鐵路工程“BIM+智慧建造”技術應用研究

摘" 要：近年BIM等信息化技術在我國工程建設領域取得了良好的發(fā)展實效，鐵路工程作為我國實現(xiàn)交通強國的重要支撐，在其建設過程中進行BIM技術深度應用更有利于項目推動。為提升“BIM+智慧建造”技術在鐵路工程項目中的應用能力，文章以新建柳溝至紅沙梁鐵路專用線建設項目為工程依托，通過Revit等軟件建立鐵路工程各專業(yè)BIM模型，結合智慧建造平臺，實現(xiàn)項目建設高效協(xié)同以及進度、質量、安全、資料等信息化的管理，助力項目建設降本增效，并為此類技術應用提供參考借鑒。

關鍵詞：鐵路工程；BIM技術；智慧建造；應用研究

中圖分類號：TP399" 文獻標識碼：A" 文章編號：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

鐵路是國家戰(zhàn)略性、全局性、關鍵性重大基礎設施，是國民經濟大動脈、重大民生工程和綜合交通運輸體系骨干，在經濟社會發(fā)展中的地位和作用至關重要。“交通強國，鐵路先行”，近年來我國鐵路工程建設發(fā)展迅速，2023年，交通運輸部、國家鐵路局等單位聯(lián)合印發(fā)《加快建設交通強國五年行動計劃（2023—2027年）》（交規(guī)劃發(fā)〔2023〕21號），明確指出：到2027年，全國鐵路營業(yè)里程達到17萬千米左右，其中高速鐵路5.3萬千米左右，普速鐵路11.7萬千米左右，構建安全、便捷、高效、綠色、經濟的現(xiàn)代化綜合交通運輸體系[1]。

隨著我國高質量發(fā)展和雙碳戰(zhàn)略的實施，對鐵路工程項目建設也提出了新的要求，鐵路工程建設具有施工人員多、涉及專業(yè)多、伴生數(shù)據(jù)量大、施工周期長、技術復雜等特點，項目實施過程中難以建立有效的現(xiàn)場協(xié)同管理機制，傳統(tǒng)管理模式對于項目的管理局限性愈發(fā)明顯。近年來，信息化技術在建筑業(yè)發(fā)展過程中進行良好的融合，以BIM技術為代表的信息化技術在我國建筑、公路、鐵路、隧道、橋梁、水利等工程建設領域進行了多元化應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技術在工程建設全生命周期中的集中應用，推動數(shù)字化成果交付和應用[9]。

本文以新建柳溝至紅沙梁鐵路專用線建設項目（以下簡稱“柳紅鐵路”）為工程依托，進行項目策劃，制定“BIM+智慧建造”技術應用方案，構建鐵路路基、橋梁、隧道、軌道等各專業(yè)BIM模型，建立鐵路BIM族庫。在此基礎上，將BIM模型導入智慧建造平臺，基于“BIM+智慧建造”實現(xiàn)項目建設高效協(xié)同和進度、質量、安全、資料等信息化的管理。通過本文應用研究以期為鐵路工程項目中“BIM+智慧建造”技術的實踐與應用提供參考和借鑒，推動鐵路工程項目建設降本增效。

1" 工程概況

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

柳紅鐵路項目是酒泉市“十四五”期間實施的基礎設施補短板重大交通項目之一，同時也是甘肅省擴展連通北部重點地區(qū)的“北拓”通道重要工程之一。項目建成后可有效提升以馬鬃山等地區(qū)礦產資源開發(fā)運輸能力，促進當?shù)氐胤浇洕鐣l(fā)展，形成更廣泛的綠色低碳交通運輸結構，為助力國家“碳達峰”和“碳中和”目標的起到積極的作用。該項目建設具有工期緊、體量大、作業(yè)環(huán)境復雜、專業(yè)涉及多、組織協(xié)調管理難度大的特點，為提升項目管理效能，在建設過程中進行“BIM+智慧建造”技術應用。

2" 實施方案與技術標準

柳紅鐵路項目BIM技術以全過程應用為目標，實施過程中以滿足和提升項目管理能力為核心，結合智慧管理平臺，統(tǒng)籌項目參與各方數(shù)據(jù)，實現(xiàn)項目從設計到竣工、從質量安全到進度資料的多方位關聯(lián)和管理。

項目前期，為提升公司人員BIM技術應用意識與能力，公司邀請專家開展BIM技術應用專題培訓，為工程項目實施階段BIM技術應用做好技術積累。項目初始階段，公司施工技術團隊結合以往鐵路工程實施經驗，與專業(yè)BIM技術團隊共同構建BIM技術實施路線（圖2），分析了BIM技術的實施條件和實施成果，建立了柳紅鐵路項目《BIM+智慧建造技術實施方案》，并確立了設計階段、施工階段、竣工階段的BIM應用目標（表1），較為全面地構建了項目BIM技術應用框架。

現(xiàn)階段，我國鐵路工程BIM標準體系包括圍繞軟件開發(fā)者制定的相關技術標準，主要用于數(shù)據(jù)存儲、信息語意、信息傳遞等方面的標準化，以及針對工程實施者建立的實施標準，用于項目實施過程中具體行為要求的規(guī)范和協(xié)同管理[10]。現(xiàn)行的適用BIM標準主要有住建部發(fā)布的國家標準、國家鐵路局發(fā)布的行業(yè)標準、鐵路BIM聯(lián)盟發(fā)布的團體標準等，本項目主要參考的BIM技術標準如表2所示。

3" “BIM+智慧建造”技術應用

3.1" BIM模型建立

BIM模型建立是其技術應用的基礎，項目團隊前期根據(jù)鐵路工程主要實施構成，針對路基、橋梁、隧道、軌道、站房等多個專業(yè)建立BIM模型（圖3）。在建模過程中，對鐵路項目的BIM模型族庫（圖4）進行了建立和完善，實現(xiàn)了根據(jù)族內設定的參數(shù)進行建模參數(shù)化驅動，有效提升了后續(xù)建模效率和便利性。

本項目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、深化臨建場布模型等，Civil 3D主要用于地形創(chuàng)建。多專業(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，漫游動畫演示Lumion軟件。通過發(fā)揮各專業(yè)軟件的優(yōu)勢，共同服務項目BIM模型建立，提升建模效率、質量和表達效果。

3.2" BIM模型應用

基于鐵路工程項目施工，建立各專業(yè)BIM模型，進行施工工藝動態(tài)模擬，實現(xiàn)項目施工流程可視化，此外還可通過工藝模擬，進行施工流程優(yōu)化，節(jié)約工期與資源。以柳紅鐵路項目中隧道工程施工為例，將隧道施工劃分洞口工程施工、超前預支護、開挖及支護、仰拱施工、水溝電纜槽施工、二次襯砌施工、灑水養(yǎng)護等過程，進行施工工藝模擬（圖5），并形成施工動畫，給出施工過程中技術要點及相應參數(shù)。通過BIM施工工藝模擬將具體施工過程詳細表示出來，讓項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。

為提高技術交底準確性，避免傳統(tǒng)二維交底可能產生的表達不清問題，可通過三維BIM施工工藝模擬，對現(xiàn)場人員進行交底。針對柳紅鐵路項目中主要的路基、橋梁、隧道、軌道等施工工藝分別制作施工動畫，進行可視化交底，具體BIM模型與在建實體工程對照如圖6所示。結果表明，采用施工動畫輔助進行可視化交底能有效提升交底的效果，增強交底人員對現(xiàn)場環(huán)境的感知和對施工方案的理解，提高施工效率。

鐵路橋梁工程中，箱梁預應力鋼筋與普通鋼筋排布復雜、交織錯落，可能會存在鋼筋碰撞問題，嚴重時可能會影響施工進度。采用BIM技術依據(jù)圖紙建立橋梁全橋細致模型，提前進行模擬、開展碰撞檢測（圖7），針對預應力鋼筋與普通鋼筋之間的空間位置進行檢查，若發(fā)現(xiàn)碰撞情況，則依據(jù)規(guī)范措施對普通鋼筋位置進行優(yōu)化調整，同時也可進行預應力管道和預埋件精準定位，將遇到施工問題提前解決，保證實施效率。

3.3" “BIM+智慧建造”實踐

柳紅鐵路項目引入BDIP智慧建造管理平臺（圖8），結合項目BIM模型共同進行“BIM+智慧建造”實踐應用，覆蓋項目質量、安全、進度、資料等多個方面的管理。項目管理過程中，將BIM模型導入BDIP平臺，通過平臺實現(xiàn)模型輕量化，經過輕量化轉化的BIM模型構件屬性信息可全部讀取，所有模型構件族和屬性參數(shù)100%保留，確保BIM模型無損輕量化，提高BIM模型應用普及性和便捷性。

3.3.1" 協(xié)同管理

項目建設、施工、監(jiān)理、設計等參與各方可基于智慧建造管理平臺實現(xiàn)協(xié)同管理。通過開展的工作，將信息掛接到BIM模型上，各方管理人員可采用移動終端設備（如：手機、平板電腦）在施工現(xiàn)場進行實時查詢、復核，實現(xiàn)快速信息對稱、問題定位和協(xié)調溝通，提高協(xié)同解決問題能力。此外，基于管理平臺所有問題也都能記錄、能追溯、能統(tǒng)計。

3.3.2" 質量管理

質量驗收管理通常以檢驗批為最小單位進行驗收，BDIP平臺基于BIM模型進行檢驗批劃分和其施工驗收，真正將BIM融入質量管理過程。利用模型與動畫進行復雜工程技術交底，通過移動終端設備進行輕量化BIM模型查看，便于施工人員進行質量控制要點把握。實施過程中，管理人員利用模型進行現(xiàn)場工作布置和實體對比，能夠直觀快速的發(fā)現(xiàn)質量問題，并將發(fā)現(xiàn)的問題拍攝后直接在移動終端設備上記錄，保證問題處理的及時性，從而加強對施工過程的質量控制。項目管理人員還可通過移動終端設備（圖9）進行安全質量日常、定期、專項巡檢，并可預設處理流程，形成管理閉環(huán)，提高管理效率和水平。

3.3.3" 安全管理

BDIP智慧建造管理平臺配備安全管理模塊，可實現(xiàn)項目風險分級管控、危大工程管理、應急安全管理和安全隱患排查。項目安全管理人員可快速通過移動終端對施工現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的安全問題進行錄入并指定整改責任人和限期整改，實現(xiàn)安全問題及時發(fā)現(xiàn)、及時反饋，整改責任人通過移動終端進行整改回復和記錄，安全管理人員進行審核，形成安全管理閉環(huán)，提升安全管理能力。

3.3.4" 進度管理

項目通過4D進度模擬進行實際進度和計劃進度對比分析，計算滯后工期，進行預警，并在進度異常的時候進行異常情況上報，提醒各方合理采取應對措施，通過過濾著色管理，可直觀顯示現(xiàn)場施工進度及滯后情況預警。項目管理人員可通過查看施工總進度、施工進度圖、設計總量和完成總量等信息，更好地把控和了解項目進度。

3.3.5" 資料管理

資料管理是項目管理的重要組成，鐵路工程項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BDIP平臺將建立資料管理體系，各單位可按指定路徑將資料轉存至平臺云端數(shù)據(jù)庫，便于管理單位及時把控項目資料信息。各單位根據(jù)項目進展，及時進行資料更新，并根據(jù)權限進行資料查閱。此外，結合管理平臺，項目管理單位可根據(jù)自身情況，建立符合項目需求的審批管理體系和審批制度，在管理平臺上進行發(fā)起流程審批，實現(xiàn)線上審批，減少審批時間，提高工作效率。

4" 結" 論

在加快交通強國、數(shù)字中國建設的背景下，提升鐵路工程信息化建設與運維水平已成為鐵路行業(yè)和鐵路建設企業(yè)發(fā)展轉型的重要方向。BIM技術作為建設行業(yè)數(shù)字化發(fā)展新技術，其在鐵路工程建設中同樣能夠發(fā)揮重要作用。通過依托柳紅鐵路工程項目，立足項目建設與運維生命周期，構建BIM技術實施路線，進行目標分解，明確各階段BIM技術應用方向和作用。利用“BIM+智慧建造”技術服務鐵路施工階段，實現(xiàn)了鐵路工程項目基于BIM的質量、安全、進度、資料等方面的協(xié)同管理，有效提升項目的管理能力，為后期項目投入使用和運維奠定數(shù)據(jù)基礎、提供了便利條件。

未來，信息化和數(shù)字化建造能力將是鐵路建設企業(yè)的核心競爭力之一，同時也是實現(xiàn)企業(yè)降本增效的重要手段。因此，大力推進“BIM+智慧建造”技術在鐵路工程項目中的應用，不斷提升其應用能力和完善度，必將為企業(yè)和行業(yè)創(chuàng)造更多的機遇與價值。

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作者簡介：渠繼民（1972—），男，漢族，山東滕州人，高級工程師，本科，研究方向：交通基礎設施工程智慧與綠色建造研究。