依托贵南高铁南宁北站站房建设工程 ，从全过程 BIM 技术 、 BIM 标准体 系建设 、站房 数智化建造总控系统建设 3
近 年来 ，我国建筑行业应用 BIM 技术已相对成熟， 铁路行业 BIM 技术相较于建筑行业应用起步较晚 ， 特 别是在铁路站房工程领域 ， BIM 技术的研究与应用还处 于起步阶段 。铁路站房 BIM 实施标准体系尚未完全 成熟 ，信息化系统的应用还处于探索阶段 。 同时 ， 随 着铁路站房环境日益复杂和建造标准的提高 ，铁路站 房施工中各个环节的要求也越来越高 。 因此 ，铁路站 房施工向信息化 、智能化转型已成为必然趋势。 朱洪涛 认为 BIM 技术可用于全程追踪分析和管 控项目工程质量 ；易辉翔 认为可利用 BIM 技术搭建 数字模型 ，通过 BIM 技术在铁路站房施工领域的应用 可实现信息共享与协同 ，将其应用于项目整体的施工 过程 ，利用其协同性 、数据性等方面的优势 来提高项 目的整体建设标准和管理水平 ；杨佳等 建议可基于 BIM 技术构建铁路站房工程精细化管理平台 ， 以实现精 细化管控建设施工质量 、进度 、安全等方面的目标， 满足站房施工过程中的高标准要求 ，进一步推动 BIM 及信息化技术在铁路站房工程领域的应用落地。 利用 BIM 技术开拓各类信息化创新应用 ，可提高 铁路站房工程管理建设水平 ，满足高标准的建设要求， 推动铁路站房工程施工向规范化 、 标准化 、智能化 转型。
贵南高铁是“八纵八横”高速铁路网中的一条重要路段，连接包头（银川）—海口通道的重要组成部分，是十分重要的交通纽带，对于衔接“一带一路”陆路南北新通道具有战略意义。建成后，将与成贵、贵广、渝黔高铁等铁路线路构成连接川渝黔及西北地区至华南沿海地区的便捷主通道。在交通、经济等领域将发挥巨大作用，极大地促进区域发展和交流。
南宁北站位于南宁市武鸣城区以西、东盟经开区以东，作为引领南宁市未来城市空间发展的重大节点、南宁市副中心的引擎站点、南宁北部综合交通枢纽，南宁北站的建设对南宁市推进强枢纽建设起到积极作用。南宁北站站房以“风雨廊桥”为造型，突出壮乡文化特色。车站建筑面积约 3 万 平米 ，是贵南高铁全线新建 8 座车站中最大的车站。站场规模为 3 台 8 线，远期预留到发线 2 条，主要承办贵南、南崇、南玉高铁动车始发、 终到及通过列车作业，远期总规模 8 台 19 线 （贵南 4 台 10 线，南柳 4 台 9 线）。南宁北站整体鸟瞰效果见图 1 。
图1 南宁北站 整体 鸟瞰效果图
南宁北站工程建设的重难点主要包括：
（1） 工程专业繁多，交叉协调复杂。该工程涉及多个专业领域，包括混凝土结构、钢结构、幕墙、金属屋面、装饰装修、给排水、供暖、通风及空调、电梯、电气、消防、智能化、防雷等专业工程，涵盖范围广泛。同时，站前施工、地下 （地铁） 施工及城市市政施工同步进行，工程竖向空间互相叠加，垂直交叉作业量大，特别是城市通廊下方，需要充分了解地铁施工单位的施工进度状况，并对现有设备及场地施工条件对站房工期的影响进行分析，相互制约、相互干扰、协调量大。
（2） 工期紧迫。南宁北站工程体量大，工期要求紧，并且还需要充分考虑与下穿地铁的交叉施工，施工干扰多。同时，各专业交叉作业、天气对施工工期、四电房屋移交、联调联试以及消防、静动态验收造成的影响，需要周密配置，严谨高效，合理组织施工，见缝插针，使南宁北站及配套房屋按静态验收时间节点按时交工。考虑到站前单位施工作业面提供晚，上部主体结构施工受到制约，节点工期紧张。
（3） 质量要求高。对于站房工程的质量要求高，单位工程一次验收合格率要求达到100%，主体工程质量必须做到零缺陷。因此，在施工组织和质量技术管理方面，也提出了非常严格的要求。
2.1全 专 业 BIM建 模
在南 宁北站项目中 ，全面采用了BIM建 模技术， 覆盖建筑 、结构 、钢结构 、机电 、金属屋面等多个专业领域 。 模型精度达到 LOD350 以上 ，并且在钢结构、 机电等专业领域采用基于 BIM 的深化设计，为现场施工提供了指导（见图 2）。
图2 全专业BIM建模
2. 2 BIM审图
前期建模共计排查问题 158 项 ，建筑结构排查图纸 问题共 75 项（其中楼梯 、扶梯 、电梯专项复核 16 项）， 排查区域为站房 、地下空间 、地铁站区域。
机电排查图纸问题共 88 项（其中碰撞问题 31 项）， 排查区域为除地铁站外所有区域（见图 3）。
图3 BIM审图
2. 3 BIM+无人机应用
通过无人机倾斜摄影采集现场原始地形 ，叠加BIM模型 ，为项目前期施工场地策划 ，提供可视化分析工具 ； 同时 ，基于实景模型 ，可以实现测量 、土方算量等工程量的测算（见图 4）。
图4 无人机倾斜摄影施工场地
2. 4 机电深化设计
本工程机电系统设计复杂，同时考虑到旅客乘车体验 ，城市通廊 、出站通道 、候车厅等位置需要预留足够的空间以满足吊顶高度要求 ，因此对管线排布提出了更高要求。
项目采用 BIM 技术进行管线设备综合排布 ，重点对走廊 、公共区域 、机房等部位进行深化排布，在保证机电系统正常施工与检修的情况下 ，为装饰吊顶提供足够的预留空间（见图 5）。
图5 管线设备综合排布
根据排布完成的管线深化模型 ，在进行二次结构砌筑前 ，完成图纸出图工作，以指导现场施工 。图纸包含单专业管线排布图 、管线综合图 、管井排布图 、 预留洞口图 、剖面图等 ，可帮助实现管线深度集成和优化施工（见图 6）。
图6 管线综合图
2. 5 钢结构深化设计
南宁北站的屋盖采用了管桁架+钢网架的组合结构 ，其立面呈现曲面造型 。屋盖桁架采用倒三角桁架， 最大跨度达到75m 。为确保钢结构的精准施工，项目采用 Tekla 软件进行深化设计 ，并对细部节点进行优化 。设计出图有助于指导现场实际施工 ，确保屋盖结构的质量和安全性（见图 7）。
图7 南宁北站屋盖钢网 架
基于 BIM 模型 ，对钢结构吊装全过程进行三维模拟 ，并制定各阶段设备 、资源配置方案（见图 8）。
图8 钢结构吊装三维模拟
3. 1 标准体系内容
目前，铁路站房工程 BIM 标准体系尚不完善，因此在以往的工程中，通常参考国家建筑工程 BIM 相关标准进行建模。然而，由于铁路站房工程的特殊性，需要兼顾房建与铁路标准，同时铁路站房工程建设技术难度大、施工组织复杂、缺少标准支撑，对 BIM应用落地造成了较大困难。
南宁北站工程以铁路BIM联盟的标准体系框架为基础 ，参考国标建筑工程 、公路工程等相关标准 ，制定了适用于铁路站房工程的BIM标准体系 。主要包括：
（1）EBS与WBS分解标准 。规范铁路客站工程实体结构（EBS ）与工序（WBS ）分解 ，形成一套标准的分解体系 ，使业务管理及业务数据标准化 ，线上业务系统基于此实现业务数据贯通。
（2）BIM建模标准。为规范BIM技术在站房项目建设周期的应用 ，确保BIM实施效果 ，形成 BIM 建模标准， 以提高BIM成果的可靠性和协同作业效率 ，提升项目各参建单位的BIM模型质量水平，提升工程质量和投资效益。
（3）主数据管理标准 。规范项目管理各类业务数据标准 ，规范数据管理组织架构与管理流程 ，形成铁路客站主数据管理标准 ，为线上系统提供数据标准化基础。
（4）信息模型表达及交付标准 。为确保 BIM 成果的有效利用 ，规范施工阶段的 BIM 成果交付内容，包括几何进度和信息深度等，提供基础数据，以支持南宁北站的运维工作。
（5） 数智化应用指南 。 规范铁路站房工程在BIM、信息化、智慧建造等方面的标准化、场景化应用流程、资源配置、成果内容，为项目实施提供指导。
3. 2 网格空间创新应用
高铁站房或大型公建项目， 由于施工组织较为复杂 ，普遍存在质量 、进度 、试验 、计量等业务的颗粒度 、任务划分方式不一致的问题 ，常用分解方式包括分部分项划分 、实体单元划分等 ，针对不同的业务管理颗粒度以及不同的划分方法 ，为实现各类业务数据联通 ，项目创新提出网格空间。
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 、构建类型等信息 ，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（见图 9）。
图9 网格空间轴网
为实现铁路客站建设过程的质检资料在线化、工程档案电子化 ，全面推动数字化转型 。应用信息技术，采用在线业务管理系统 ，实现试验、质检、进度等业务系统的数据互通及应用 ，开展工程档案电子化研究 ，将在线业务管理系统产生的电子文件自动归档组卷 ，实现档案数字化交付 。借助国产 BIM 图形引擎，积极推广BIM集成应用系统 ，通过网格空间及编码体系 ，将在线 BIM 模型与业务管理系统主数据及电子文件进行集成 ，实现基于 BIM 的过程管理及数字化交付（见图 10）。
图10 BIM数智化建造总控系统结构
4. 1 质检管理系统
质检管理系统集成了质检 、试验 、进度等业务管 理功能 ，并基于组织架构和网格空间实现了业务数据的联通。
（ 1 ）基础信息配置 。系统内置站房工程分部分项划分模版 ，可快速创建分部分项目录树 ，目录树与质检表单自动关联，并支持按照目录树节点对管理人员进行授权，实现精细化管理。 系统网格空间功能 ，通过网格空间创建工程验收部位，可实现进度 、质检 、BIM 模型数据关联（见图11）。
（2 ）手机端填报原始记录 。通过手机端应用，在现场记录质量验收的实测数据。手机应用内置有质量验收规范，可以快速填写（见图 12）。
（3 ）Web 端质检文件审批 。手机端完成原始记录填报后 ，Web 端自动汇总形成检验批表单 。质检资料完成后，可启动审批流程，并对电子文件进行数字签名和电子章（见图 13）。
图11 系统网格空间
图12 手机端填报界面
图13 审批界面
4. 2 电子档案管理系统
电子档案管理系统支持线下纸质文件的扫描管理 和线上电子文件的自动收集与管理（见图 14）。
图14 电子文件全过程管理流程
质检系统产生的电子文件经过签名签章后 ，通过API接口自动推送至电子档案管理系统 ，并按照电子档案管理系统内建的资料目录实现自动化归档。支持电子档案的归档 、组卷 、查阅 、移交等多项功能（见图 15）。
图15 电子档案管理系统
4. 3 BIM集成应用系统
BIM集成应用系统通过网格空间与业务管理系统实现数据联通， 以国产BIM引擎为基础，集成进度 、质检、方案文档等内容。
（1）现 场 进 度信息集成展 示 。 通过网格空间，根据质检资料完成情况动态展示现场进度情况 （见 图 16）。
图 1 6 现场进度展示
（2）构件资料挂接 。实现构件级的质检文件关联， 并通过统一的用户权限管理 ，直接查阅对应的质检文件（见图 17）。
图 17 质检 文件
5. 1 经济效益
针对南宁北站站房施工过程中遇到的复杂工序问题，基于铁路站房BIM实施标准 ，通过BIM 技术和4D 控制技术指导进度管控，提前模拟不同的施工方案、 优化施工工序，有效节约工期20 d。此外，可视化施工进度功能可反复模拟资源配置 ，合理安排技术工人、 设备 、机械 、材料进场时间，避免了因人力 、机械 、 材料闲置造成的利润损失 ，有效提高经济效益。
5. 2 管理 效益
土建专业已完成质检资料线上填报 、签名签章以及电子档案归档工作， 主体结构 、钢结构 、机电等专业线上表单累计完成约5000 份 ，节省了大量的工作量 ，提升了管理效益。
5. 3 安全效益
设立统一的站房 BIM 实施标准 ，实现交付标准和接口标准的统一，并以统一的 BIM 协同平台进行施工管理 ，可解决施工过程中的数据交互 、沟通闭环 、责任追溯等问题，可以方便快捷的进行安全隐患排查， 提高安全效益。
依托于南宁北站 ，结合其工程特点，以铁路站房工程 BIM 信息化应用实施标准为基础 ，深入探讨了铁路站房建设中应用的 BIM 技术和信息化创新应用 。通过项目实施，在项目信息化建设过程中 ，解决了站房工程信息化应用的多个难点，实现了质检 、试验 、进度等业务基于 BIM 的协同管理，为同类站房工程的信息化应用提供了一种可行的技术路线。同时，为规范铁路站房工程的 BIM 信息化应用要求，提高施工质量和效率 ，为铁路站房工程建设的数智化转型提供实施经验与方法。
