BIM技術在鐵路客站質量安全控制方面的應用

■ 徐尚奎 譚月仁 蔣凡 史建中

BIM技術在鐵路客站質量安全控制方面的應用

■ 徐尚奎 譚月仁 蔣凡 史建中

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

BIM；信息技術；鐵路客站；質量安全；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性極強的綜合性工程，專業多、接口錯綜復雜、技術難點多，利用BIM技術的參數化、可視化等特點，能有效的提高施工效率，降低施工風險，改善施工安全和質量。目前基于BIM信息技術已經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。下面結合蘭州西站工程就BIM技術對鐵路客站施工質量安全方面的典型應用進行介紹。

1 基于BIM信息技術的復雜施工節點模擬

復雜施工節點模擬包含兩方面的內容：一是利用BIM技術對具有復雜工序、專業接口多的施工節點進行模擬，比如市政地鐵與車站地下室交匯處施工節點，工序復雜，涉及專業多，工藝難度大，此時采用BIM施工模擬技術，能很好的進行施工組織模擬，提高工效和施工質量；二是利用BIM技術對工藝復雜或加工難度大、構造獨特的節點進行模擬優化，比如對結構復雜的雨棚梁柱節點、站房中多構件相交的勁性柱節點或造型獨特的鋼結構屋面節點等進行模擬優化。此類型節點工藝復雜，質量要求高，采用BIM技術的分解施工，能得出合理的施工工序和質量控制辦法，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，改善施工質量。

1.1 復雜施工節點工序模擬優化

通過4D施工模擬實現在工程建設前對客站工程復雜施工節點的施工組織文件及施工進度計劃文件內容進行模擬，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 復雜節點模擬優化

客站工程中的某些復雜節點，設計往往不能很好地考慮其施工操作的可行性或加工的經濟性問題，對于此類節點，利用BIM技術三維可視特點和具有時間維度的動態特點，可以完美地模擬其節點的具體施工，檢驗優化節點的設計和施工。

蘭州西站勁性梁柱節點的BIM模擬見圖2。原設計此勁性梁柱節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，存在工程質量風險因素。經過BIM模擬優化后，將原設計中的套筒連接改為環板連接，優化后對鋼筋的加工尺寸、焊接要求、施工難度都降低了，保證了工程質量。

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

圖1 4D施工模擬

圖2 復雜節點優化

2 基于BIM信息技術的施工安全防護模擬

基于BIM信息技術的施工安全防護模擬主要包含兩方面內容：一是采用BIM技術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

安全管理是生產企業的命脈，也是客站工程施工管理的紅線。傳統施工管理中，往往只能根據經驗和相關規范要求編寫相關安全措施，針對性不強。采用BIM模擬安全防護現場，尋找安全防護的關鍵部位，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模型中進行防護網的安裝位置、防護高度以及安裝方式優化，在保證既有線運輸安全的前提下，盡可能地方便施工，另外結合塔吊作業模擬，考慮塔吊作業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，需要設置多臺塔吊，如何防止多塔吊的相互干擾和和對既有線安全區域的沖撞，是施工安全的重要命題。

采用BIM技術，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置是否能滿足作業需求，同時，也可以根據塔吊模擬運行，調整塔吊標臂標高，設定塔臂限位器安裝位置，或設定既有線安全防護網限位器的位置，實現作業半徑交叉區域塔吊有序作業，保證吊裝的貨物不得超越既有線防護網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技術的群塔防碰撞模擬，塔吊布置合理，施工作業效率提高，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

隨著建筑行業標準化、工廠化、數字化水平的提升，以及建筑使用設備復雜性的提高，越來越多的建筑及設備構件通過工廠加工并運送到施工現場進行高效的組裝。而這些建筑構件及設備是否能夠及時運到現場，是否滿足設計要求，質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鍵路徑的重要環節。基于BIM系統結合FRID技術的物流管理信息系統對物體的過程信息有非常好的數據庫記錄和管理功能，從而解決建筑行業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，結構構件多，同樣具有上述標準化加工生產和物料跟蹤的特點要求，比如鋼結構雨棚，站房鋼結構屋架及玻璃幕墻和屋面等，這些結構構件數量龐大，樣式類似，很容易在加工和安裝時混淆，采用BIM技術結合FRID技術的物流管理信息系統，在BIM模型中即賦予特有的構件名稱、材料、樣式、位置、數量等信息，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，都可以根據構件的標簽信息進行查詢檢驗，縮減了對各種類型構件分類、歸類、定位等工作，提升了管理工作效率，并且在安全質量方面也得到了保證。目前基于BIM技術的物料跟蹤及信息化管理已經在客站工程的前期即工廠設計、加工、出廠環節有較為廣泛的應用，而在后期等階段尚未廣泛應用，有待進一步推廣。

4 結論

BIM技術已經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技術在鐵路客站施工質量安全控制方面開創性地進行了應用。該客站建設基本完成，與同類型、規模的其他客站相比，該工程工期縮短，施工中修改變更大幅減少，工程質量優良。實踐證明，將BIM信息技術應用于鐵路客站施工中，能有效地提高施工成效，改善施工質量和安全。

[1] 住房與城鄉建設部. 關于推進BIM技術在建筑領域內應用的指導意見[S]，2003.

[2] 何關培. BIM總論[M]. 北京：中國建筑工業出版社，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

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1672-061X（2014）05-0028-03