新一代大型高鐵客站工程項目建設管理實踐與研究*

張邦旭，劉宏杰

(中鐵建工集團有限公司建筑工程研究院，北京 100160)

0 引言

鐵路是國民經濟的大動脈，是綜合交通運輸體系的骨干和主要交通方式之一，鐵路站房作為連接高速鐵路和城市的重要節點，為旅客出行提供了更加便捷的服務，我國的鐵路客站建設隨著時代發展和技術進步而發展變化，不僅反映了時代的演變，也成為我國鐵路建設發展史的縮影和標志。

1 我國鐵路客站發展階段

中華人民共和國成立后，隨著鐵路建設的發展，我國鐵路客站經歷了如下幾個發展階段。

1)中華人民共和國成立后，以北京站、南京站等為代表的具有民族色彩的客站，這些客站具有規模不大，功能簡單，流線布局比較程式化的特點，在建筑造型方面，強調樹立城市大門形象的要求，體現了中國的時代特征。

2)改革開放以后，以北京西站、上海站為代表的多功能綜合型客站，這一時期的客站建筑特點主要是高架候車室、綜合服務建筑前后相連、緊密結合，向滿足旅客多樣化需求的多功能綜合體方向發展。

3)進入21世紀后，以北京南站、上海南站為代表的大型現代化綜合交通樞紐型高鐵客站，客流組織實現了上進下出為主，平進平出為輔的管理模式，出租、社會車輛等可通過高架橋直接到達客站進出站口，實現了地鐵、公交、出租、社會車輛的便捷換乘，由此鐵路客站開始從平面綜合交通體系開始向綜合立體交通體系轉換。

4)現階段，以北京豐臺站、杭州西站為代表的新型智能客站采用高架車場、雙層車場設計，高架與普速、地鐵、公交、社會車輛等在立體空間高度融合，標志著新一代高鐵客站的誕生。

2 新一代大型高鐵客站的特點及發展方向

2.1 新一代大型高鐵客站的特點

2.1.1結構空間復雜

新一代高鐵客站一般采用高架站場方案，與普速站場、地鐵、公交、出租及社會車輛、城市配套工程等立體交叉，形成結構復雜的綜合交通樞紐型、站城融合綜合體。如北京豐臺站為國內首例采用普速、高速雙層車場站型布置的綜合樞紐。站房地上4層，地下3層，局部設有夾層，其中地上部分1層是普速車場站臺，2層是候車站廳，3層是高鐵車場站臺，局部4層是高鐵乘客集散廳；地下部分1層是出站廳、地鐵10號線換乘廳、快速進站廳、停車場，地下2層為地鐵16號線換乘廳，地下3層為地鐵16號線的站臺。杭州西站為地上主體6層、局部8層、地下2層，采用全高架站場方案，機場軌道快線和地鐵3號線在站房中間下方設站并可同臺換乘，在站房南北兩側預留兩條城市軌道，地面層設長途、公交換乘設施(見圖1)。

圖1 典型客運站站場結構及功能

2.1.2客流流線復雜

常見的高鐵客站高架層為進站層，地面層為車場，地下層為出站空間與換乘空間。新一代高鐵客站由于采用高架車場、雙層車場設計，客流流線更加復雜。如北京豐臺站，普速車場位于地面層，采用上進下出的流線方式；高架車場位于23m標高層，采用下進下出的流線方式。

2.1.3建筑體量巨大

隨著高鐵客站的規劃設計向立體化、多層化、多功能的站城融合方向發展，高鐵客站由單一功能建筑向城市綜合體建筑的轉變，其建筑體量也越來越大。如杭州西站站房及相關工程總建筑面積502 700m2， 其中站房建筑面積 99 970m2，建筑高度49.175m(室外設計地面至檐口與屋脊的平均高度)，站臺總規模11臺20線；豐臺站總建筑規模40萬m2， 普速車場規模為11臺20線(含正線5條)，高架車場規模為6臺12線。

2.1.4建設管理難度大

高鐵客站建設規模、投資額度、社會影響巨大，同時又處在城市的中心，建設過程中的征拆、管理、協調比較困難，又由于建設資金來源的不同，往往會有多種建設管理模式，這些特點造成了大型鐵路綜合交通樞紐建設過程中出現設計不同步、施工穿插多、工程界面復雜、建設主體方多等問題。在施工進度上大型鐵路綜合交通樞紐必須滿足與鐵路主要干線、地方配套交通同步開通的要求，使得建設管理任務異常艱巨和困難。

2.1.5技術難度大

高鐵客站的功能定位、立體化的功能布局模式和動車組高速通過對特大型高鐵客站的空間結構、節能環保、環境控制、消防安全等帶來了一系列設計、施工技術難題，尤其是大空間、大跨度的空間結構體系，以及為了適應站臺軌道層跨越普速車場和地下地鐵層、同時又支承候車層及屋頂的功能需要而催生的“橋建合一”“站橋合一”“站棚合一”“多層車場”等新型結構體系復雜，需要承受動車組高速通過和反復停靠的長期活荷載。

2.2 新一代大型高鐵客站的發展方向

以“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念為指導，當代高鐵客站從運送旅客的功能性載體逐漸轉變為具有城市發展觸媒、城市空間節點作用的融合體，更加強調科技與藝術的完美結合，逐步向交通綜合化、布局立體化、換乘人性化、功能多元化、運維智能化、站城一體化方向發展。同時，在高鐵客站的建設、運營、管理、服務中廣泛采用系統設計、信息集成、智能控制、虛擬仿真、云計算等新一代信息技術，高鐵客站成為集享受出行、旅游、購物、休閑于一體的綜合服務載體。

2.2.1高效利用土地，與所在城市融合形成新的發展模式

高鐵客站始終扮演著城市最大運量的交通中心、連接各種城市公共交通工具的角色，并在其修建之初迅速與城市緊密結合共同發展，帶動站點周邊土地集約化開發，形成以公共交通為導向的TOD發展模式。

高鐵客站空間結構的復合化使客站、站前廣場、站場密切融合，位置關系由平面轉變為立體，推動土地的集約化使用。高鐵客站與城市的一體化設計，充分利用地面、地上及地下空間，以樞紐型高鐵客站設施為核心，在一定的可達半徑范圍內建立高密度的使用場所，結合居住、商業、休閑等空間，深入與城市環境結合，實現車站協同城市發展、站城一體化，營造便捷高效的空間和功能，助推區域城市更加健康地發展。

2.2.2智慧車站、綠色車站、人文車站

在新的發展模式下，高鐵客站設計、施工、運維管理等全生命周期管理將融入人文理念、綠色理念和智慧理念。借助BIM及新一代信息技術，車站一體化設計在考慮站城融合的同時，還注重城市文化元素、人性化服務、信息化管理、智能化建造和運維的協同與融合，打造智慧車站、綠色車站、人文車站。

在設計階段，借助BIM技術，將城市文化理念、傳統建筑風格融入設計，加強車站與城市風格、文化的統一和融合。

一體化的設計融入智慧元素，使交通組織、商業服務、城市環境自然融合，打造人性化的交通服務設施，提升車站服務水平，減少日常生活對機動車的依賴，不僅可以降低二氧化碳排放，節約能源，減緩大城市對自然環境造成的壓力，對于解決如今的高排放和污染、城市堵車，提升和美化城市環境皆有很大的益處。

在建設階段，通過應用基于BIM等技術的項目施工管理平臺和智慧建造技術，對項目人、機、料、法、環等實行精細化、動態化、信息化管理，從而減少環境污染、材料浪費，提高項目管理水平。施工中貫徹“綠色建筑”、“生態建筑”和“四節一環保”理念，混凝土同時采用綠色施工組織方案；有計劃的回收建筑廢棄物；加強環保措施，避免施工過程對周圍環境產生破壞。

在運維階段，通過車站全生命周期管理平臺對車站內部智能化設施設備進行信息化檢測、智能化控制管理，實現服務智慧化、運維智能化。

3 高鐵客站建設管理實踐與研究

高鐵客站在建設管理中面臨諸多困難與挑戰，如工期緊、任務重、專業交叉多、標準要求高、技術更新快等，這就需要有一套與之相適應的、高效的建設管理模式與方法來保證建設目標實現。

3.1 現行高鐵客站建設管理模式

3.1.1建設單位管理模式

鐵路客站建設實踐中，建設單位成立專門的項目管理機構，常用模式有以下3種。

1)設置專門的客站管理機構組織建設 這種模式的優點是管理的專業化程度高，鐵路客站建設管理經驗豐富，管理工作高效到位。這種模式的缺點是，與客站交叉的其他設施建設主體之間的協調工作難度大，特別是在新一代大型高鐵客站樞紐建設中尤為突出。

2)由綜合性指揮部組織客站建設 這種指揮部除管理客站外，兼管其他新線建設等工程項目。這種模式的優點是將客站作為一個單位工程，即管理體系中的一個子項來考慮，對于客站建設過程中對外協調、大量的專業交叉等難題，可以由指揮部統一考慮解決，為客站快速組織推進創造良好的條件，如京雄城際雄安站房建設管理模式。這種模式的缺點是專業化程度不夠。

3)由區域性指揮部組織客站建設 根據鐵路總公司專業化、地域化管理的特點，在一定區域內成立區域性指揮部，將客站建設交由區域性的管理機構統一組織，如川藏鐵路建設管理模式。這種模式的優、缺點同第二種管理模式。

3.1.2施工單位管理模式

高鐵客站常見的施工單位管理模式有平行承包模式和施工總承包模式。

1)平行承包模式，即站房、車場、地方市政配套工程由不同的施工單位施工。這種模式的優點是有利于施工單位組織施工、提高施工效率，施工單位可將一些較小的協調工作在內部消化解決，易于對關鍵路線控制，如不同關鍵路線間發生碰撞，可通過管理措施解決。這種模式的缺點是各施工單位之間交叉作業協調難度大。

2)施工總承包模式，即由一家施工單位施工。這種模式的優點是便于施工交叉管理協調，有利于一體化的施工管理與控制，提高施工效率。

3.1.3設計單位管理模式

1)車場、站房、地方市政配套工程分別由不同單位設計，多為專業化設計單位。這種模式多體現在樞紐地區大型客站中，如京雄城際雄安站房建設由四家單位設計。其缺點是，對專業交叉部分的設計工作不全面。在這種模式下，各個設計單位的負責人受制于工作經歷和專業，對交叉部分的設計不夠完善。

2)在一些中小型客站中，站房、車場、地方市政配套工程等均由一家單位負責設計，多為綜合性設計單位。這種模式的優點是設計能夠統籌考慮，從源頭上減少設計責任的交集，有利于客站設計、施工質量控制。

3.2 高鐵客站建設管理模式的發展方向

3.2.1一體化管理

隨著現代高鐵客站與城市的緊密聯系和現代科技的發展，催生了產(站)城融合、TOD等新的建設理念，在站區規劃、建筑造型、功能布局、關鍵技術、交通流線布置、服務設施等方面與以往相比都有重大突破或創新，與多種城市公共基礎設施功能緊密連接，其功能更加完善、系統更加復雜、技術更加先進、建筑更加現代，通行換乘更加人性和環境更加優美。但是由于涉及多個投資主體和功能的建設，造成了項目交叉面極多，施工時序異常復雜，建設資源極難配置，建設管理難度極大。

高鐵客站的一體化管理是以鐵路站房項目為核心，為實現鐵路客運綜合交通樞紐良好的建設和使用目標，將城市配套功能及市政設施、鐵路和城市生產生活設計設備等功能項目，由一家建設單位牽頭，對由多家投資主體負責的樞紐功能實行一體化的建設管理，統籌鐵路、地方、市政、信息等各投資主體的建設關系和時序，堅持“同步規劃、同步設計、同步施工、同步驗收、同步開通”的原則，減少交叉和重復作業、降低施工和資源成本，提升管理和組織效率，從而實現項目的社會和經濟效益最大化。

高鐵客站的一體化管理對建設、設計、施工管理人員的綜合能力提出了極高的要求，建設管理者須以系統理論指導樞紐及客站建設和建設管理，充分利用和使用現代科學技術，實現多種資源的科學的組織和調配，提高投資效率，積極促進項目施工組織和管理水平的提升，也將一體化管理成為現實。

3.2.2智能化建造技術

3.2.2.1基于BIM技術的智能化建造技術

1)深化設計

應用 BIM 技術輔助深化設計，將大大加強設計對施工的控制和指導以及快速完成對設計成果的二次校核。通過深化設計，統籌全專業圖紙，在 BIM 基礎模型的基礎上進行土建、機電、精裝修、鋼結構、幕墻深化設計，形成達到一定精度的深化設計模型，并按要求提供用于指導施工的深化設計圖紙。對各專業在內的深化設計進行統一協調，保證深化設計過程中各專業之間的技術協調，避免出現矛盾。復雜節點深化設計如圖2所示。

圖2 復雜節點深化設計

2)管線綜合優化

機電安裝工程系統多、管線設備復雜、空間緊張、協調量及難度大，管線設計過程中忽略其他管線在同一空間所占用的空間，造成多專業碰撞的情況，通過 BIM 管線綜合設計校核找出所有機電管線碰撞、維護檢修空間不夠及凈高不滿足要求等問題，通過專業技術工程師校核后提交多專業管線校核報告及優化建議報告，以達到優化管線排布、避免拆改返工的目的。

3)可視化技術交底

對土建、鋼結構、機電安裝、幕墻等工程的復雜工藝節點進行大樣深化和模擬，利用 BIM 可視化技術，制作基于 BIM 模型的三維技術交底，結合直觀的施工方案模擬動畫，能夠重點展示施工工藝要點，提高技術交底的可讀性和交底效果，快速提升交底效率，減少以往因技術交底不清、工人施工理解有誤的情況出現，避免因交底質量不高而導致的返工、拆改，提高施工質量和施工進度。

4)施工方案比選

利用BIM技術對施工方案進行比選，能夠將工程建設項目中同一單項工程的多個施工方案在同一個項目環境下對比分析，選擇適合現場情況的施工方案指導施工，實現可視化、參數化對比目的，安全文明施工、工作效率和施工質量得到進一步提升。

5)施工進度管理

以BIM模型和Project項目進度計劃數據為基礎，結合輕量化的BIM模型進行形象展示，來模擬整個工程的建造過程。在BIM軟件模擬環境中，進行4D動態施工模擬，利用4D-BIM技術模擬實際施工(4D-BIM技術是指在3D模型的基礎上附加時間維度的模擬技術)，使其在早期設計階段就發現后期真正施工階段出現的各種問題，進而對施工組織和施工工序進行優化調整，同時可在施工過程中動態調整，優化“人、材、機”的投入，為后期施工進展提供可行性指導，進而減少窩工，提高施工生產效率

6)裝飾裝修仿真模擬

裝飾裝修應關注細節，燈光、材質、飾面、采光、家具等細節影響設計的最終效果。不管是在概念設計還是深化設計階段，通過對裝飾裝修的仿真模擬，可以達到照片級的真實效果，實現了真正的“所見即所得”，對設計的細節部分可以清晰、真實顯現。

3.2.2.2測量機器人輔助放線

傳統機電管線施工借助CAD圖紙，使用卷尺等工具進行人工現場放樣，存在放樣誤差大、無法保證高施工精度的問題，且放樣施工效率較低。通過應用基于BIM技術的放樣機器人進行放線輔助，利用其快速、精準、智能、操作簡便、勞動力需求少等優勢，將BIM模型中的數據直接轉化為現場的精準點位，可實現現場支吊架點位的精確放樣，提高了現場施工質量，降低了施工時的人力成本投入。

3.2.2.3基于工業化的裝配式技術

目前高鐵客站建設具備工業化施工的條件，預制裝配率較高，主要優勢有：①基本達到裝配化建造，提高工程建設效率；②智能化控制，提高產品的質量；③機械化施工，節省建設成本和建設周期；④信息化管理，方便設備的維修、更換。高鐵客站在結構施工中大量使用了預制鋼結構構件、裝配式混凝土構件、預制梁、樓面板、定型鋼模板等，在裝飾裝修施工中大量采用定型玻璃、定型鋁板、預制石材等裝飾材料，在設備安裝施工中大量應用配電柜、空調機、電纜橋架、通風管道等工業化產品，工業化程度遠高于路外建筑工程。以下重點對高鐵客站裝配式機房、裝配式衛生間、裝配式站臺等工業化建造技術進行研究。

3.2.2.4基于全生命周期的鋼結構質量可追溯技術

在項目施工組織設計、重大施工方案動態模擬、施工技術方案的確定、四新技術的應用、施工現場動態調整、施工進度的模擬、工程安全、質量、文明施工管理、現場數據的采集、儲存、后臺處理、圖紙及文檔電子化管理、全過程造價成本管控等方面應用BIM+GIS技術，實現項目施工的全生命周期管理。

針對高鐵客站項目特點，利用數字孿生技術，根據鐵路站房RBS標準、構件及焊縫編碼標準，創建鐵路站房鋼結構模型,建立數字鐵路站房，在數字鐵路站房中完成實體映射，在此基礎之上，建立從設計、深化設計、加工監造、物流運輸、現場安裝、結構交驗及健康監測全生命周期管理平臺，通過5G微基站及相關設備，實現數據便利化、快捷化相互傳遞，實現實體鐵路站房與數字鐵路站房的全生命周期的數字孿生體。

利用建立的鋼結構全生命周期智能建造BIM信息平臺，建立全生命、全覆蓋的鋼結構工程質控體系，將業主方、建設方、設計方、施工方、監理方、鋼結構工廠及相關單位納入體系內，全面覆蓋設計、深化設計、加工監造、物流運輸、現場安裝、結構交驗、健康監測，實現鋼結構構件級別的可追溯性，提升項目精細化管理水平。

在質量管理方面，系統平臺會對項目出現的質量問題進行自動匯總，實施鋼結構整體質量狀況大數據分析，形成質量問題分類餅狀圖，排查質量通病及隱患，對高發頻發問題實施預警，提示項目重點管控。

3.2.3結構健康監測技術

結構健康監測工作的目的，就是通過所監測的各結構參數判別結構的安全狀態，以便采取相應措施，避免結構安全事故的發生。

1)裝配式站臺健康監測

由于SPD預應力空心板裝配式站臺首次在鐵路客站應用，應開展實用安全性研究，保證站臺帽石部位不侵線，站臺墻牢固、美觀、耐久，SPD預應力空心板站臺在列車振動荷載作用下使用舒適、耐久，擬采用健康監測技術對各種構件在振動荷載下的受力、變形進行實時監測，確保使用安全，并通過監測數據對裝配式站臺進行優化，為技術推廣打下堅實基礎(見圖3)。

圖3 基于BIM及新一代信息技術的裝配式站臺健康監測

2)大跨度鋼結構健康監測

為保障大型復雜站房大跨度鋼結構運營期間的安全性，實施健康監測，其內容主要包含外部荷載作用和結構反應兩大部分。外部荷載通過采用傳感器對外部風荷載、地震、溫度等環境進行監測及關鍵桿件應力、變形，通過分析平臺軟件，對鋼結構服役期內的結構安全進行評估，分級報警為維修提供決策依據；結構反應通過對結構的物理力學性能進行無損監測，實時監控結構的整體行為，對結構的內力變化、損傷位置和程度進行診斷，對結構的服役情況、可靠性、耐久性和承載能力進行智能評估，核實復雜結構設計內力與實際情況的一致程度，為結構在突發事件下或結構使用狀況嚴重異常時觸發預警信號，為結構的維修、養護與管理決策提供依據和指導。

4 結語

隨著新一代信息技術與傳統建造技術的深度融合，高鐵客站建設實現了規劃、設計、施工、運維全生命周期管理，從根本上推動了高鐵客站設計理念更新、建筑模式轉變、施工技術進步、建造方式更新和建設管理模式創新。可以預見，在新一輪新型基礎設施建設的推動下，高鐵客站建設與管理模式將發生深刻變革，加速新一代高鐵客站由服務型向智慧型轉變，加快站城融合，引領城市空間及產業布局優化，提升城市綜合競爭力。