■ 徐尚奎 譚月仁 蔣凡 史建中

BIM技術(shù)在鐵路客站質(zhì)量安全控制方面的應用

■ 徐尚奎 譚月仁 蔣凡 史建中

結(jié)合蘭州西站工程，探討了BIM信息技術(shù)在鐵路客站工程施工質(zhì)量安全方面的典型應用，重點闡述了基于BIM信息技術(shù)的復雜施工節(jié)點模擬、施工安全防護模擬、客站施工物料跟蹤及信息化管理等內(nèi)容。研究結(jié)果表明：將BIM信息技術(shù)應用于鐵路客站施工中，能有效地提高施工成效，改善施工質(zhì)量和安全。對鐵路同類型車站和類似結(jié)構(gòu)應用BIM信息技術(shù)具有參考指導意義。

BIM；信息技術(shù)；鐵路客站；質(zhì)量安全；安全防護；碰撞；施工物料；信息化管理

0 引言

鐵路客站工程是一項專業(yè)性極強的綜合性工程，專業(yè)多、接口錯綜復雜、技術(shù)難點多，利用BIM技術(shù)的參數(shù)化、可視化等特點，能有效的提高施工效率，降低施工風險，改善施工安全和質(zhì)量。目前基于BIM信息技術(shù)已經(jīng)在鐵路客站中有較廣泛的應用，大中型客站中已有相當部分客站采用BIM技術(shù)進行輔助施工，并且取得了一定的成效，如蘭州西站、哈爾濱北站、天津西站、南京站、海西線東方站等。下面結(jié)合蘭州西站工程就BIM技術(shù)對鐵路客站施工質(zhì)量安全方面的典型應用進行介紹。

1 基于BIM信息技術(shù)的復雜施工節(jié)點模擬

復雜施工節(jié)點模擬包含兩方面的內(nèi)容：一是利用BIM技術(shù)對具有復雜工序、專業(yè)接口多的施工節(jié)點進行模擬，比如市政地鐵與車站地下室交匯處施工節(jié)點，工序復雜，涉及專業(yè)多，工藝難度大，此時采用BIM施工模擬技術(shù)，能很好的進行施工組織模擬，提高工效和施工質(zhì)量；二是利用BIM技術(shù)對工藝復雜或加工難度大、構(gòu)造獨特的節(jié)點進行模擬優(yōu)化，比如對結(jié)構(gòu)復雜的雨棚梁柱節(jié)點、站房中多構(gòu)件相交的勁性柱節(jié)點或造型獨特的鋼結(jié)構(gòu)屋面節(jié)點等進行模擬優(yōu)化。此類型節(jié)點工藝復雜，質(zhì)量要求高，采用BIM技術(shù)的分解施工，能得出合理的施工工序和質(zhì)量控制辦法，并且能以圖文影像的方式，對施工人員進行培訓，從而提高施工成效，改善施工質(zhì)量。

1.1 復雜施工節(jié)點工序模擬優(yōu)化

通過4D施工模擬實現(xiàn)在工程建設(shè)前對客站工程復雜施工節(jié)點的施工組織文件及施工進度計劃文件內(nèi)容進行模擬，可對施工組織文件中安排有沖突的地方在施工前進行優(yōu)化，合理安排施工，并與工程實際進度相比較，直觀地顯示工程實際進度與原計劃進度超前和滯后的部分，及時調(diào)整施工方案，保證工程如期完成。蘭州西站工程的4D施工模擬見圖1。

1.2 復雜節(jié)點模擬優(yōu)化

客站工程中的某些復雜節(jié)點，設(shè)計往往不能很好地考慮其施工操作的可行性或加工的經(jīng)濟性問題，對于此類節(jié)點，利用BIM技術(shù)三維可視特點和具有時間維度的動態(tài)特點，可以完美地模擬其節(jié)點的具體施工，檢驗優(yōu)化節(jié)點的設(shè)計和施工。

蘭州西站勁性梁柱節(jié)點的BIM模擬見圖2。原設(shè)計此勁性梁柱節(jié)點采用套筒與鋼柱焊接的方式，由于套筒密集，并且分上下兩排，之間的間隙小，在施工時焊接難度

大，會造成部分套筒下部與鋼柱不能完全焊接，存在工程質(zhì)量風險因素。經(jīng)過BIM模擬優(yōu)化后，將原設(shè)計中的套筒連接改為環(huán)板連接，優(yōu)化后對鋼筋的加工尺寸、焊接要求、施工難度都降低了，保證了工程質(zhì)量。

同時，針對復雜節(jié)點，利用BIM技術(shù)對工人組織專項交底，將二維圖紙轉(zhuǎn)換成三維施工模擬，直觀、形象、易懂。使工人掌握了復雜節(jié)點的關(guān)鍵工序，對復雜節(jié)點施工質(zhì)量提供了可靠的保障。

圖1 4D施工模擬

圖2 復雜節(jié)點優(yōu)化

2 基于BIM信息技術(shù)的施工安全防護模擬

基于BIM信息技術(shù)的施工安全防護模擬主要包含兩方面內(nèi)容：一是采用BIM技術(shù)對安全防護裝置進行模擬，檢驗防護裝置是否滿足安全施工需要；二是群塔防碰撞模擬，檢驗塔吊施工的安全性。

2.1 安全防護裝置模擬

安全管理是生產(chǎn)企業(yè)的命脈，也是客站工程施工管理的紅線。傳統(tǒng)施工管理中，往往只能根據(jù)經(jīng)驗和相關(guān)規(guī)范要求編寫相關(guān)安全措施，針對性不強。采用BIM模擬安全防護現(xiàn)場，尋找安全防護的關(guān)鍵部位，得出有效防護措施，安全性得以提高。

蘭州西站既有線安全防護裝置模擬示意見圖3。該站房貼近既有鐵路線，最近距離只有2 640 mm，在BIM模型中進行防護網(wǎng)的安裝位置、防護高度以及安裝方式優(yōu)化，在保證既有線運輸安全的前提下，盡可能地方便施工，另外結(jié)合塔吊作業(yè)模擬，考慮塔吊作業(yè)時對既有線造成的安全隱患。

圖3 既有線安全防護模型

2.2 群塔防碰撞模擬

大型客站站房面積大，施工工期緊張，往往要求多個

工作面進行同時施工，因此，在客站施工范圍內(nèi)，需要設(shè)置多臺塔吊，如何防止多塔吊的相互干擾和和對既有線安全區(qū)域的沖撞，是施工安全的重要命題。

采用BIM技術(shù)，在塔吊安裝前，在BIM模型中對塔吊進行模擬布置和運行，可以有效地檢驗塔吊的設(shè)置是否能滿足作業(yè)需求，同時，也可以根據(jù)塔吊模擬運行，調(diào)整塔吊標臂標高，設(shè)定塔臂限位器安裝位置，或設(shè)定既有線安全防護網(wǎng)限位器的位置，實現(xiàn)作業(yè)半徑交叉區(qū)域塔吊有序作業(yè)，保證吊裝的貨物不得超越既有線防護網(wǎng)及既有線的正常運輸安全。圖4為客站群塔防碰撞模擬示意，利用BIM技術(shù)的群塔防碰撞模擬，塔吊布置合理，施工作業(yè)效率提高，施工安全得到了保障。

圖4 群塔防碰撞模擬

3 客站施工物料跟蹤及信息化管理

隨著建筑行業(yè)標準化、工廠化、數(shù)字化水平的提升，以及建筑使用設(shè)備復雜性的提高，越來越多的建筑及設(shè)備構(gòu)件通過工廠加工并運送到施工現(xiàn)場進行高效的組裝。而這些建筑構(gòu)件及設(shè)備是否能夠及時運到現(xiàn)場，是否滿足設(shè)計要求，質(zhì)量是否合格將成為整個建筑施工建造過程中影響施工計劃關(guān)鍵路徑的重要環(huán)節(jié)?；贐IM系統(tǒng)結(jié)合FRID技術(shù)的物流管理信息系統(tǒng)對物體的過程信息有非常好的數(shù)據(jù)庫記錄和管理功能，從而解決建筑行業(yè)對日益增長的物料跟蹤帶來的管理壓力。鐵路客站工程龐大，結(jié)構(gòu)構(gòu)件多，同樣具有上述標準化加工生產(chǎn)和物料跟蹤的特點要求，比如鋼結(jié)構(gòu)雨棚，站房鋼結(jié)構(gòu)屋架及玻璃幕墻和屋面等，這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件數(shù)量龐大，樣式類似，很容易在加工和安裝時混淆，采用BIM技術(shù)結(jié)合FRID技術(shù)的物流管理信息系統(tǒng)，在BIM模型中即賦予特有的構(gòu)件名稱、材料、樣式、位置、數(shù)量等信息，而在之后的備料、加工、運輸、進場、物料堆放、安裝、維護等每個流程，都可以根據(jù)構(gòu)件的標簽信息進行查詢檢驗，縮減了對各種類型構(gòu)件分類、歸類、定位等工作，提升了管理工作效率，并且在安全質(zhì)量方面也得到了保證。目前基于BIM技術(shù)的物料跟蹤及信息化管理已經(jīng)在客站工程的前期即工廠設(shè)計、加工、出廠環(huán)節(jié)有較為廣泛的應用，而在后期等階段尚未廣泛應用，有待進一步推廣。

4 結(jié)論

BIM技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于建筑工程中，而在鐵路客站工程中的應用也必將快速展開。蘭州西站采用BIM技術(shù)在鐵路客站施工質(zhì)量安全控制方面開創(chuàng)性地進行了應用。該客站建設(shè)基本完成，與同類型、規(guī)模的其他客站相比，該工程工期縮短，施工中修改變更大幅減少，工程質(zhì)量優(yōu)良。實踐證明，將BIM信息技術(shù)應用于鐵路客站施工中，能有效地提高施工成效，改善施工質(zhì)量和安全。

[1] 住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部. 關(guān)于推進BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應用的指導意見[S]，2003.

[2] 何關(guān)培. BIM總論[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

徐尚奎：中國鐵路總公司工程管理中心，教授級高級工程師，北京，100038

譚月仁：中國鐵路總公司工程管理中心，高級工程師，北京，100038

蔣 凡：中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，高級工程師，湖北 武漢，430063

史建中：蘭州鐵路局蘭州樞紐指揮部，高級工程師，甘肅蘭州，730000

責任編輯楊環(huán)

U291.6

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1672-061X（2014）05-0028-03