京哈高铁改扩建工程管理中的BIM应用

京哈高铁是我国“八纵八横”高速铁路网京哈—京港澳通道的重要组成部分。2021年1月22日，京哈高铁全线通车，将新增一条东北地区进出关高铁通道，极大便利东北地区人民群众出行，进一步释放进出关铁路货运能力，密切环渤海地区和东北老工业基地间的联系，对促进区域经济社会发展，推动京津冀协同发展、东北振兴战略实施，具有十分重要的意义。

京哈高速改扩建项目起于吉林黑龙江省界拉林河大桥南侧，与建设中的京哈高速长春至拉林河段终点顺接，项目利用既有四车道拼宽扩建，路线全长71公里，为设计时速120公里的双向四车道高速公路，路基宽42米。

在该项目实施过程中，项目管理不但能够大幅度减低工程的成本造价，而且能够有效控制项目的各类风险，BIM技术不仅包含了项目所有的信息数据模型，也涵盖了项目信息之间组织的行为，通过信息数据模型与行为模型的结合，使数据由信息层经过行为层到达管理层，数据的运动产生了动态的关联。

使用BIM参数化模型，提供协同交流平台

   将各个集成阶段的资源和数据实现有效链接，通过智能化和参数化的手段将本来负责的项目信息以数字化的方式表现出来。

实现对整个项目的动态控制

基于BIM 技术下的工程项目信息管理模式的实现，能够对传统图纸化设计中的专业间的协调性不足实现优化，而在项目施工过程中存在的节能减排问题、施工进度、工程成本控制、施工安全管理、管线碰撞问题所涉及到的重要参数数据或信息也同样能实现模拟化管理，以保证对整个项目的动态化控制管理。

用4D BIM协同模式对现场状况作快速反应

基于Synchro 4D软件对施工过程中模型进行标注，动态碰撞检测、安全检测、进度模拟等，实现对工程施工中进行4D动态模拟，基于ProjectWise软件对项目进行协同管理，实现不同专业的人员，不同的部门之间组织协同，以保证对施工现场快速反应。

列车行驶在京哈高速铁路沈哈段

设计阶段：通过搭建BIM协同设计平台，形成协同设计工作模式，以提高沟通效率；协调项目中各个专业人员、不同部门的人员，通过创建BIM设计模型，并与设计交互工作，进行设计阶段BIM应用，提前发现潜在设计缺陷，克服传统设计沟通不及时、不通畅带来的弊端。

（2）施工阶段：通过搭建Synchro 4D进度管理平台，形成施工进度模拟，把控项目进度，将模型区分办公区、施工区、材料区等，规划车辆行进路线，减少物料的损耗、施工人员工时、机器油耗，克服传统的进度管理。

（3）运维阶段：通过搭建CSC项目管理平台，形成数字化资产，接入BIM软件模型信息，用于进度管理、安全管理、智慧工地，提高项目人员沟通效率，并实时监控项目进展，降低运营成本。

本项目在招投标阶段以优化使用施工资源科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，根据每个路段、桥梁需要的构件、钢梁、土方的尺寸确定项目运输方案，利用OpenRoadsDesigner、BIM Review、Synchro 4D软件分析了物资、存储空间与项目内道路的位置关系，并规划出综合运输路线，预先按照产品工艺流程安排好进、出场路线、避险路线及物料堆放位置，与传统规划方式相比，车辆因错车导致的停车等待情况下大幅下降，车辆利用率得到提高，借助STAAD.Pro对施工现场的临时结构进行了设计及验算，结合STAAD.Pro优秀的前后处理模块以及中国本土化规范，利用桁架单元进行了静力和稳定性分析，节约设计时间。

OpenRoadsDesigner设计构件

在设计初期，项目组与设计方使用Bentley ProjectWise搭建了工程内容管理平台，对暖通专业、给排水专业、道路桥梁专业、地质专业、建筑工程专业等多专业文件高效管理，并且形成统一协同环境，各专业在该环境下协同工作，辅以Synchro4D使用三维模型作为信息的中心枢纽，与所有利益相关方进行沟通，协作和成效的规划和决策审查会议，资料浪费率大幅降低。

使用MicroStation进行快速方案设计，依据功能分区将规划方案中原料区、办公区、仓储区、生活区、构件展示区的建筑物布置在三维实景模型中，确定了各功能分区建筑物的位置和轮廓尺寸。借助Synchro Pro将BIM模型“自动匹配”到日程表，自动更新4D施工计划，与传统方式方式对比，通过识别活动，工作区域和设备的视觉报告减少日程安排差异，有效节省时间。

使用ProStructures对桥梁上部钢箱梁创建模型并对钢箱梁关键节点进行深化设计，其在关键节点的处理上采用了中国规范的参数化钢结构节点。模型导入Synchro 4D软件中进行四维空间静态和动态分析与冲突检测，对施工阶段的构件和管线、建筑与结构、结构与管线进行碰撞检查，提前进行施工方案模拟并优化进度设计，使用Synchro Open Viewer标记绘图和视图、摄影机角度、项目日期和标记以及3D过滤器和切割平面进行共享文件，项目时间和成本得到降低，结合Synchro 4D进行施工现场进度协调，结合现场交叉作业工况模拟与分享，分析项目进度，分析穿插作业的滞后对工作面交接的影响，并辅以进度分析的数据报表，可以让项目时间和成本降低。

使用Synchro pro建立人力、物力、设备和位置并将资源分配给任务，使用生产率规则自动计算工作可持续时间，查看每个工作和项目级别的经济附加价值（EVA）数据，辅以“资源利用率”图来展示，项目资料消耗率得到下降。

使用Bentley OpenBuildings Designer对收费站、服务区等设计方案进行优化，方便直观的进行立体效果展示，对比传统的二维效果图使整体效果展示更加直观；使用CNCCBIM OpenRoads软件对道路路线进行正向设计，出具符合国家规范的道路平面图、纵断面图等。利用CNCCBIM OpenRoads软件创建各种复杂平交路口、互通式立交等三维模型，使用Synchro Pro针对工作区域和设备产生的视觉报告减少日常安排差异，有效节约时间。

结合Microsoft HoloLens 2使用Synchro XR连接在云中运行的施工数字孪生模型数据库进行操作，通过Ipad或HoloLens上的4D模型进行监控，节省追踪进度的时间，可以使用其全息计算能力实现其工作方法的可视化，进行现场质量、安全、进度管理，同时将进度更新同步回Synchro Pro中的CPM计划，并快速分析报告计划到实际进度。

在建设期间，结合Synchro Scheduler分配工作的生产率和数量计算任务持续时间，数量或预测生产率发生变化，工作持续时间会自动更新，结合Synchro CPM引擎，看到对整个范围或劳动力变化的影响，对计划进行检查，节约施工时间。

结合项目excel计划表，用于桥梁和路基模型，管控项目进度计划变更，不影响模型的划分，修改进度计划并同步软件中，如影响模型的划分，记录变更部位，划定变更范围，逐项修改模型划分与匹配信息，完成后，将进度计划与模型重新同步至Synchro 4D中进行匹配，每次记录变更部位、变更范围、时间、版本，项目节能时间和成本变化。

结合自主研发CSC项目管理系统，统一EBS项目编码，提升协调效率，运用数字化监控设备，实时的根据项目的设计、施工、采购、进度情况进行有效的项目检视，利用所有信息均可包含在同一个4D模型中特性，施工质量得到显著提升。

CSC项目管理平台

项目验收之时能够提供更可靠、更安全的报告（工作内容经过数字化排练，充分共享信息，降低项目未知情况），减少项目风险和浪费，施工工艺效率得到提升。

在项目验收之时，利用Synchro 4D导出施工进度甘特图以及其他标准报告，并且报告的导出支持以PDF格式导出，与传统方式对比，有效减少资料浪费。

该项目以Bentley数字化解决方案，辅以Synchro 4D对施工进度进行管理，对招投标形成辅助应用，以4D信息模型作为信息的中心枢纽，可以对施工进行预演、优化进度计划、优化施工工序。在项目实施阶段，监控工程质量、确保施工安全，利于不同专业的技术人员及时沟通方便管理，可以快速计算施工成本并确定实施可行的施工方案

本文作者： 孙立明

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