鐵路工程“BIM+智慧建造”技術(shù)應(yīng)用研究

摘" 要：近年BIM等信息化技術(shù)在我國(guó)工程建設(shè)領(lǐng)域取得了良好的發(fā)展實(shí)效，鐵路工程作為我國(guó)實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)的重要支撐，在其建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行BIM技術(shù)深度應(yīng)用更有利于項(xiàng)目推動(dòng)。為提升“BIM+智慧建造”技術(shù)在鐵路工程項(xiàng)目中的應(yīng)用能力，文章以新建柳溝至紅沙梁鐵路專(zhuān)用線(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目為工程依托，通過(guò)Revit等軟件建立鐵路工程各專(zhuān)業(yè)BIM模型，結(jié)合智慧建造平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)高效協(xié)同以及進(jìn)度、質(zhì)量、安全、資料等信息化的管理，助力項(xiàng)目建設(shè)降本增效，并為此類(lèi)技術(shù)應(yīng)用提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：鐵路工程；BIM技術(shù)；智慧建造；應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TP399" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" 文章編號(hào)：2096-4706（2025）03-0090-07

Research on the Application of “BIM+Intelligent Construction” Technology in Railway Engineering

QU Jimin， LI Qiang， WANG Wei， ZHOU Zhiwei

（Gansu Construction Traffic Construction Co.， Ltd.， Lanzhou" 730050， China）

Abstract： In recent years， BIM and other information technologies have achieved good development results in the field of engineering construction in China. As an important support for China to achieve a strong transportation country， the in-depth application of BIM technology in the construction process of railway engineering is more conducive to project advancement. In order to improve the application capabilities of “BIM+intelligent construction” technology in railway engineering projects， this paper relies on the construction project of the new Liugou-Hongshaliang dedicated railway line. Through Revit and other software， BIM models of various majors in railway engineering are established， combined with intelligent construction platform. It realizes the efficient coordination of project construction and the information management of progress， quality， safety and documentation， helping the project construction to reduce costs and increase efficiency， and providing reference for the application of such technologies.

Keywords： railway engineering; BIM technology; intelligent construction; application research

0" 引" 言

鐵路是國(guó)家戰(zhàn)略性、全局性、關(guān)鍵性重大基礎(chǔ)設(shè)施，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈、重大民生工程和綜合交通運(yùn)輸體系骨干，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的地位和作用至關(guān)重要?！敖煌◤?qiáng)國(guó)，鐵路先行”，近年來(lái)我國(guó)鐵路工程建設(shè)發(fā)展迅速，2023年，交通運(yùn)輸部、國(guó)家鐵路局等單位聯(lián)合印發(fā)《加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)五年行動(dòng)計(jì)劃（2023—2027年）》（交規(guī)劃發(fā)〔2023〕21號(hào)），明確指出：到2027年，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到17萬(wàn)千米左右，其中高速鐵路5.3萬(wàn)千米左右，普速鐵路11.7萬(wàn)千米左右，構(gòu)建安全、便捷、高效、綠色、經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系[1]。

隨著我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展和雙碳戰(zhàn)略的實(shí)施，對(duì)鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)也提出了新的要求，鐵路工程建設(shè)具有施工人員多、涉及專(zhuān)業(yè)多、伴生數(shù)據(jù)量大、施工周期長(zhǎng)、技術(shù)復(fù)雜等特點(diǎn)，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中難以建立有效的現(xiàn)場(chǎng)協(xié)同管理機(jī)制，傳統(tǒng)管理模式對(duì)于項(xiàng)目的管理局限性愈發(fā)明顯。近年來(lái)，信息化技術(shù)在建筑業(yè)發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行良好的融合，以BIM技術(shù)為代表的信息化技術(shù)在我國(guó)建筑、公路、鐵路、隧道、橋梁、水利等工程建設(shè)領(lǐng)域進(jìn)行了多元化應(yīng)用并且取得了良好的發(fā)展成果[2-8]。2022年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，指出要加快BIM技術(shù)在工程建設(shè)全生命周期中的集中應(yīng)用，推動(dòng)數(shù)字化成果交付和應(yīng)用[9]。

本文以新建柳溝至紅沙梁鐵路專(zhuān)用線(xiàn)建設(shè)項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“柳紅鐵路”）為工程依托，進(jìn)行項(xiàng)目策劃，制定“BIM+智慧建造”技術(shù)應(yīng)用方案，構(gòu)建鐵路路基、橋梁、隧道、軌道等各專(zhuān)業(yè)BIM模型，建立鐵路BIM族庫(kù)。在此基礎(chǔ)上，將BIM模型導(dǎo)入智慧建造平臺(tái)，基于“BIM+智慧建造”實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目建設(shè)高效協(xié)同和進(jìn)度、質(zhì)量、安全、資料等信息化的管理。通過(guò)本文應(yīng)用研究以期為鐵路工程項(xiàng)目中“BIM+智慧建造”技術(shù)的實(shí)踐與應(yīng)用提供參考和借鑒，推動(dòng)鐵路工程項(xiàng)目建設(shè)降本增效。

1" 工程概況

柳紅鐵路項(xiàng)目位于甘肅省酒泉市瓜州縣及肅北縣馬鬃山地區(qū)，全線(xiàn)正線(xiàn)鋪軌132.479 km，站線(xiàn)鋪軌 20 km，包含新建特大橋2座（共計(jì)3 069.13 m），大橋2座（共計(jì)907.2 m），中橋5座（共計(jì)511.2 m ），箱形橋12座（共計(jì)2 038.9 m2），站場(chǎng)5 座，涵洞350 座（共計(jì)6 284.29 m），隧道1座（925 m），以及水、電、信號(hào)、通信、站務(wù)、場(chǎng)務(wù)、機(jī)務(wù)、環(huán)境保護(hù)等配套設(shè)施。柳紅鐵路線(xiàn)路平、縱斷面示意圖如圖1所示。

柳紅鐵路項(xiàng)目是酒泉市“十四五”期間實(shí)施的基礎(chǔ)設(shè)施補(bǔ)短板重大交通項(xiàng)目之一，同時(shí)也是甘肅省擴(kuò)展連通北部重點(diǎn)地區(qū)的“北拓”通道重要工程之一。項(xiàng)目建成后可有效提升以馬鬃山等地區(qū)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)運(yùn)輸能力，促進(jìn)當(dāng)?shù)氐胤浇?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，形成更廣泛的綠色低碳交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，為助力國(guó)家“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)的起到積極的作用。該項(xiàng)目建設(shè)具有工期緊、體量大、作業(yè)環(huán)境復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)涉及多、組織協(xié)調(diào)管理難度大的特點(diǎn)，為提升項(xiàng)目管理效能，在建設(shè)過(guò)程中進(jìn)行“BIM+智慧建造”技術(shù)應(yīng)用。

2" 實(shí)施方案與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

柳紅鐵路項(xiàng)目BIM技術(shù)以全過(guò)程應(yīng)用為目標(biāo)，實(shí)施過(guò)程中以滿(mǎn)足和提升項(xiàng)目管理能力為核心，結(jié)合智慧管理平臺(tái)，統(tǒng)籌項(xiàng)目參與各方數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到竣工、從質(zhì)量安全到進(jìn)度資料的多方位關(guān)聯(lián)和管理。

項(xiàng)目前期，為提升公司人員BIM技術(shù)應(yīng)用意識(shí)與能力，公司邀請(qǐng)專(zhuān)家開(kāi)展BIM技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)題培訓(xùn)，為工程項(xiàng)目實(shí)施階段BIM技術(shù)應(yīng)用做好技術(shù)積累。項(xiàng)目初始階段，公司施工技術(shù)團(tuán)隊(duì)結(jié)合以往鐵路工程實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，與專(zhuān)業(yè)BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)共同構(gòu)建BIM技術(shù)實(shí)施路線(xiàn)（圖2），分析了BIM技術(shù)的實(shí)施條件和實(shí)施成果，建立了柳紅鐵路項(xiàng)目《BIM+智慧建造技術(shù)實(shí)施方案》，并確立了設(shè)計(jì)階段、施工階段、竣工階段的BIM應(yīng)用目標(biāo)（表1），較為全面地構(gòu)建了項(xiàng)目BIM技術(shù)應(yīng)用框架。

現(xiàn)階段，我國(guó)鐵路工程BIM標(biāo)準(zhǔn)體系包括圍繞軟件開(kāi)發(fā)者制定的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、信息語(yǔ)意、信息傳遞等方面的標(biāo)準(zhǔn)化，以及針對(duì)工程實(shí)施者建立的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)，用于項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中具體行為要求的規(guī)范和協(xié)同管理[10]?，F(xiàn)行的適用BIM標(biāo)準(zhǔn)主要有住建部發(fā)布的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家鐵路局發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)等，本項(xiàng)目主要參考的BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

3" “BIM+智慧建造”技術(shù)應(yīng)用

3.1" BIM模型建立

BIM模型建立是其技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)前期根據(jù)鐵路工程主要實(shí)施構(gòu)成，針對(duì)路基、橋梁、隧道、軌道、站房等多個(gè)專(zhuān)業(yè)建立BIM模型（圖3）。在建模過(guò)程中，對(duì)鐵路項(xiàng)目的BIM模型族庫(kù)（圖4）進(jìn)行了建立和完善，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)族內(nèi)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行建模參數(shù)化驅(qū)動(dòng)，有效提升了后續(xù)建模效率和便利性。

本項(xiàng)目BIM建模軟件采用Autodesk Revit和Civil 3D，其中Autodesk Revit主要用于模型創(chuàng)建、深化臨建場(chǎng)布模型等，Civil 3D主要用于地形創(chuàng)建。多專(zhuān)業(yè)模型整合、模型瀏覽、審核采用Navisworks Manage軟件，施工模擬采用SYNCHRO 4D Pro、Fuzor軟件，漫游動(dòng)畫(huà)演示Lumion軟件。通過(guò)發(fā)揮各專(zhuān)業(yè)軟件的優(yōu)勢(shì)，共同服務(wù)項(xiàng)目BIM模型建立，提升建模效率、質(zhì)量和表達(dá)效果。

3.2" BIM模型應(yīng)用

基于鐵路工程項(xiàng)目施工，建立各專(zhuān)業(yè)BIM模型，進(jìn)行施工工藝動(dòng)態(tài)模擬，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工流程可視化，此外還可通過(guò)工藝模擬，進(jìn)行施工流程優(yōu)化，節(jié)約工期與資源。以柳紅鐵路項(xiàng)目中隧道工程施工為例，將隧道施工劃分洞口工程施工、超前預(yù)支護(hù)、開(kāi)挖及支護(hù)、仰拱施工、水溝電纜槽施工、二次襯砌施工、灑水養(yǎng)護(hù)等過(guò)程，進(jìn)行施工工藝模擬（圖5），并形成施工動(dòng)畫(huà)，給出施工過(guò)程中技術(shù)要點(diǎn)及相應(yīng)參數(shù)。通過(guò)BIM施工工藝模擬將具體施工過(guò)程詳細(xì)表示出來(lái)，讓項(xiàng)目管理人員和施工人員能夠更加具象化和深刻的了解施工工藝。

為提高技術(shù)交底準(zhǔn)確性，避免傳統(tǒng)二維交底可能產(chǎn)生的表達(dá)不清問(wèn)題，可通過(guò)三維BIM施工工藝模擬，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行交底。針對(duì)柳紅鐵路項(xiàng)目中主要的路基、橋梁、隧道、軌道等施工工藝分別制作施工動(dòng)畫(huà)，進(jìn)行可視化交底，具體BIM模型與在建實(shí)體工程對(duì)照如圖6所示。結(jié)果表明，采用施工動(dòng)畫(huà)輔助進(jìn)行可視化交底能有效提升交底的效果，增強(qiáng)交底人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的感知和對(duì)施工方案的理解，提高施工效率。

鐵路橋梁工程中，箱梁預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋排布復(fù)雜、交織錯(cuò)落，可能會(huì)存在鋼筋碰撞問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)影響施工進(jìn)度。采用BIM技術(shù)依據(jù)圖紙建立橋梁全橋細(xì)致模型，提前進(jìn)行模擬、開(kāi)展碰撞檢測(cè)（圖7），針對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋與普通鋼筋之間的空間位置進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)碰撞情況，則依據(jù)規(guī)范措施對(duì)普通鋼筋位置進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，同時(shí)也可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管道和預(yù)埋件精準(zhǔn)定位，將遇到施工問(wèn)題提前解決，保證實(shí)施效率。

3.3" “BIM+智慧建造”實(shí)踐

柳紅鐵路項(xiàng)目引入BDIP智慧建造管理平臺(tái)（圖8），結(jié)合項(xiàng)目BIM模型共同進(jìn)行“BIM+智慧建造”實(shí)踐應(yīng)用，覆蓋項(xiàng)目質(zhì)量、安全、進(jìn)度、資料等多個(gè)方面的管理。項(xiàng)目管理過(guò)程中，將BIM模型導(dǎo)入BDIP平臺(tái)，通過(guò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)模型輕量化，經(jīng)過(guò)輕量化轉(zhuǎn)化的BIM模型構(gòu)件屬性信息可全部讀取，所有模型構(gòu)件族和屬性參數(shù)100%保留，確保BIM模型無(wú)損輕量化，提高BIM模型應(yīng)用普及性和便捷性。

3.3.1" 協(xié)同管理

項(xiàng)目建設(shè)、施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等參與各方可基于智慧建造管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同管理。通過(guò)開(kāi)展的工作，將信息掛接到BIM模型上，各方管理人員可采用移動(dòng)終端設(shè)備（如：手機(jī)、平板電腦）在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢(xún)、復(fù)核，實(shí)現(xiàn)快速信息對(duì)稱(chēng)、問(wèn)題定位和協(xié)調(diào)溝通，提高協(xié)同解決問(wèn)題能力。此外，基于管理平臺(tái)所有問(wèn)題也都能記錄、能追溯、能統(tǒng)計(jì)。

3.3.2" 質(zhì)量管理

質(zhì)量驗(yàn)收管理通常以檢驗(yàn)批為最小單位進(jìn)行驗(yàn)收，BDIP平臺(tái)基于BIM模型進(jìn)行檢驗(yàn)批劃分和其施工驗(yàn)收，真正將BIM融入質(zhì)量管理過(guò)程。利用模型與動(dòng)畫(huà)進(jìn)行復(fù)雜工程技術(shù)交底，通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備進(jìn)行輕量化BIM模型查看，便于施工人員進(jìn)行質(zhì)量控制要點(diǎn)把握。實(shí)施過(guò)程中，管理人員利用模型進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工作布置和實(shí)體對(duì)比，能夠直觀快速的發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，并將發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題拍攝后直接在移動(dòng)終端設(shè)備上記錄，保證問(wèn)題處理的及時(shí)性，從而加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的質(zhì)量控制。項(xiàng)目管理人員還可通過(guò)移動(dòng)終端設(shè)備（圖9）進(jìn)行安全質(zhì)量日常、定期、專(zhuān)項(xiàng)巡檢，并可預(yù)設(shè)處理流程，形成管理閉環(huán)，提高管理效率和水平。

3.3.3" 安全管理

BDIP智慧建造管理平臺(tái)配備安全管理模塊，可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控、危大工程管理、應(yīng)急安全管理和安全隱患排查。項(xiàng)目安全管理人員可快速通過(guò)移動(dòng)終端對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的安全問(wèn)題進(jìn)行錄入并指定整改責(zé)任人和限期整改，實(shí)現(xiàn)安全問(wèn)題及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)反饋，整改責(zé)任人通過(guò)移動(dòng)終端進(jìn)行整改回復(fù)和記錄，安全管理人員進(jìn)行審核，形成安全管理閉環(huán)，提升安全管理能力。

3.3.4" 進(jìn)度管理

項(xiàng)目通過(guò)4D進(jìn)度模擬進(jìn)行實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度對(duì)比分析，計(jì)算滯后工期，進(jìn)行預(yù)警，并在進(jìn)度異常的時(shí)候進(jìn)行異常情況上報(bào)，提醒各方合理采取應(yīng)對(duì)措施，通過(guò)過(guò)濾著色管理，可直觀顯示現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度及滯后情況預(yù)警。項(xiàng)目管理人員可通過(guò)查看施工總進(jìn)度、施工進(jìn)度圖、設(shè)計(jì)總量和完成總量等信息，更好地把控和了解項(xiàng)目進(jìn)度。

3.3.5" 資料管理

資料管理是項(xiàng)目管理的重要組成，鐵路工程項(xiàng)目涉及參建單位眾多，各單位都有規(guī)范規(guī)定的歸檔文件資料，通過(guò)BDIP平臺(tái)將建立資料管理體系，各單位可按指定路徑將資料轉(zhuǎn)存至平臺(tái)云端數(shù)據(jù)庫(kù)，便于管理單位及時(shí)把控項(xiàng)目資料信息。各單位根據(jù)項(xiàng)目進(jìn)展，及時(shí)進(jìn)行資料更新，并根據(jù)權(quán)限進(jìn)行資料查閱。此外，結(jié)合管理平臺(tái)，項(xiàng)目管理單位可根據(jù)自身情況，建立符合項(xiàng)目需求的審批管理體系和審批制度，在管理平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)起流程審批，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)上審批，減少審批時(shí)間，提高工作效率。

4" 結(jié)" 論

在加快交通強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)建設(shè)的背景下，提升鐵路工程信息化建設(shè)與運(yùn)維水平已成為鐵路行業(yè)和鐵路建設(shè)企業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型的重要方向。BIM技術(shù)作為建設(shè)行業(yè)數(shù)字化發(fā)展新技術(shù)，其在鐵路工程建設(shè)中同樣能夠發(fā)揮重要作用。通過(guò)依托柳紅鐵路工程項(xiàng)目，立足項(xiàng)目建設(shè)與運(yùn)維生命周期，構(gòu)建BIM技術(shù)實(shí)施路線(xiàn)，進(jìn)行目標(biāo)分解，明確各階段BIM技術(shù)應(yīng)用方向和作用。利用“BIM+智慧建造”技術(shù)服務(wù)鐵路施工階段，實(shí)現(xiàn)了鐵路工程項(xiàng)目基于BIM的質(zhì)量、安全、進(jìn)度、資料等方面的協(xié)同管理，有效提升項(xiàng)目的管理能力，為后期項(xiàng)目投入使用和運(yùn)維奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、提供了便利條件。

未來(lái)，信息化和數(shù)字化建造能力將是鐵路建設(shè)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效的重要手段。因此，大力推進(jìn)“BIM+智慧建造”技術(shù)在鐵路工程項(xiàng)目中的應(yīng)用，不斷提升其應(yīng)用能力和完善度，必將為企業(yè)和行業(yè)創(chuàng)造更多的機(jī)遇與價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：渠繼民（1972—），男，漢族，山東滕州人，高級(jí)工程師，本科，研究方向：交通基礎(chǔ)設(shè)施工程智慧與綠色建造研究。