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项目概况

杭州至海宁城际铁路是全国首个采用直流120km/h开行大站快车、站站停两种运行组织模式、跨不同地级行政区的都市圈城际轨道交通线路,项目建设对推动海宁市域城镇一体化、快速融入杭州都市经济圈和长三角城市群有重大意义。

线路起于杭州余杭高铁站,终点站浙大国际学院站,全线周边城市化程度高,总长46.30km,其中地下线11.76km,高架线33.48km,过渡段长1.05km,共设站12座,速度目标值为120km/h,采用B型车4辆编组、直流1500V架空接触网受电。

为增加创新能力,杭海公司在2018年提出“引进一套BIM技术”,旨在项目全线引入BIM技术应用,创新技术管理水平,实现降本增效目的;通过打造杭海城际铁路项目信息集成数字平台,对施工现场进行检测监控,有效提高工程质量、降低成本和安全风险,提升项目的效益和效率,从而推动项目集约化、精益化、标准化;同时,为运营阶段提供一套项目模型和动态技术档案,实现项目全生命周期管理。

同时提出BIM系统做到“可看”、“可查”,即将BIM系统落实到建设过程中。针对杭海公司要求,为杭海公司搭建“杭海城际BIM智慧建造管理平台”。除搭建BIM智慧管理平台外,同时为杭海城际铁路项目提供全方位的BIM服务,包括BIM咨询、BIM设计建模、BIM系统硬件搭建等工作。


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制定BIM技术应用标准

新技术的发展需要通过标准化制度化的管理和约束,缺乏强有力的标准体系的规范与协调,是BIM技术发展良莠不齐,各公司协同合作困难,影响BIM技术深入应用的症结所在。针对项目具体情况,通过与建设单位充分沟通,2018年由建设单位下发《杭海城际项目BIM总体实施方案》、《杭海城际项目智慧建造管理平台管理办法》、《杭海城际项目BIM工作规章制度》、《杭州至海宁城际铁路《BIM建模与交付标准》》和《杭海BIM标准和应用指南》等文件,明确各参建单位职责,确保BIM技术应用有章可循、有据可依。

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搭建BIM中控室,保障 BIM技术落地

在杭海公司提出“引进一套BIM技术”后,由建设单位牵头搭建BIM中控室,主要包括BIM基础应用电脑,服务器,大屏显示系统,防火墙,交换机等内容。BIM中控室由建设单位BIM分管人员、我院BIM人员组成,各参建单位BIM人员不定期参与;初期主要工作为通过BIM软件进行设计方案比选、校核、管线综合等工作;在“杭海城际BIM智慧建造管理平台”开发完成后,中控室逐步接入盾构集成监控、天眼监控、建设业务管理等系统。

BIM中控室成为建设单位与各参建单位之间数字化沟通的桥梁,为“杭海城际BIM智慧建造管理平台”的运行提供保障,有效推进BIM技术在杭海城际项目落地应用。

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综合分析,高效设计

本工程施工条件复杂,相继穿越了运营中的杭州地铁1号线及沪杭高铁、沪杭高速公路、杭嘉高压燃气管、秦由高压电力线等众多建构筑物,控制因素多,项目难度大。

利用BIM技术对各种设计方案的进行设计论证,通过BIM来评估所设计的空间,可以获得较高的互动效应,以便从使用者和建设单位处获得积极的反馈。 如针对下穿沪杭高铁段方案,分别研究了沿道路南侧U型槽、沿道路南侧隧道和沿道路北侧隧道等三种方案,综合考虑各种因素,通过BIM模型模拟分析和数据对比,最终确定下穿沪杭高铁段线路走向、区间埋深等要点,降低了工程实施难度。  

通过倾斜摄影形成全线GIS模型,并以InfraWorks对航察模型进行精细化加工,得到贴合现实的精确实地模型。基于该模型进行选线设计,能够直观有效的考虑和避让项目沿线的规划学校、道路、互通匝道等控制因素。


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平台应用

依据杭海公司相关需求,从2018年3月开始研发搭建“杭海智慧建造管理平台”,该平台是杭海城铁公司精细化管理的抓手,其核心是工程数据的采集、共享、协同。平台以BIM信息为载体,结合轻量化、移动互联、云计算等技术,将BIM与管理业务相结合,打通项目参与方在建设阶段的信息孤岛,为各方共享信息,协同工作提供便利。同时结合移动互联技术,令工程管理触手可及。建设单位统筹管控工程进度、投资、质量、安全、文明施工、信息数据,做到“五控一管”,使得项目建设可控制、可预知、可溯源。

杭海智慧建造平台包括三个应用系统:企业总控管理系统、工程协同管理系统、监测信息管理系统,应用系统间的数据能够相互传递及共享,各应用系统目标用户及应用范围概述如下:

(1)企业总控管理系统

用于建设单位领导层、内部管理部门及第三方咨询单位进行宏观的项目群总控管理。将工程协同管理系统中的数据汇总至总控平台,便于建设单位对各个项目的总工筹、设计图纸的提交进度进行总体把控及考核。

(2)工程协同管理系统

用于各参建方(建设单位现场管理人员、设计方、施工方、监理方)在设计、施工阶段的工程管理,其特点是聚焦于单工程进行图纸模型、施工进度、质量、安全等业务的多方协同工作,同时可对现场自动化监测数据、视频等系统进行集成,提供一站式的项目管理平台。该模块包含进度、质量、安全、文明施工、物料、监测、工作汇报(日报、周报、月报)、BIM浏览等功能。

(3)监测信息管理系统

用于第三方监测单位采集、汇总数据,同时对项目安全监控的预警机制,进行实时地分级报警。便于参建方随时对工程进行追踪处理,预防事故发生,保障项目安全实施。实现管理手段上从被动监管向主动监管,事后监督向事前监督和过程监督的转变。该模块包含预警统计、报警事件、警点管控、数据分析等功能,可应用于基坑监测、桥梁及道路施工监测等。

2018年10月,组织BIM专家对杭海BIM系统进行验收,验收的主要内容为模型、倾斜摄影、BIM平台、科研内容、培训效果及硬件设施是否满足现场使用要求。验收顺利通过后,杭海公司、设计单位、各参建单位均全员使用BIM系统,实现了杭海城际BIM数字化应用,为后续的运维移交奠定了坚实的基础。

2018年11月,该平台顺利通过公安部第三研究所网络“等级保护”、“安全评测”两项安全专项验收这标志着杭海公司为实行项目精细化管理,引进的BIM建设管理系统(杭海智慧建造管理平台)的运营安全性及网络稳定性达到了行业内最高等级。


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成果总结

项目前期采用倾斜摄影技术构建全线GIS模型,基于Infraworks软件进行三维选线设计,直观有效的考虑和避让项目沿线的规划学校、道路、互通匝道等控制性因素,快速稳定线站位方案;通过自主研发插件,在Inventor中对区间隧道、桥梁进行参数化设计,结合以后的模型库在方案阶段快速调动,生成方案,在施工图阶段,对模型库进行细化,可直接生成施工模型,并直接出图,提高设计效率约30%。

通过建立土建及机电模型,进行了多专业的碰撞检查,12个站施工前发现有1880处碰撞问题。经过对每个站每一个问题的检查修正,形成了碰撞问题报告,并及时反映给了施工方和设计方。通过三方沟通,协同合作,制定出这些问题的解决方案,减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。目前杭海全线共完成围护模型11个,区间模型17个,车站模型142个;利用BIM模型进行管综发现1900个碰撞点,形成碰撞报告12本;完成工艺模拟视频9个;装修漫游视频4个;三维技术交底49次。

2018年4月,杭海城际铁路项目BIM管理系统上线试运行;2018年11月,杭海城际铁路工程BIM系统顺利 “等级保护”、“安全评测”两项安全专项验收;在项目建设期间,全线9家土建单位,3家铺轨单位、8家机电单位及第三方服务单位均上线使用;根据平台数据统计,质量管理事件开累448个,安全管理事件开累668个,文明施工事件开累188个,物料追踪事件开累2294个,工作汇报开累数据25000余条;目前BIM管理系统服务器中已累计存入建设期各项数据约260G,为后期运营提供宝贵数据资源。

项目建设期间,多次分阶段总结BIM应用成果,参加国内BIM相关奖项报奖工作,并多次获得奖项,如 2019年“杭海城际铁路全线BIM工程应用”参赛作品在中国勘察设计协会举办的第十届“创新杯”建筑信息模型(BIM)应用大赛中,获铁路与轨道交通BIM应用类“二等奖”;“杭州至海宁城际铁路全线BIM应用”在首届“联盟杯”铁路工程BIM应用大赛中获得“铁路工程项目BIM应用组三等奖”;2020年“BIM正向设计、智慧施工在杭海城际铁路建设期中的应用”参赛作品在中国图学学会举办的第九届“龙图杯”建筑信息模型(BIM)应用大赛中,获综合组 “三等奖”。

自杭海城际项目BIM技术应用实施及BIM中控室建成以来,先后接待了国家铁路局工程监理处、海宁市党代表、海宁市政协、海宁记者协会、省交投巡视组、省交投集团等70余批次人员对杭海城际BIM系统参观考察。各界人士对杭海城际BIM系统应用给予了较高的评价,同时也提出了宝贵的意见。