依托京雄城際鐵路，以數(shù)字化、信息化為手段探索智能建造、精細(xì)管理的新模式

　　基于BIM的三維設(shè)計(jì)

　　可行性研究、初步設(shè)計(jì)階段

　　建立北京新機(jī)場至雄安站全部工程結(jié)構(gòu)的LOD2. 0地理模型和地質(zhì)模型，為方案比選、結(jié)構(gòu)布置以及施工圖精度模型的建立提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用三維GIS功能，實(shí)現(xiàn)虛擬踏勘，同時(shí)利用低精度模型輕量化的特點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的快速比選，輔助方案設(shè)計(jì)。

　　施工圖設(shè)計(jì)階段

　　利用衛(wèi)星影像、航空攝影以及無人機(jī)攝影數(shù)據(jù)，疊加全線、全專業(yè)LOD3. 0模型，重點(diǎn)工程LOD4. 0模型，建立全線的三維可視化場景，實(shí)現(xiàn)線位兩側(cè)200 m范圍地形地貌和鐵路設(shè)施設(shè)備的精細(xì)化展示，包含河流、房屋、高速公路和國道信息。

　　將大型臨時(shí)設(shè)施、施工便道設(shè)計(jì)成果以三維模型的形式展示，并建立信息查詢目錄，方便設(shè)計(jì)成果的查看。利用三維GIS的分析計(jì)算功能，結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)，輔助開展大型臨時(shí)設(shè)施、施工便道選址設(shè)計(jì)等，完成棄土場、梁場等大型臨時(shí)設(shè)施選址20余處。

　　大型臨時(shí)設(shè)施場地布置模型

　　針對雄安特大橋七線并行段存在線間距小、設(shè)計(jì)邊界條件復(fù)雜、多線橋共基礎(chǔ)且多線橋間施工組織困難、橋面板懸臂切割工藝復(fù)雜等問題，采用三維BIM模型準(zhǔn)確模擬橋梁結(jié)構(gòu)相對空間關(guān)系，既可以指導(dǎo)多線橋曲線布置、輔助橋面設(shè)計(jì)，又可優(yōu)化多線橋施工組織方案。

　　在機(jī)場2號隧道出口的路隧過渡段、隧道洞門與路塹主體結(jié)構(gòu)之間、隧道邊仰坡防護(hù)結(jié)構(gòu)與路塹邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)之間施工和系統(tǒng)排水設(shè)計(jì)均非常復(fù)雜，開展三維BIM設(shè)計(jì)，校核結(jié)構(gòu)方案。

　　雄安站為橋式站?；贐IM技術(shù)優(yōu)化站房結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)之間、橋梁結(jié)構(gòu)與站臺梁之間、站房內(nèi)部各專業(yè)結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系，規(guī)避不必要的沖突。站場咽喉區(qū)道岔梁多且布置困難?；贐IM技術(shù)對站場布置方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)化多線之間、道岔梁與相鄰橋梁之間的位置關(guān)系，實(shí)現(xiàn)站場方案的優(yōu)化。

　　協(xié)同管理

　　基于BIM+GIS一張圖的建設(shè)管理系統(tǒng)

　　利用BIM+GIS技術(shù)，綜合三維設(shè)計(jì)信息、線路周邊環(huán)境信息和工程現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)，匯總形成京雄城際鐵路建設(shè)管理綜合數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)業(yè)務(wù)層級（領(lǐng)導(dǎo)層、執(zhí)行層）、崗位設(shè)置（工程部、安全質(zhì)量部、物資部、計(jì)劃財(cái)務(wù)部、綜合部）和管理維度（進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全、投資）分類形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模塊，為建設(shè)管理提供指導(dǎo)和依據(jù)。

　　基于BIM+GIS一張圖的建設(shè)管理系統(tǒng)主要面向各級建設(shè)管理者。數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括衛(wèi)星航拍影像數(shù)據(jù)、無人機(jī)實(shí)測數(shù)據(jù)、BIM模型數(shù)據(jù)，以及工程管理平臺1. 0匯集的各類質(zhì)量、進(jìn)度、安全動態(tài)數(shù)據(jù)等。利用BIM+GIS技術(shù)形成多維度的可視化的數(shù)據(jù)視圖，制定不同比例尺下模型和信息的展示標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)宏觀、中觀、微觀的快速切換和室內(nèi)室外的自然過渡。主要的建設(shè)管理功能如下：

　　1）具備進(jìn)度、質(zhì)量、安全、投資、環(huán)保等管理功能，其中進(jìn)度管理為實(shí)際進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度的比對情況，以及影響進(jìn)度的關(guān)鍵卡控點(diǎn)信息；質(zhì)量管理方面為原材料試驗(yàn)結(jié)果以及工程實(shí)體、大型臨時(shí)工程、施工作業(yè)質(zhì)量和質(zhì)量報(bào)檢結(jié)果的分級分類展示；安全管理方面為主要風(fēng)險(xiǎn)管控點(diǎn)的分級分類展示。

　　2）通過設(shè)計(jì)交付模塊實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的存儲、展示和轉(zhuǎn)發(fā)。

　　3）統(tǒng)一定義了項(xiàng)目、工程實(shí)體、組織機(jī)構(gòu)、人員等信息的基礎(chǔ)編碼，為施工管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口，通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)與施工管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

　　基于BIM的施工管理

　　為更好發(fā)揮各施工企業(yè)在智能建造領(lǐng)域的自主創(chuàng)新性，首次在全路嘗試采用“建設(shè)管理+施工應(yīng)用”兩級系統(tǒng)。施工應(yīng)用主要服務(wù)施工單位的日常管理，使用建設(shè)管理系統(tǒng)統(tǒng)一的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編碼，將施工現(xiàn)場的主要信息通過數(shù)據(jù)接口提交至建設(shè)管理系統(tǒng)；主要功能包括施工標(biāo)段的進(jìn)度、質(zhì)量、安全管理等。各標(biāo)段結(jié)合自身的管理需求和工程特點(diǎn)，在滿足統(tǒng)一技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，發(fā)揮自身能動性研發(fā)施工應(yīng)用。通過統(tǒng)一登錄認(rèn)證，接入到建設(shè)管理系統(tǒng)，有力推動了標(biāo)段精細(xì)化管理進(jìn)程。

　　基于文檔系統(tǒng)的在線協(xié)同

　　文檔系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程中各類文件的線上管理，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各類過程文件的數(shù)字化管理，為后續(xù)數(shù)字化歸檔奠定基礎(chǔ)。若有些資料按照建設(shè)項(xiàng)目檔案管理辦法不具備電子歸檔條件，可采用機(jī)打手簽的方式進(jìn)行紙質(zhì)歸檔管理。

　　文檔系統(tǒng)主要包括文檔模板管理、文檔實(shí)例支撐服務(wù)和工程資料庫管理3部分。其中，文檔模板管理主要實(shí)現(xiàn)鐵路工程建設(shè)過程中表、文的格式管理，統(tǒng)一建設(shè)過程中格式文檔的版式；文檔實(shí)例支撐服務(wù)為各個(gè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的文件存儲服務(wù)、文件流轉(zhuǎn)服務(wù)、快速的格式轉(zhuǎn)換服務(wù)、全文檢索服務(wù)、文檔簽章服務(wù)；工程資料庫管理主要提供面向個(gè)人的文件柜和面向各級建設(shè)管理機(jī)構(gòu)的資料庫和歸檔庫。在京雄城際鐵路試點(diǎn)應(yīng)用過程中，有效提升了文檔流轉(zhuǎn)辦理的效率，同時(shí)避免了文檔分散在個(gè)人電腦上，造成檢索利用、歸檔管理不佳等情況。

　　監(jiān)理業(yè)務(wù)數(shù)字化

　　監(jiān)理業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)主要包括統(tǒng)計(jì)看板、誠信信息、監(jiān)理日志、平行試驗(yàn)、監(jiān)理指令、監(jiān)理月報(bào)、人員管理等。

　　通過監(jiān)理業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)平臺端和移動端，實(shí)現(xiàn)監(jiān)理業(yè)務(wù)的在線管理，通過監(jiān)理日記、旁站記錄等填報(bào)功能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化語句的設(shè)置，監(jiān)理工程師可通過標(biāo)簽功能選擇填報(bào)范本，改變了原有傳統(tǒng)手工填寫不規(guī)范、格式不一致等現(xiàn)象，同時(shí)提高了填報(bào)效率。通過手機(jī)移動端定位打卡、現(xiàn)場拍照等功能，確保監(jiān)理工程師在崗履約，有效規(guī)范了監(jiān)理行為，提高了監(jiān)理業(yè)務(wù)的管理水平。

　　環(huán)水保管理數(shù)字化

　　環(huán)水保管理系統(tǒng)包含基礎(chǔ)信息、綜合管理、主體工程、臨時(shí)工程、取棄土場、環(huán)保工程、竣工驗(yàn)收7個(gè)功能。實(shí)現(xiàn)對建設(shè)項(xiàng)目環(huán)水保管理過程數(shù)據(jù)、基本工作流程、關(guān)鍵環(huán)節(jié)、資料檔案等的全面系統(tǒng)管理。通過環(huán)保管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)京雄城際鐵路環(huán)保工作的在線管理，及時(shí)收集建設(shè)過程中環(huán)保數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計(jì)分析功能發(fā)現(xiàn)問題并整改處置，不僅為環(huán)保管理決策提供了數(shù)據(jù)支持，而且有利于環(huán)保過程文件的歸檔、驗(yàn)收資料的匯總。

　　積極采用物聯(lián)網(wǎng)、遙感監(jiān)測等新技術(shù)，利用環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測大氣顆粒物、噪聲等指標(biāo)；利用水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測COD，TOC，SS，NH3，pH等相關(guān)指標(biāo)變化情況；利用地下水監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控地下水水位、流量、區(qū)域降雨量等關(guān)鍵信息。探索利用多時(shí)相的遙感影像，基于深度學(xué)習(xí)和面向?qū)ο蟮倪b感數(shù)據(jù)分類方法，對地形、植被、土壤類型等水土流失因子進(jìn)行自動識別，并結(jié)合遙感影像包含的三維數(shù)據(jù)信息對水土流失、植被生物量等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)水土流失、生態(tài)監(jiān)測的輔助評估。

　　四電工程接口管理在線協(xié)同

　　研發(fā)基于BIM的四電工程接口管理系統(tǒng)，將站前土建施工單位和站后四電施工單位互檢和交接檢時(shí)線下互提紙質(zhì)表格變?yōu)樵诰€業(yè)務(wù)協(xié)同，減小施工協(xié)調(diào)難度，提高施工管理水平。

　　四電工程接口檢查系統(tǒng)功能架構(gòu)

　　通過梳理站前工程各專業(yè)和四電工程專業(yè)接口臺賬，依據(jù)綜合接地、接觸網(wǎng)支柱基礎(chǔ)、無砟軌道絕緣處理、各類過軌管道、電纜上下橋鋸齒孔、電纜槽、手孔等接口工程進(jìn)行分類，并利用BIM模型建立接口工程的三維虛擬樣板，將施工作業(yè)指導(dǎo)書和檢查要點(diǎn)與模型關(guān)聯(lián)，并在BIM模型上進(jìn)行動態(tài)標(biāo)注。

　　施工過程中，利用BIM模型指導(dǎo)站前施工單位進(jìn)行接口施工；施工完成后，依據(jù)BIM模型和國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及每條線的設(shè)計(jì)要求，指導(dǎo)施工和監(jiān)理單位檢查驗(yàn)收，發(fā)現(xiàn)問題立即整改，減少專業(yè)間的矛盾和沖突。四電施工單位進(jìn)場后，也可根據(jù)四電接口BIM 模型進(jìn)行檢查，能夠快速建立接口類型臺賬，定位接口位置，若發(fā)現(xiàn)問題要求站前施工單位進(jìn)行整改。

　　智能化工廠和工地

　　京雄城際鐵路在標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)字化融合方面開展了更廣泛的探索和實(shí)踐，尤其是在工廠和工地?cái)?shù)字化方面。

　　冬季施工溫度監(jiān)測系統(tǒng)

　　針對冬季氣溫低、施工保溫困難，混凝土工程易產(chǎn)生凍脹、裂紋、表面結(jié)霜等質(zhì)量問題，結(jié)合冬季施工質(zhì)量控制難點(diǎn)，在混凝土拌和、施工養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用溫度監(jiān)測系統(tǒng)，掌握混凝土施工養(yǎng)護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度變化情況，確?；炷敛皇軆?。具體措施主要包括：

　　1）在原有拌和站系統(tǒng)基礎(chǔ)上，對料倉溫度、出料口溫度進(jìn)行監(jiān)測，并適當(dāng)延長拌和時(shí)間，確?；炷涟韬蜏囟葷M足要求。

　　2）在澆筑和養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)，對現(xiàn)場保溫棚進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測與預(yù)警。根據(jù)結(jié)構(gòu)具體尺寸、形式和澆筑方向，確定測溫點(diǎn)的布置方法。利用信息化手段提高冬季大體積混凝土溫度變化的預(yù)測分析能力，通過合理設(shè)置后澆帶，削減溫度應(yīng)力，預(yù)防溫度裂縫產(chǎn)生，確保冬季施工質(zhì)量。

　　基于BIM的連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工監(jiān)測

　　在連續(xù)梁轉(zhuǎn)體施工過程中，影響橋梁線形、主梁內(nèi)力和位移的因素眾多。為了使轉(zhuǎn)體之后的各段梁體及成橋線形達(dá)到要求，保證施工質(zhì)量和安全，在轉(zhuǎn)體過程中必須進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。

　　建立轉(zhuǎn)體橋梁的BIM 三維可視化模型。將現(xiàn)場監(jiān)測的風(fēng)速、應(yīng)力、應(yīng)變、轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度等參數(shù)輸入模型，對橋梁施工進(jìn)行監(jiān)測與預(yù)警，模擬展示轉(zhuǎn)體過程，為現(xiàn)場施工提供參考。該系統(tǒng)在跨廊涿高速特大橋（72+128+72）m 連續(xù)梁施工中應(yīng)用，該工點(diǎn)采用支架現(xiàn)澆+轉(zhuǎn)體施工工藝。

　　轉(zhuǎn)體過程模擬

　　大體積混凝土自動溫控系統(tǒng)

　　溫度應(yīng)力引起的裂縫對結(jié)構(gòu)的承載力、防水性能和耐久性都會產(chǎn)生很大影響。建立大體積混凝土結(jié)構(gòu)BIM模型，優(yōu)化溫度監(jiān)測點(diǎn)和水管的埋設(shè)路徑，應(yīng)用混凝土自動溫控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度變化，自動調(diào)整通水量，排出混凝土內(nèi)部大量熱量，降低芯部溫度，有效控制內(nèi)外溫差，防止混凝土出現(xiàn)有害溫度裂縫。溫度監(jiān)測系統(tǒng)如圖5所示。該系統(tǒng)在跨106國道支架現(xiàn)澆連續(xù)梁525#、南大堤57#主墩承臺施工中得到應(yīng)用。

　　大體積混凝土溫度監(jiān)測系統(tǒng)

　　小型預(yù)制構(gòu)件廠管理

　　為確保預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量，所有小型預(yù)制構(gòu)件全部在預(yù)制場集中預(yù)制和養(yǎng)護(hù)，再運(yùn)輸至現(xiàn)場施工。小型預(yù)制構(gòu)件廠采用預(yù)制件生產(chǎn)管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)的追蹤、監(jiān)督、控制與管理，包括車間作業(yè)計(jì)劃、現(xiàn)場作業(yè)管控、物資設(shè)備管理等功能，提高預(yù)制件質(zhì)量和外觀效果，減少質(zhì)量通病的發(fā)生。該系統(tǒng)與建設(shè)管理系統(tǒng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳，方便各參建單位、各級領(lǐng)導(dǎo)隨時(shí)掌握現(xiàn)場施工動態(tài)及施工進(jìn)展情況。

　　基于BIM技術(shù)的智能梁場管理

　　在京張鐵路梁場管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，全面推廣智能建造新技術(shù)，打造基于BIM的智能梁場。

　　智能梁場生產(chǎn)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)：

　　1）基于BIM技術(shù)，面向梁場的生產(chǎn)過程、進(jìn)度控制和質(zhì)量安全，建立全過程控制和管理的梁場綜合管理平臺，集成拌和站生產(chǎn)過程管理、試驗(yàn)室管理、自動張拉、自動壓漿、自動靜載試驗(yàn)、自動噴淋、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，有效消除“信息碎片”和“信息孤島”，實(shí)現(xiàn)原始資料一次錄入、全過程共享，有效減少施工單位的重復(fù)錄入工作；支持內(nèi)業(yè)資料自動生成和梁體制、運(yùn)、架全過程質(zhì)量管控和追溯管理。

　　2）大力開展智能核心裝備的研發(fā)與應(yīng)用，探索鋼筋加工、焊接、運(yùn)輸成套技術(shù)，建立以BIM為核心的鋼筋自動加工成套技術(shù)，推進(jìn)鋼筋網(wǎng)片焊接數(shù)字化、自動化，實(shí)現(xiàn)鋼筋半成品“貨架式”管理、自動化運(yùn)輸和鋼筋加工配送的智能化，將作業(yè)人員由常規(guī)30人減至10人以內(nèi)。

　　3）持續(xù)推進(jìn)梁體提、運(yùn)、架設(shè)備的智能化，應(yīng)用定位導(dǎo)航系統(tǒng)，并結(jié)合胎壓監(jiān)測、雷達(dá)預(yù)測障礙物報(bào)警、視頻監(jiān)控等信息化手段實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警，保障運(yùn)架安全。采用精準(zhǔn)落梁系統(tǒng)，通過控制千斤頂來實(shí)現(xiàn)支座反力與位移的自動調(diào)整與鎖定。

　　少人化的板廠生產(chǎn)管理

　　京雄城際鐵路河間軌道板廠采用流水機(jī)組法生產(chǎn)，各工序通過“生產(chǎn)控制中心”集中智能控制，通過自動張拉、放張?jiān)O(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集和上傳，通過智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)池內(nèi)溫度自動監(jiān)測與控制，應(yīng)用3D智能檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軌道板幾何尺寸自動檢測及分析。全面啟用板廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了張拉、澆筑、蒸養(yǎng)、放張、水養(yǎng)、驗(yàn)收等工序的信息采集。逐步有序推進(jìn)板廠生產(chǎn)的自動化、少人化。

　　目前已經(jīng)完成12道工序中8道工序的自動化升級，剩余混凝土自動布料、鋼筋骨架安裝、預(yù)應(yīng)力鋼筋安裝、鋼筋絕緣檢測4個(gè)工序正在試驗(yàn)調(diào)試，全部升級到位后，預(yù)計(jì)作業(yè)人數(shù)由原來50人減至15人以內(nèi)。

　　路基施工智能化

　　在路基施工方面探索路基碾壓的無人化，集成北斗定位、路基連續(xù)壓實(shí)等技術(shù)，通過路徑規(guī)劃和連續(xù)壓實(shí)檢測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無人碾壓，并對不合格區(qū)域進(jìn)行自動補(bǔ)壓。利用圖像識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)填料組分的自動識別，基于電阻率法實(shí)現(xiàn)填料含水率的實(shí)時(shí)隨車檢測。

　　接觸網(wǎng)智能預(yù)配管理

　　利用BIM技術(shù)，結(jié)合接觸網(wǎng)腕臂預(yù)配、吊弦預(yù)配等深化設(shè)計(jì)的具體需求，研發(fā)接觸網(wǎng)工廠化預(yù)配管理系統(tǒng)。通過導(dǎo)入設(shè)計(jì)的幾何信息和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，自動計(jì)算接觸網(wǎng)各配件的幾何尺寸，自動生成預(yù)配件的BIM模型和二維圖紙。在預(yù)配車間一次性完成上料、定位、打孔、裝配等全流程，杜絕返工，減少人力和材料的浪費(fèi)。同時(shí)利用二維碼技術(shù)開展過程追溯，實(shí)現(xiàn)進(jìn)場驗(yàn)收、使用批次、出庫驗(yàn)收、現(xiàn)場安裝等過程管理。發(fā)生質(zhì)量問題時(shí)可追查廠家、進(jìn)場批次等信息。

　　利用BIM 技術(shù)優(yōu)化了設(shè)計(jì)方案，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量。利用協(xié)同管理平臺有效提升了建設(shè)管理協(xié)同效率和能力。工廠和工地大量采用智能化管控系統(tǒng)，優(yōu)化了作業(yè)工序，確保了作業(yè)質(zhì)量，提升了作業(yè)效率。智能建造技術(shù)在京雄城際鐵路的成功應(yīng)用對于提高鐵路工程安全和質(zhì)量水平，降低勞動強(qiáng)度、加快建造速度、實(shí)現(xiàn)綠色建造和節(jié)能減排具有重要意義，在后續(xù)工作中，還需對全壽命周期數(shù)字化管理、裝備智能化等領(lǐng)域開展更深入的探索。