新一代大型高铁客站工程项目建设管理实践与研究*

张邦旭，刘宏杰

(中铁建工集团有限公司建筑工程研究院，北京 100160)

0 引言

铁路是国民经济的大动脉，是综合交通运输体系的骨干和主要交通方式之一，铁路站房作为连接高速铁路和城市的重要节点，为旅客出行提供了更加便捷的服务，我国的铁路客站建设随着时代发展和技术进步而发展变化，不仅反映了时代的演变，也成为我国铁路建设发展史的缩影和标志。

1 我国铁路客站发展阶段

中华人民共和国成立后，随着铁路建设的发展，我国铁路客站经历了如下几个发展阶段。

1)中华人民共和国成立后，以北京站、南京站等为代表的具有民族色彩的客站，这些客站具有规模不大，功能简单，流线布局比较程式化的特点，在建筑造型方面，强调树立城市大门形象的要求，体现了中国的时代特征。

2)改革开放以后，以北京西站、上海站为代表的多功能综合型客站，这一时期的客站建筑特点主要是高架候车室、综合服务建筑前后相连、紧密结合，向满足旅客多样化需求的多功能综合体方向发展。

3)进入21世纪后，以北京南站、上海南站为代表的大型现代化综合交通枢纽型高铁客站，客流组织实现了上进下出为主，平进平出为辅的管理模式，出租、社会车辆等可通过高架桥直接到达客站进出站口，实现了地铁、公交、出租、社会车辆的便捷换乘，由此铁路客站开始从平面综合交通体系开始向综合立体交通体系转换。

4)现阶段，以北京丰台站、杭州西站为代表的新型智能客站采用高架车场、双层车场设计，高架与普速、地铁、公交、社会车辆等在立体空间高度融合，标志着新一代高铁客站的诞生。

2 新一代大型高铁客站的特点及发展方向

2.1 新一代大型高铁客站的特点

2.1.1结构空间复杂

新一代高铁客站一般采用高架站场方案，与普速站场、地铁、公交、出租及社会车辆、城市配套工程等立体交叉，形成结构复杂的综合交通枢纽型、站城融合综合体。如北京丰台站为国内首例采用普速、高速双层车场站型布置的综合枢纽。站房地上4层，地下3层，局部设有夹层，其中地上部分1层是普速车场站台，2层是候车站厅，3层是高铁车场站台，局部4层是高铁乘客集散厅；地下部分1层是出站厅、地铁10号线换乘厅、快速进站厅、停车场，地下2层为地铁16号线换乘厅，地下3层为地铁16号线的站台。杭州西站为地上主体6层、局部8层、地下2层，采用全高架站场方案，机场轨道快线和地铁3号线在站房中间下方设站并可同台换乘，在站房南北两侧预留两条城市轨道，地面层设长途、公交换乘设施(见图1)。

图1 典型客运站站场结构及功能

2.1.2客流流线复杂

常见的高铁客站高架层为进站层，地面层为车场，地下层为出站空间与换乘空间。新一代高铁客站由于采用高架车场、双层车场设计，客流流线更加复杂。如北京丰台站，普速车场位于地面层，采用上进下出的流线方式；高架车场位于23m标高层，采用下进下出的流线方式。

2.1.3建筑体量巨大

随着高铁客站的规划设计向立体化、多层化、多功能的站城融合方向发展，高铁客站由单一功能建筑向城市综合体建筑的转变，其建筑体量也越来越大。如杭州西站站房及相关工程总建筑面积502 700m2， 其中站房建筑面积 99 970m2，建筑高度49.175m(室外设计地面至檐口与屋脊的平均高度)，站台总规模11台20线；丰台站总建筑规模40万m2， 普速车场规模为11台20线(含正线5条)，高架车场规模为6台12线。

2.1.4建设管理难度大

高铁客站建设规模、投资额度、社会影响巨大，同时又处在城市的中心，建设过程中的征拆、管理、协调比较困难，又由于建设资金来源的不同，往往会有多种建设管理模式，这些特点造成了大型铁路综合交通枢纽建设过程中出现设计不同步、施工穿插多、工程界面复杂、建设主体方多等问题。在施工进度上大型铁路综合交通枢纽必须满足与铁路主要干线、地方配套交通同步开通的要求，使得建设管理任务异常艰巨和困难。

2.1.5技术难度大

高铁客站的功能定位、立体化的功能布局模式和动车组高速通过对特大型高铁客站的空间结构、节能环保、环境控制、消防安全等带来了一系列设计、施工技术难题，尤其是大空间、大跨度的空间结构体系，以及为了适应站台轨道层跨越普速车场和地下地铁层、同时又支承候车层及屋顶的功能需要而催生的“桥建合一”“站桥合一”“站棚合一”“多层车场”等新型结构体系复杂，需要承受动车组高速通过和反复停靠的长期活荷载。

2.2 新一代大型高铁客站的发展方向

以“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念为指导，当代高铁客站从运送旅客的功能性载体逐渐转变为具有城市发展触媒、城市空间节点作用的融合体，更加强调科技与艺术的完美结合，逐步向交通综合化、布局立体化、换乘人性化、功能多元化、运维智能化、站城一体化方向发展。同时，在高铁客站的建设、运营、管理、服务中广泛采用系统设计、信息集成、智能控制、虚拟仿真、云计算等新一代信息技术，高铁客站成为集享受出行、旅游、购物、休闲于一体的综合服务载体。

2.2.1高效利用土地，与所在城市融合形成新的发展模式

高铁客站始终扮演着城市最大运量的交通中心、连接各种城市公共交通工具的角色，并在其修建之初迅速与城市紧密结合共同发展，带动站点周边土地集约化开发，形成以公共交通为导向的TOD发展模式。

高铁客站空间结构的复合化使客站、站前广场、站场密切融合，位置关系由平面转变为立体，推动土地的集约化使用。高铁客站与城市的一体化设计，充分利用地面、地上及地下空间，以枢纽型高铁客站设施为核心，在一定的可达半径范围内建立高密度的使用场所，结合居住、商业、休闲等空间，深入与城市环境结合，实现车站协同城市发展、站城一体化，营造便捷高效的空间和功能，助推区域城市更加健康地发展。

2.2.2智慧车站、绿色车站、人文车站

在新的发展模式下，高铁客站设计、施工、运维管理等全生命周期管理将融入人文理念、绿色理念和智慧理念。借助BIM及新一代信息技术，车站一体化设计在考虑站城融合的同时，还注重城市文化元素、人性化服务、信息化管理、智能化建造和运维的协同与融合，打造智慧车站、绿色车站、人文车站。

在设计阶段，借助BIM技术，将城市文化理念、传统建筑风格融入设计，加强车站与城市风格、文化的统一和融合。

一体化的设计融入智慧元素，使交通组织、商业服务、城市环境自然融合，打造人性化的交通服务设施，提升车站服务水平，减少日常生活对机动车的依赖，不仅可以降低二氧化碳排放，节约能源，减缓大城市对自然环境造成的压力，对于解决如今的高排放和污染、城市堵车，提升和美化城市环境皆有很大的益处。

在建设阶段，通过应用基于BIM等技术的项目施工管理平台和智慧建造技术，对项目人、机、料、法、环等实行精细化、动态化、信息化管理，从而减少环境污染、材料浪费，提高项目管理水平。施工中贯彻“绿色建筑”、“生态建筑”和“四节一环保”理念，混凝土同时采用绿色施工组织方案；有计划的回收建筑废弃物；加强环保措施，避免施工过程对周围环境产生破坏。

在运维阶段，通过车站全生命周期管理平台对车站内部智能化设施设备进行信息化检测、智能化控制管理，实现服务智慧化、运维智能化。

3 高铁客站建设管理实践与研究

高铁客站在建设管理中面临诸多困难与挑战，如工期紧、任务重、专业交叉多、标准要求高、技术更新快等，这就需要有一套与之相适应的、高效的建设管理模式与方法来保证建设目标实现。

3.1 现行高铁客站建设管理模式

3.1.1建设单位管理模式

铁路客站建设实践中，建设单位成立专门的项目管理机构，常用模式有以下3种。

1)设置专门的客站管理机构组织建设 这种模式的优点是管理的专业化程度高，铁路客站建设管理经验丰富，管理工作高效到位。这种模式的缺点是，与客站交叉的其他设施建设主体之间的协调工作难度大，特别是在新一代大型高铁客站枢纽建设中尤为突出。

2)由综合性指挥部组织客站建设 这种指挥部除管理客站外，兼管其他新线建设等工程项目。这种模式的优点是将客站作为一个单位工程，即管理体系中的一个子项来考虑，对于客站建设过程中对外协调、大量的专业交叉等难题，可以由指挥部统一考虑解决，为客站快速组织推进创造良好的条件，如京雄城际雄安站房建设管理模式。这种模式的缺点是专业化程度不够。

3)由区域性指挥部组织客站建设 根据铁路总公司专业化、地域化管理的特点，在一定区域内成立区域性指挥部，将客站建设交由区域性的管理机构统一组织，如川藏铁路建设管理模式。这种模式的优、缺点同第二种管理模式。

3.1.2施工单位管理模式

高铁客站常见的施工单位管理模式有平行承包模式和施工总承包模式。

1)平行承包模式，即站房、车场、地方市政配套工程由不同的施工单位施工。这种模式的优点是有利于施工单位组织施工、提高施工效率，施工单位可将一些较小的协调工作在内部消化解决，易于对关键路线控制，如不同关键路线间发生碰撞，可通过管理措施解决。这种模式的缺点是各施工单位之间交叉作业协调难度大。

2)施工总承包模式，即由一家施工单位施工。这种模式的优点是便于施工交叉管理协调，有利于一体化的施工管理与控制，提高施工效率。

3.1.3设计单位管理模式

1)车场、站房、地方市政配套工程分别由不同单位设计，多为专业化设计单位。这种模式多体现在枢纽地区大型客站中，如京雄城际雄安站房建设由四家单位设计。其缺点是，对专业交叉部分的设计工作不全面。在这种模式下，各个设计单位的负责人受制于工作经历和专业，对交叉部分的设计不够完善。

2)在一些中小型客站中，站房、车场、地方市政配套工程等均由一家单位负责设计，多为综合性设计单位。这种模式的优点是设计能够统筹考虑，从源头上减少设计责任的交集，有利于客站设计、施工质量控制。

3.2 高铁客站建设管理模式的发展方向

3.2.1一体化管理

随着现代高铁客站与城市的紧密联系和现代科技的发展，催生了产(站)城融合、TOD等新的建设理念，在站区规划、建筑造型、功能布局、关键技术、交通流线布置、服务设施等方面与以往相比都有重大突破或创新，与多种城市公共基础设施功能紧密连接，其功能更加完善、系统更加复杂、技术更加先进、建筑更加现代，通行换乘更加人性和环境更加优美。但是由于涉及多个投资主体和功能的建设，造成了项目交叉面极多，施工时序异常复杂，建设资源极难配置，建设管理难度极大。

高铁客站的一体化管理是以铁路站房项目为核心，为实现铁路客运综合交通枢纽良好的建设和使用目标，将城市配套功能及市政设施、铁路和城市生产生活设计设备等功能项目，由一家建设单位牵头，对由多家投资主体负责的枢纽功能实行一体化的建设管理，统筹铁路、地方、市政、信息等各投资主体的建设关系和时序，坚持“同步规划、同步设计、同步施工、同步验收、同步开通”的原则，减少交叉和重复作业、降低施工和资源成本，提升管理和组织效率，从而实现项目的社会和经济效益最大化。

高铁客站的一体化管理对建设、设计、施工管理人员的综合能力提出了极高的要求，建设管理者须以系统理论指导枢纽及客站建设和建设管理，充分利用和使用现代科学技术，实现多种资源的科学的组织和调配，提高投资效率，积极促进项目施工组织和管理水平的提升，也将一体化管理成为现实。

3.2.2智能化建造技术

3.2.2.1基于BIM技术的智能化建造技术

1)深化设计

应用 BIM 技术辅助深化设计，将大大加强设计对施工的控制和指导以及快速完成对设计成果的二次校核。通过深化设计，统筹全专业图纸，在 BIM 基础模型的基础上进行土建、机电、精装修、钢结构、幕墙深化设计，形成达到一定精度的深化设计模型，并按要求提供用于指导施工的深化设计图纸。对各专业在内的深化设计进行统一协调，保证深化设计过程中各专业之间的技术协调，避免出现矛盾。复杂节点深化设计如图2所示。

图2 复杂节点深化设计

2)管线综合优化

机电安装工程系统多、管线设备复杂、空间紧张、协调量及难度大，管线设计过程中忽略其他管线在同一空间所占用的空间，造成多专业碰撞的情况，通过 BIM 管线综合设计校核找出所有机电管线碰撞、维护检修空间不够及净高不满足要求等问题，通过专业技术工程师校核后提交多专业管线校核报告及优化建议报告，以达到优化管线排布、避免拆改返工的目的。

3)可视化技术交底

对土建、钢结构、机电安装、幕墙等工程的复杂工艺节点进行大样深化和模拟，利用 BIM 可视化技术，制作基于 BIM 模型的三维技术交底，结合直观的施工方案模拟动画，能够重点展示施工工艺要点，提高技术交底的可读性和交底效果，快速提升交底效率，减少以往因技术交底不清、工人施工理解有误的情况出现，避免因交底质量不高而导致的返工、拆改，提高施工质量和施工进度。

4)施工方案比选

利用BIM技术对施工方案进行比选，能够将工程建设项目中同一单项工程的多个施工方案在同一个项目环境下对比分析，选择适合现场情况的施工方案指导施工，实现可视化、参数化对比目的，安全文明施工、工作效率和施工质量得到进一步提升。

5)施工进度管理

以BIM模型和Project项目进度计划数据为基础，结合轻量化的BIM模型进行形象展示，来模拟整个工程的建造过程。在BIM软件模拟环境中，进行4D动态施工模拟，利用4D-BIM技术模拟实际施工(4D-BIM技术是指在3D模型的基础上附加时间维度的模拟技术)，使其在早期设计阶段就发现后期真正施工阶段出现的各种问题，进而对施工组织和施工工序进行优化调整，同时可在施工过程中动态调整，优化“人、材、机”的投入，为后期施工进展提供可行性指导，进而减少窝工，提高施工生产效率

6)装饰装修仿真模拟

装饰装修应关注细节，灯光、材质、饰面、采光、家具等细节影响设计的最终效果。不管是在概念设计还是深化设计阶段，通过对装饰装修的仿真模拟，可以达到照片级的真实效果，实现了真正的“所见即所得”，对设计的细节部分可以清晰、真实显现。

3.2.2.2测量机器人辅助放线

传统机电管线施工借助CAD图纸，使用卷尺等工具进行人工现场放样，存在放样误差大、无法保证高施工精度的问题，且放样施工效率较低。通过应用基于BIM技术的放样机器人进行放线辅助，利用其快速、精准、智能、操作简便、劳动力需求少等优势，将BIM模型中的数据直接转化为现场的精准点位，可实现现场支吊架点位的精确放样，提高了现场施工质量，降低了施工时的人力成本投入。

3.2.2.3基于工业化的装配式技术

目前高铁客站建设具备工业化施工的条件，预制装配率较高，主要优势有：①基本达到装配化建造，提高工程建设效率；②智能化控制，提高产品的质量；③机械化施工，节省建设成本和建设周期；④信息化管理，方便设备的维修、更换。高铁客站在结构施工中大量使用了预制钢结构构件、装配式混凝土构件、预制梁、楼面板、定型钢模板等，在装饰装修施工中大量采用定型玻璃、定型铝板、预制石材等装饰材料，在设备安装施工中大量应用配电柜、空调机、电缆桥架、通风管道等工业化产品，工业化程度远高于路外建筑工程。以下重点对高铁客站装配式机房、装配式卫生间、装配式站台等工业化建造技术进行研究。

3.2.2.4基于全生命周期的钢结构质量可追溯技术

在项目施工组织设计、重大施工方案动态模拟、施工技术方案的确定、四新技术的应用、施工现场动态调整、施工进度的模拟、工程安全、质量、文明施工管理、现场数据的采集、储存、后台处理、图纸及文档电子化管理、全过程造价成本管控等方面应用BIM+GIS技术，实现项目施工的全生命周期管理。

针对高铁客站项目特点，利用数字孪生技术，根据铁路站房RBS标准、构件及焊缝编码标准，创建铁路站房钢结构模型,建立数字铁路站房，在数字铁路站房中完成实体映射，在此基础之上，建立从设计、深化设计、加工监造、物流运输、现场安装、结构交验及健康监测全生命周期管理平台，通过5G微基站及相关设备，实现数据便利化、快捷化相互传递，实现实体铁路站房与数字铁路站房的全生命周期的数字孪生体。

利用建立的钢结构全生命周期智能建造BIM信息平台，建立全生命、全覆盖的钢结构工程质控体系，将业主方、建设方、设计方、施工方、监理方、钢结构工厂及相关单位纳入体系内，全面覆盖设计、深化设计、加工监造、物流运输、现场安装、结构交验、健康监测，实现钢结构构件级别的可追溯性，提升项目精细化管理水平。

在质量管理方面，系统平台会对项目出现的质量问题进行自动汇总，实施钢结构整体质量状况大数据分析，形成质量问题分类饼状图，排查质量通病及隐患，对高发频发问题实施预警，提示项目重点管控。

3.2.3结构健康监测技术

结构健康监测工作的目的，就是通过所监测的各结构参数判别结构的安全状态，以便采取相应措施，避免结构安全事故的发生。

1)装配式站台健康监测

由于SPD预应力空心板装配式站台首次在铁路客站应用，应开展实用安全性研究，保证站台帽石部位不侵线，站台墙牢固、美观、耐久，SPD预应力空心板站台在列车振动荷载作用下使用舒适、耐久，拟采用健康监测技术对各种构件在振动荷载下的受力、变形进行实时监测，确保使用安全，并通过监测数据对装配式站台进行优化，为技术推广打下坚实基础(见图3)。

图3 基于BIM及新一代信息技术的装配式站台健康监测

2)大跨度钢结构健康监测

为保障大型复杂站房大跨度钢结构运营期间的安全性，实施健康监测，其内容主要包含外部荷载作用和结构反应两大部分。外部荷载通过采用传感器对外部风荷载、地震、温度等环境进行监测及关键杆件应力、变形，通过分析平台软件，对钢结构服役期内的结构安全进行评估，分级报警为维修提供决策依据；结构反应通过对结构的物理力学性能进行无损监测，实时监控结构的整体行为，对结构的内力变化、损伤位置和程度进行诊断，对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，核实复杂结构设计内力与实际情况的一致程度，为结构在突发事件下或结构使用状况严重异常时触发预警信号，为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导。

4 结语

随着新一代信息技术与传统建造技术的深度融合，高铁客站建设实现了规划、设计、施工、运维全生命周期管理，从根本上推动了高铁客站设计理念更新、建筑模式转变、施工技术进步、建造方式更新和建设管理模式创新。可以预见，在新一轮新型基础设施建设的推动下，高铁客站建设与管理模式将发生深刻变革，加速新一代高铁客站由服务型向智慧型转变，加快站城融合，引领城市空间及产业布局优化，提升城市综合竞争力。