基坑围护及加固措施	★★★★★
11	基坑开挖减小变形措施	★★★★★
12	提高内部结构防水质量的措施	★★★★★
13	地上、地下管线、周边建筑物等保护措施	★★★★★
14	合理的施工组织	★★★★☆
15	施工高峰材料需求量大，材料供应连续性风险大	★★★★☆
16	工程量大，进度控制难度高	★★★★★
17	与其他单位的配合协调	★★★★☆
18	其他重点难点	★★★★☆

二、BIM技术应用优势

BIM技术应用价值的充分发挥需贯穿项目管理全过程。项目建设的施工阶段，是实现规划设计的关键环节，施工单位、业主单位依靠BIM技术及相应的管理体系，可以进行进度工期控制、造价控制、质量管理、安全管理、施工管理、物资管理、三维技术交底、施工模拟等工程管理控制。具体体现在以下六个方面：

1、三维展示、形象直观

依 据项目施工计划，通过模型形象地展示临设场地和大型设备的布置情况，复杂节点的施工方案，施工顺序的选择，进行4D模拟，对不同的施工方案进行更为直观的对比选择等。本项目采用BIM主体模型+GIS地形模型相结合的形式进行现场临时设施及项目完工后效果的展示，同时针对复杂有难度的施工方案进行施工工艺动画模拟，使施工交底三维可视化。

项目场布模型鸟瞰图 吊装施工工艺模拟

2、平台应用、实施管控

本项目采用“线下模型建立，线上平台管理”的管理模式，通过线下项目模型建立+线上平台模型录入和平台内各功能模块的使用，对项目进行BIM协同化管理。在施工安装过程中根据实际情况和局部变更需求，利用BIM模型及时进行方案验证和变更优化；通过平台，展开各分部分项工程施工、设备安装工序及进度的模拟及施工动态管理，实现对施工主材料、合同、质量安全等方面进行全过程精细化管理。

3、辅助统计、提升精度

通过平台可以准确快速提取各类构件工程量，提升施工预算的精度与效率。由于本项目BIM模型精度已经达到LOD350级，可以快速提供支撑项目各条线管理所需的数据信息，有效提升施工管理效率。通过BIM模型提取材料用料，设备统计，从而为建设方在施工过程中的造价管控提供较为准确的数据依据。

精细化模型剖面展示图（LOD350级）

4、精确计划、减少浪费

传统管理模式下，施工方精细化管理很难实现的根本原因在于海量的工程数据无法快速准确获取以支持资源计划，本项目BIM技术的运用可以让相关管理人员快速准确地获得工程基础数据，为施工单位制定精确人材计划提供有效支撑，大大减少了资源、物流和仓储环节的浪费，为实现限额领料、消耗控制提供技术支撑。

5、虚拟施工、高效协同

通过平台进行虚拟施工，随时随地直观快速地将施工计划与实际进度进行对比,施工方、监理方、建设方都对工程项目的各种问题和情况了如指掌，通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，大大减少建筑质量问题、安全问题，减少返工和整改。

6、施工深化、辅助交底

（1）模型创建阶段：各专业三维信息模型的建立、整合、评审与设计优化，在施工前尽量排除专业设计中存在的设计意图误解问题和错、漏、碰、缺问题，并用于辅助施工技术交底。

（2）施工过程阶段：施工三维深化设计，减少在主体结构施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，优化净空，优化管线排布方案，提高施工质量，同时也提高了与各方的沟通能力。

三、BIM技术应用情况

（一）BIM技术应用点及目标

序号	应用项	应用点	应用目标
1	设计图纸复核及深化设计	设计图纸复核	提前发现图纸的错误处，提前进行变更，加快施工进度。
		深化设计
2	施工方案模拟	特殊施工方案模拟	利用BIM模型可视化特点，建立方案模型，模拟方案施工过程，找出可能存在的问题，可视化技术交底。
		施工方案交底
3	施工场地规划	现场机械定位管理 现场施工道路规划 现场堆场布置 现场施工阶段组织	提供场地施工组织三维模型图，对现场的机械布置、加工区、物料堆放、车辆进出、生活区、办公区临建搭建、临水、临电、排污等市政设施等进行可视化展现。利用BIM的总平面管理指导现场的施工组织合理有序。
4	进度计划管理	项目整体进度计划模拟	1、基于BIM模型和进度计划建立项目整体的施工进度4D模拟，可视化展示各个项目单体各个时间段进度情况，审查总进度计划的合理性。 2、工程例会中的月进度汇报利用BIM进度动画模拟展示。
		项目实时进度管理	1、基于BIM模型和现场实际施工进度情况建立实时动态进度模型，便于总包、业主快速直观了解项目整体的进度情况，对滞后进度进行方案做出应对。 2、工程例会中的周进度汇报（目前和计划）利用BIM进度动画模拟展示。
5	质量管理	对施工过程中的质量问题进行记录	基于BIM平台对质量问题进行实时管理记录，并能实时查看
6	安全管理	对施工过程中的安全问题进行记录	基于BIM平台对安全问题进行实时管理记录，并能实时查看
7	资源计划管理	利用BIM平台计算出各施工阶段的工程量调控现场进度计划、总平面、物资、人员调配问题	通过BIM模型拥有的信息，对于行工程、人机料的进度计划安排
8	桩基跟踪	对于桩构件，利用BIM5D平台进行进度实时跟踪	保证桩构件施工进度不延后
9	资料管理	通过BIM平台管理各阶段、各专业的资料，并与模型进行关联	整合工程资料，方便各类资料的查看和获取
9	资料管理	通过BIM平台管理各阶段、各专业的资料，并与模型进行关联	整合工程资料，方便各类资料的查看和获取

（二）BIM技术应用流程

1、图纸复核

通过BIM模型的建立，共梳理出图纸问题共54个，其中缺失类问题14个，标高类问题12个，错误类问题23个，碰撞类问题5个。具体图纸复核流程如下框图所示：

挡土墙超出道路完成面 挡土墙与承台碰撞

桥架与管道碰撞

2、施工方案模拟、可视化交底

通过BIM建模将传统文字专项方案梳理成施工工艺模拟动画，用于施工工艺可视化交底及效果展示。具体施工方案模拟流程框图如下所示：

3、施工场地规划

通过场地三维建模，对复杂场地进行了精细化布置和材料提取，大大减少了工程技术人员的工作量。具体施工场地规划流程如下框图所示：

4、进度计划管理

（1）施工进度计划4D模拟

基于BIM模型和进度计划建立项目整体的施工进度4D模拟，通过平台展示

各个项目单体各个时间段进度情况，审查总进度计划的合理性。项目施工进度计划4D模拟具体流程如下框图所示：

（2）进度照片

BIM团队中各施工员根据现场各区域实际进度，通过协同平台手机端APP对现场施工情况进行记录，并对关键施工节点进行照片存底并添加必要的文字描述，形成照片式的施工日志。该日志通过APP端递交后也可在PC端、WEB端实现数据访问，并可实现资料线下导出，方便本地存储。

5、质量管理

通过BIM平台，对现场质量问题进行信息化跟踪管控，利用手机端、WEB端以及PC端，形成有效的控制施工质量问题流程、从而提高施工质量。本项目质量管理分成质量问题和质量评优两大块，本项目质量管理（评优）流程如下框图所示：

6、安全管理

（1）通过BIM平台，对现场安全问题进行信息化跟踪管控，利用手机端、WEB端以及PC端及时对安全问题进行整改，通过BIM模型进行现场危险源预测，在三维模型中提前预知危险源，危险因素，制定出相应应对措施。本项目安全管理分成安全问题和安全评优两大块，本项目安全管理（评优）流程如下框图所示：

（2）同时设立安全周检制度对全工地全线进行周巡查（现场选择4处重要的安全隐患点，贯穿整个施工现场，并在隐患点张贴二维码利用平台协同进行安全周检）。

7、资源管理

利用平台快速提取工程量并对清单量进行审核，避免繁琐的手算，提高工作效率。快速按照施工部位和施工时间以及进度计划等条件提取物资量，完成劳动力计划、机械设备投入计划、物资投入计划的编制，并可支持工程部完成物资需用计划，物资部完成采购及进场计划。本项目资源管理流程如下框图所示：

8、桩基跟踪

对于钻孔灌注桩构件，利用平台进行进度实时跟踪。BIM部门根据现场桩基实施桩号对BIM模型桩构件进行统一命名，入平台后对桩构件进行进度跟踪，保证桩构件施工进度实时把控，通过平台的三端一云的特点，及时整改现场问题，通过二维码等方式，对桩构件进行管理。本项目桩基跟踪流程如下框图所示：

9、资料管理

现场施工图纸、安全台账、施工方案、施工模拟动画、试验资料等上传至协同平台，进行统一的线上保存,方便相关人员进行线上的资料查询。本项目资料管理流程如下框图所示：

四、BIM应用的特点、亮点、主要成果、应用效益及创新

（一）BIM应用的特点、亮点及创新

1、由于本工程是温州市的重点工程，因此本工程施工单位建立了BIM平台来加强项目管理，利用平台及时记录施工数据，对工程各过程进行管控（主要包括：施工技术交底、质量、安全、进度、工程量等方面）。本工程采用了BIM协同管理平台协助施工现场以及桩构件的管理，及时整改现场问题，通过二维码等方式，对桩构件进行管理。

2、项目模型采用BIM+GIS模型的形式，即主体模型采用Revit2018和Civil 3D建模，场地模型采用倾斜摄影+Smart 3D处理，后期采用3D Max效果渲染，最后对主体模型和场地模型进行合模（后期形成项目模型可视化漫游）。通过整个项目模型的建立较为真实的展现施工现场场布情况，并通过模型指导施工场布，避免二次搬运及场布更改造成的额外费用增加。

3、利用平台对施工进度进行管控，通过施工计划进度和实际进度挂接模型后可进行可视化的对比（模型中红色部位为施工延误，绿色部位为施工提前）。对延误的工程进行重点管控（分析其延误原因， 对类似还未施工的节点进行重点控制，同时针对已经延误的施工节点针对其紧后工作进行进度计划及工艺调整确保整体工期不延误）。

4、利用平台对于施工质量及安全进行管控，项目部成立质量及安全专项小组，通过平台协同在施工的同时进行质量、安全管控，同时设立质量和安全周检制度对全工地全线进行周巡查（现场选择4处重要的安全隐患点，贯穿整个施工现场，并在隐患点张贴二维码利用平台协同进行安全周检）。

5、对于重点的分部分项工程，单独进行专项建模并进行视频动画创建用于施工的可视化交底，更加明确了分部分项工程的施工流程、施工技术要点、质量管控点、安全管控点、施工进度管控点，从而避免了施工现场因上述原因造成的返工及人材机资源浪费。

6、利用建立模型的BIM实体量，通过对本工程投标阶段工程量清单和实际施工现场工程量工程量清单实行三算对比，有效地进行工程量的复核并方便材料科进行砼量的统计报送。同时对于本工程的异形结构（墩柱、承台、盖梁等）可通过BIM模型直接提取工程量，方便工程量的计取。

（二）BIM应用的主要成果及应用效益

1、主要成果

（1）图纸复核

通过BIM审图，业主方、设计方、施工方、监理方形成了一套新的四方交底模式，提前预判建筑构件之间的相互冲突和可视化沟通，避免返工，降低工期延误的奉献，提升了项目工作人员之间的协作能力。实现的效益主要有：

1）排除约90%图纸错误；2）减少约60%返工，相应材料耗损减少；3）节省约10%左右的工程进度；4）大幅提高模型精度，提升合约算量效率。

（2）施工方案模拟、可视化交底

基于BIM的施工模拟改善了项目参与各方的沟通环境。通过基于BIM的施工模拟，对本项目进度、成本等进行逐一动态模拟，让各方快速获得信息；通过施工模拟进行施工中的工序、工法、工程量、物料应用、人力成本、资源分配等细部模拟，大幅改善传统的浪费与施工方案制定缺乏指导性等问题。

（3）施工场地规划

通过BIM建模结合倾斜摄影进行施工场地规划提供场地施工组织三维模型图，对现场的机械布置、加工区、物料堆放、车辆进出、生活区、办公区临建搭建、临水、临电、排污等市政设施等进行可视化展现，利用BIM的总平面管理指导现场的施工组织合理有序。

（4）进度计划管理

1）通过4D进行模拟，对项目的施工过程进行模拟，同时还针对复杂技术方案的施工过程与施工进度进行模拟，以此来实现施工方案的可视化交底。有效避免由于语言文字与二维图纸交底可能导致理解上出现的分歧与信息上出现错漏的问题。

2）实现了模型和Project文件中数据的对接，保证了施工现场管理和施工进度能够在时间与空间上协调一致，帮助项目管理人员合理安排施工进度与施工场地布置，同时依据进度要求对人、材以及机等各种资源展开优化分配，使得资源能够得到充分的利用。

3）通过该项技术的应用，建筑信息的交流层次得到了有效的提升，同时也方便了参与各方的沟通，极大程度上降低了建设项目由于信息过载，或者信息流失量大的影响，在极大程度上提升了建筑施工管理人员的工作效率与管理能力，同时也给大型建筑项目管理工作的实施，提供了创新的途径与新的管理方法支撑。

4）在4D模拟中，可以将整个施工过程更为直观的展现出来，这在为项目管理者提供三维可视化平台方面发挥这积极意义，为施工期间可视化管理工作的实施创造了更大的机遇。

（5）质量管理

项目各参与方通过平台，在一定的权限范围内即可查看质量信息，为协同管理及

集成管理提供支撑。通过在线化的项目质量管理模式，实现了项目优化控制和可视化管理，为确保工程质量提供了科学有效的管理手段，更注重事前控制。通过应用可视化技术，为各方提供建筑构件的空间关系、进度运行情况及随进度形成的质量信息，方便项目各参与方的沟通协调，使原先错综复杂的关系更加有序，实现了项目质量全过程精细化控制。

（6）安全管理

本项目基于BIM平台的现场安全管理实现了操作流程的规范，每个人各司其职，没有疏漏。既可以依托检查情况对工作人员进行工作考核，亦能实现现场的精细化管理，确保工程施工的顺利进行，能够摆脱以往沟通不顺畅，信息闭塞的情况，发现情况后能够及时有效地进行处理，从管理层到施工现场实现有效地衔接，杜绝以往检查 时突击整改，不检查时放松警惕的现象。

（7）资源管理

本项目借助BIM工具建立三维模型，并在平台上集成各信息创建5D模型。基本计算出主要工序的人、材、机资源的用量和成本，实现了工程量的动态查询、施工资源的动态管理与优化以及成本的跟踪对比等。实现了管理人员快速提取物资用量,提高工程计量效率；预先根据材料用量分布情况，合理安排各类资源的进场等工作，提前避免由于资源供应不足或冲突等问题而导致的风险。

（8）桩基跟踪

对于钻孔灌注桩构件，利用平台进行进度实时跟踪。BIM部门根据现场桩基实施桩号对BIM模型桩构件进行统一命名，入平台后对桩构件进行进度跟踪，保证桩构件施工进度实时把控，通过平台的三端一云的特点，及时整改现场问题，通过二维码等方式，对桩构件进行管理。本项目桩基跟踪流程如下框图所示：

（9）资料管理

利用线上平台，实现对项目施工阶段的海量信息进行集成、管理、分析、共享，为各参与方提供一个高效率信息沟通和协同工作的平台。 

（10）其他成果

1）本项目作为集团公司BIM平台化协同管理试点项目，为今后整个集团公司BIM协同项目化提供了宝贵的施工管理经验。

2）通过本项目BIM实施完善集团公司企业族库，建立企业BIM建模及相应的管理标准。

3）各类模型及视频文件作为施工技术交底资料；另一方面也可用于安全文明施工阶段性验收、监理汇报材料、阶段性验收汇报材料、竣工验收汇报材料。

2、应用效益

（1）经济效益

温州市动车南站西广场站前道路及配套工程采用BIM协同平台协进行项目管理，对于场布、进度、质量、安全、工程量等方面平台协同管控可以合理安排施工现场场布、复核工程量、排查安全隐患、提高工程质量，显著加快工程的施工进度，相比于传统的施工管理模式，经初步统计目前已节省项目费用约50万元。

（2）社会效益

通过本工程平台化施工协同管理的实施，为今后平台化项目施工管理积累了经验，也是今后市政工程的发展方向。目前温州市政工程领域还是缺少应用程度较深的BIM技术应用案例，因此在本工程进行BIM技术的深度应用对今后市政工程中的BIM应用起到指导作用，同时为本工程的项目管理提供更先进的管理工具，提高施工效率，具有积极的社会效益。

五、人才培养以及改进方向、措施

（一）人才培养方向

结合目前本项目BIM技术的主要应用，围绕本项目生命周期过程中各种专业任务的专业人员，将BIM 团队人员的培养定位于培养其具备应用BIM 支持和完成建筑生命周期各个阶段专业任务的能力。BIM 专业应用人才的能力由项目实践能力和BIM 应用能力两部分构成。

1、 项目实践能力

所谓的项目实践能力，可以按照项目生命周期的主要阶段分成项目设计、项目后期施工和运维三种类型，每一个项目阶段需要完成的工作又可以分成不同的专业或分工。

2、BIM 应用能力

对于BIM团队内成员而言，BIM 应用能力主要体现在以下三个方面:

（1）软件操作能力: 即专业应用人员掌握一种或几种BIM 软件使用的能力。

（2）模型建造能力: 指利用BIM 软件根据不同阶段的需求建立工程项目不同专业、不同用途模型的能力。

（3）模型后期应用能力: 指使用已有的BIM 模型对工程项目不同阶段的各种任务进行分析、模拟、优化的能力。

（二）改进方向、措施

BIM专业应用人才是BIM技术应用的最基础和最重要的内容之一。本项目应用中，出现了BIM人才缺乏，BIM技术应用深入不足，已有人才技术能力不足等问题，根据市政行业BIM技术应用现状，结合企业人才特点，本项目定制了完整的人才培养计划，同时成立BIM技术小组，在人才培养方面主要通过组织部门成员参与分公司的BIM基础培训；参与建协组织的BIM建模师考试；设立BIM技术部门专项资金；设立BIM技术小组奖励制度。

（1）BIM相关软件基础培训

针对BIM团队成员开展 “信息化宣贯与BIM相关软件基础培训会”，贯彻BIM技术应用的企业战略目标。

（2）BIM相关软件自主学习

BIM团队成员利用已购买的网络课堂学习账号，可利用工作之余的时间进行Revit软件的自主学习，提高Revit的实操水平和建模速度。

（3）BIM建模师考试

组织BIM团队成员参加全国BIM应用技能等级考试（中国建协），专门建立了考试微信和QQ小组，用于BIM资料、信息、动态等相关内容的共享。

（4）其他

设立BIM技术部门专项资金，用于日常的BIM团队实地考察、BIM软硬件（包括数据存储设备、BIM建模电脑、BIM建模插件、高质量的BIM模型等）采购、BIM培训经费。

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