BIM技术在铁路客站质量安全控制方面的应用

■ 徐尚奎 谭月仁 蒋凡 史建中

BIM技术在铁路客站质量安全控制方面的应用

■ 徐尚奎 谭月仁 蒋凡 史建中

结合兰州西站工程，探讨了BIM信息技术在铁路客站工程施工质量安全方面的典型应用，重点阐述了基于BIM信息技术的复杂施工节点模拟、施工安全防护模拟、客站施工物料跟踪及信息化管理等内容。研究结果表明：将BIM信息技术应用于铁路客站施工中，能有效地提高施工成效，改善施工质量和安全。对铁路同类型车站和类似结构应用BIM信息技术具有参考指导意义。

BIM；信息技术；铁路客站；质量安全；安全防护；碰撞；施工物料；信息化管理

0 引言

铁路客站工程是一项专业性极强的综合性工程，专业多、接口错综复杂、技术难点多，利用BIM技术的参数化、可视化等特点，能有效的提高施工效率，降低施工风险，改善施工安全和质量。目前基于BIM信息技术已经在铁路客站中有较广泛的应用，大中型客站中已有相当部分客站采用BIM技术进行辅助施工，并且取得了一定的成效，如兰州西站、哈尔滨北站、天津西站、南京站、海西线东方站等。下面结合兰州西站工程就BIM技术对铁路客站施工质量安全方面的典型应用进行介绍。

1 基于BIM信息技术的复杂施工节点模拟

复杂施工节点模拟包含两方面的内容：一是利用BIM技术对具有复杂工序、专业接口多的施工节点进行模拟，比如市政地铁与车站地下室交汇处施工节点，工序复杂，涉及专业多，工艺难度大，此时采用BIM施工模拟技术，能很好的进行施工组织模拟，提高工效和施工质量；二是利用BIM技术对工艺复杂或加工难度大、构造独特的节点进行模拟优化，比如对结构复杂的雨棚梁柱节点、站房中多构件相交的劲性柱节点或造型独特的钢结构屋面节点等进行模拟优化。此类型节点工艺复杂，质量要求高，采用BIM技术的分解施工，能得出合理的施工工序和质量控制办法，并且能以图文影像的方式，对施工人员进行培训，从而提高施工成效，改善施工质量。

1.1 复杂施工节点工序模拟优化

通过4D施工模拟实现在工程建设前对客站工程复杂施工节点的施工组织文件及施工进度计划文件内容进行模拟，可对施工组织文件中安排有冲突的地方在施工前进行优化，合理安排施工，并与工程实际进度相比较，直观地显示工程实际进度与原计划进度超前和滞后的部分，及时调整施工方案，保证工程如期完成。兰州西站工程的4D施工模拟见图1。

1.2 复杂节点模拟优化

客站工程中的某些复杂节点，设计往往不能很好地考虑其施工操作的可行性或加工的经济性问题，对于此类节点，利用BIM技术三维可视特点和具有时间维度的动态特点，可以完美地模拟其节点的具体施工，检验优化节点的设计和施工。

兰州西站劲性梁柱节点的BIM模拟见图2。原设计此劲性梁柱节点采用套筒与钢柱焊接的方式，由于套筒密集，并且分上下两排，之间的间隙小，在施工时焊接难度

大，会造成部分套筒下部与钢柱不能完全焊接，存在工程质量风险因素。经过BIM模拟优化后，将原设计中的套筒连接改为环板连接，优化后对钢筋的加工尺寸、焊接要求、施工难度都降低了，保证了工程质量。

同时，针对复杂节点，利用BIM技术对工人组织专项交底，将二维图纸转换成三维施工模拟，直观、形象、易懂。使工人掌握了复杂节点的关键工序，对复杂节点施工质量提供了可靠的保障。

图1 4D施工模拟

图2 复杂节点优化

2 基于BIM信息技术的施工安全防护模拟

基于BIM信息技术的施工安全防护模拟主要包含两方面内容：一是采用BIM技术对安全防护装置进行模拟，检验防护装置是否满足安全施工需要；二是群塔防碰撞模拟，检验塔吊施工的安全性。

2.1 安全防护装置模拟

安全管理是生产企业的命脉，也是客站工程施工管理的红线。传统施工管理中，往往只能根据经验和相关规范要求编写相关安全措施，针对性不强。采用BIM模拟安全防护现场，寻找安全防护的关键部位，得出有效防护措施，安全性得以提高。

兰州西站既有线安全防护装置模拟示意见图3。该站房贴近既有铁路线，最近距离只有2 640 mm，在BIM模型中进行防护网的安装位置、防护高度以及安装方式优化，在保证既有线运输安全的前提下，尽可能地方便施工，另外结合塔吊作业模拟，考虑塔吊作业时对既有线造成的安全隐患。

图3 既有线安全防护模型

2.2 群塔防碰撞模拟

大型客站站房面积大，施工工期紧张，往往要求多个

工作面进行同时施工，因此，在客站施工范围内，需要设置多台塔吊，如何防止多塔吊的相互干扰和和对既有线安全区域的冲撞，是施工安全的重要命题。

采用BIM技术，在塔吊安装前，在BIM模型中对塔吊进行模拟布置和运行，可以有效地检验塔吊的设置是否能满足作业需求，同时，也可以根据塔吊模拟运行，调整塔吊标臂标高，设定塔臂限位器安装位置，或设定既有线安全防护网限位器的位置，实现作业半径交叉区域塔吊有序作业，保证吊装的货物不得超越既有线防护网及既有线的正常运输安全。图4为客站群塔防碰撞模拟示意，利用BIM技术的群塔防碰撞模拟，塔吊布置合理，施工作业效率提高，施工安全得到了保障。

图4 群塔防碰撞模拟

3 客站施工物料跟踪及信息化管理

随着建筑行业标准化、工厂化、数字化水平的提升，以及建筑使用设备复杂性的提高，越来越多的建筑及设备构件通过工厂加工并运送到施工现场进行高效的组装。而这些建筑构件及设备是否能够及时运到现场，是否满足设计要求，质量是否合格将成为整个建筑施工建造过程中影响施工计划关键路径的重要环节。基于BIM系统结合FRID技术的物流管理信息系统对物体的过程信息有非常好的数据库记录和管理功能，从而解决建筑行业对日益增长的物料跟踪带来的管理压力。铁路客站工程庞大，结构构件多，同样具有上述标准化加工生产和物料跟踪的特点要求，比如钢结构雨棚，站房钢结构屋架及玻璃幕墙和屋面等，这些结构构件数量庞大，样式类似，很容易在加工和安装时混淆，采用BIM技术结合FRID技术的物流管理信息系统，在BIM模型中即赋予特有的构件名称、材料、样式、位置、数量等信息，而在之后的备料、加工、运输、进场、物料堆放、安装、维护等每个流程，都可以根据构件的标签信息进行查询检验，缩减了对各种类型构件分类、归类、定位等工作，提升了管理工作效率，并且在安全质量方面也得到了保证。目前基于BIM技术的物料跟踪及信息化管理已经在客站工程的前期即工厂设计、加工、出厂环节有较为广泛的应用，而在后期等阶段尚未广泛应用，有待进一步推广。

4 结论

BIM技术已经广泛应用于建筑工程中，而在铁路客站工程中的应用也必将快速展开。兰州西站采用BIM技术在铁路客站施工质量安全控制方面开创性地进行了应用。该客站建设基本完成，与同类型、规模的其他客站相比，该工程工期缩短，施工中修改变更大幅减少，工程质量优良。实践证明，将BIM信息技术应用于铁路客站施工中，能有效地提高施工成效，改善施工质量和安全。

[1] 住房与城乡建设部. 关于推进BIM技术在建筑领域内应用的指导意见[S]，2003.

[2] 何关培. BIM总论[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

徐尚奎：中国铁路总公司工程管理中心，教授级高级工程师，北京，100038

谭月仁：中国铁路总公司工程管理中心，高级工程师，北京，100038

蒋 凡：中铁第四勘察设计院集团有限公司，高级工程师，湖北 武汉，430063

史建中：兰州铁路局兰州枢纽指挥部，高级工程师，甘肃兰州，730000

责任编辑杨环

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1672-061X（2014）05-0028-03