【金标杯】第三届金标杯优秀作品巡礼：新建福厦铁路莆田站房屋建筑及配套工程，基于BI ...

新建福厦铁路莆田站房屋建筑及配套工程

基于BIM技术的复杂钢结构施工综合应用

武伟伟、陶文金

 中铁十二局集团有限公司、中铁十二局集团建筑安装工程有限公司

1.工程概况

1.1 项目简介

 项目位置处于于福建省莆田市秀屿区笏石镇岭美村与刘厝村交界处。建筑面积38990.08㎡，地上主体两层，局部四层，地下一层，建筑最高点标高43.8m，结构形式为钢筋混凝土框架结构，站房候车区主体屋面为钢网架结构，进出站流线形式为上进下出，最高峰聚集人数为2000人。

1.2公司简介

中铁十二局集团有限公司是世界500强企业——中国铁建股份有限公司旗下综合实力最强的成员单位之一。具有铁路、公路、房建和市政施工总承包“四特级”，铁道、公路、建筑和市政行业设计“四甲级”资质。旗下一公司具有公路施工总承包特级和公路行业甲级设计资质，建筑安装公司具有房建施工总承包特级和建筑行业甲级设计资质。在册员工14600余名，其中各类管理技术人员超过11000人。企业坚持“建优质工程，树企业形象”的理念，先后荣获国家科技进步奖10项、鲁班奖20项、詹天佑奖29项、国优工程58项、省部优工程334项。还先后荣获全国优秀施工企业、全国守合同重信用企业、全国工程建设质量管理优秀企业、中国优秀诚信企业、全国国有企业先进基层党组织等荣誉称号。

1.3工程重难点

1.3.1工程专业多，协调困难

本工程设计新建站房、雨棚、站台面等施工，平面铺开范围广；涵盖土建、钢结构、 幕墙、装修装饰、电梯、给排水、通风空调、电力、建筑智能、消防、信息以及客运配套设施、环保、运营生产设备安装等众多专业，空间交叉作业多；如何合理安排施工程序与配合体现了施工总承包的管理水平。

1.3.2工程工期紧张

本站房工程施工准备工作时间短，工期紧，同时站房工程质量要求高，专业繁多， 交叉协调复杂，施工干扰多，站房结构特殊，施工难度大，桩基础、主体结构、上部结构等关键线路的专业工程环环相扣、步步制约，节点工期紧张。

1.3.3施工组织难度大、风险高

本工程沿线站房及生产生活房屋部分工点存在（邻近）营业线施工，其中莆田站新建天桥为跨既有线施工，新建天桥基础形式为桩+承台基础，结构形式为钢桁架结构。营业线施工工点多，安全管控风险大。

1.3.4创优目标高

（1）工程质量符合国家、行业和中国国家铁路集团公司有关验收标准、规范及设

计文件要求，单位工程一次验收合格率 100%，工程质量合格。

（2）站房实体工程质量争创国家优质工程。

（3）检验批、分项、分部工程施工质量检验合格率达到 100%。

（4）主体工程质量零缺陷，无质量事故。

（5）竣工文件做到真实可靠，规范齐全，实现一次交接合格。

2.BIM团队建设及软硬件配置

2.1制度保障措施

为确保应用持续有效跟进，我们通过集团公司标准制定项目方案，并通过例会和考核制度进度反馈调整，做好全面保障。

通过规范化的标准确保模型质量成果，建立BIM管理体系，并制定审核流程，项目BIM实施标准。

根据项目BIM实施方案，确定项目基点，统一构件命名、构件拆分原则、建模行为规范进行模型创建。

2.2团队组织架构

2.3软件环境

2.4硬件环境

项目配有台式工作站3台，大疆无人机1台及ipad1台以满足现场BIM应用需求。         

3. BIM技术重难点应用

3.1复杂钢结构施工综合应用

莆田站整体钢结构概况包括钢结构网架屋盖、钢结构落客平台雨棚、钢结构新建天桥、钢结构接长天桥四个部分。其中站房屋盖采用焊接球网架结构，落客平台雨棚采用钢框架结构，新建及接长天桥采用桁架结构。

3.1.1施工场地动态管理

施工重点：网架安装需汽车吊配合施工，候车区内9.000m楼层承载力较低，起吊、行运对成品楼面影响较大，容易造成损坏。

解决方案：利用BIM可视化，按场地属性划分区域，结合无人机航拍反馈现场材料堆放的情况，更新流水段作业情况，动态调度施工材料的进出场时间和位置。

3.1.2钢网架节点深化

施工重点：钢结构节点构造形式多样，构件**工艺复杂，厂房先进的生产设备需要精细的图纸做数据支撑。

解决方案：在Tekla中对钢网架模型的复杂节点深化，将模型与导出的细部图纸入库，从节点库中提取信息辅助生产，指导现场安装施工。

3.1.3钢网架数字化**

施工重点：网架安装工作量大，场地不足，现场**困难，传统手工排版下料图周期长，出错率高。经常因零件误差问题导致车间无法拼装；余料周转利用率较低。

解决方案：深化设计阶段完成模型创建后，在生产阶段将构件规格信息、物流信息以及工期、成本等信息，写入车间下料软件中对母板材编号，指导生产线**。

3.1.4顶推施工工况分析

科学分析是针对顶推工艺展开分析验算，以计算数据作为可行性支撑。确保钢天桥和临时措施在施工过程中，强度、刚度和稳定性满足规范要求。分析了顶推施工在拼装支架、滑轨阶段、拼装钢桁架天桥及顶推阶段的受力和变形情况。

3.1.5智能化监测技术

项目自主研发基于智能云台的数字化顶推装备。通过计算机数值分析软件监控受力状态，实现天桥精细化作业。基于智能云台的数字化系统由感知层、传输层和反应层组成，通过知物云信息采集平台可全自动实现同步动作、负载均衡、姿态矫正、应力控制、操作闭锁、过程显示和故障报警等监控及操作多种功能。

3.1.6吊装方案比选

（1）BIM应用策划

策划重点：接长天桥柱间段重126.5T、悬挑段重139.8T，成品天桥体积大、自重高，南贴在营铁路线，北邻主站房施工区，场地狭小。履带吊进场起吊半径小，起重难度大。且接长天桥横跨三条营业铁路线，传统施工后期装修作业频繁，天窗点作业次数多，安全风险和施工成本较大。

实施路线：通过BIM技术优化施工场地，规划履带吊旋转半径，增大机械进场的作业空间；对地基承载力、天桥荷载计算分析，不断论证优化方案。特别是针对天桥装饰装修部分进行优化设计，采取成品天桥组拼吊装，降低安全风险和管控成本。

（2）施工思路

（3）吊装方案比选

运用BIM技术进行多方案模拟对比及优化，最终确定方案二“地面成品拼装+悬挑段吊装+柱间段吊装”施工思路。进行吊装施工的荷载计算及安装步骤交底。

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4.BIM应用总结

将本工程4大重难点结合实际展开分析，利用BIM技术策划具体应用方向，点对点解决工程难点，在项目工期和成本上取得巨大成效。