数字建造成大势
来源:bob天博体育 2023年02月16日 17:02 作者:吴付标
2023-02-16 17:02 来源:bob天博体育 作者:吴付标

不久前,美国基础设施工程软件公司Bentley在伦敦揭晓2022基础设施数字化光辉大奖赛获奖名单,来自中国的决赛夺冠者、入围者展现了基础设施数字化建造的优势和趋势。

不久前,美国基础设施工程软件公司Bentley在英国伦敦揭晓2022基础设施数字化光辉大奖赛获奖名单,来自中国的决赛夺冠者、入围者展现了基础设施数字化建造的优势和趋势。

在本届大奖赛上,湖北省电力勘测设计院有限公司设计建造的武汉徐东220 千伏变电站工程获能源通信输送网络领域项目奖,中国公路工程咨询集团有限公司、中交乌干达分公司、乌干达国家公路管理局联合设计建造的乌干达重要旅游干道Kotido-Kaabong获创始人荣耀奖。同时,国网衡水供电公司设计建造的衡水青罕输变电工程入围能源通信输送网络领域决赛,中铁十八局集团有限公司设计建造的珠江三角洲水资源配置工程之超深输水隧道入围施工领域决赛,中国市政工程西南设计研究总院有限公司设计建造的成都东西城市轴线二标段工程入围桥梁和隧道领域决赛,自贡市城市规划设计研究院有限责任公司设计建造的自贡市富荣产城融合带基础设施建设项目(C、D段)工程入围桥梁和隧道领域决赛

当前,中国工程企业和业主单位把以BIM和数字孪生为主的数字化建造技术深入推进到设计、建设与运维全生命周期中,助力破解种种建造难题。综合来看,数字化建造展现了四大趋势:在设计阶段,BIM和数字孪生等数字化技术在体现其实景建模、协同设计、碰撞检查、方案遴选等主流应用价值的同时,特色应用不断出现;在建设阶段,数字化技术在施工策划上帮助施工单位带来更自信、更智慧的决策,在施工进程中节省投资、加快进度、提升效率、保障安全;在运维阶段,双向奔赴的现象越来越多——一方面是设计单位主动交付数字孪生模型提供数据服务,另一方面是业主和运营单位正在从被动接受转变为主动谋划;在“一带一路”上,来自中国的工程企业正在大力推进数字化,以克服语言、距离、新冠肺炎感染及国情不同所带来的种种挑战,也正在进行更大的布局。

尤其值得一提的是,一批批领先者果断地在施工阶段拥抱数字化,施工数字化正在出现规模化趋势。


部分获奖及入围项目展示


湖北电力院以数字孪生赋能施工与运维

武汉徐东220千伏变电站的定位是“华中第一、国内领先”的高智能化地下变电站。其基坑开挖深度超过24米,且紧邻长江,地下墙体结构长期承受地下水压力,稍有破损便有大量地下水渗入的风险。业主运维管理部门出于安全与效率考虑,主动提出采用数字孪生技术。

湖北省电力勘测设计院作为设计单位,以实景建模、站区建(构)筑物深化设计、电气二次数字化设计等技术持续提升设计质量。同时在建设过程中,先后进行了5D数字化施工过程精准管控、设备安装三维模拟、变电站建造费用精准管控、VR模拟以及AR技术应用、变电站数字孪生技术应用等方面的技术创新,全面实现数字化设计、建造和运维一体化。

该院数字化分公司副经理王伟说:“随着数字化技术发展,bob天博体育有了更丰富的手段进行施工交底,在变电站超模型上链接设计图纸和设计说明,包括三维PDF安装模型、施工辅助视频等多媒体信息,效果更加直观、更加清晰。”

该院以数据赋能5D施工,提升了施工进度管理和费用管理。王伟说:“这是一个地下变电站,每个设备都是通过安装孔吊装下去,并在狭窄的空间进行移动和就位,所以在空间施工的方案组织和路线选择都有难度。bob天博体育提出空间动态仿真模拟方式来帮助施工单位进行施工安装,并采用了VR、AR虚拟仿真技术,有效指导了施工,减少了现场差错。”

此外,王伟和同事们还为变电站建立了数字孪生运行平台。该平台通过三维模型和设备在线监测系统融合,与火灾消防、安全防卫进行数据交互,实现设备实时状态感知,且基于数字孪生实时可视化技术和数据分析技术等,具备智能运行、智能告警、设备管理、作业研判、专家诊断、消防模拟、人员定位、逃生路径规划等功能。

王伟说:“数字孪生平台为变电站的日常维护工作提供了可靠的作业意见,为突发事件提出了有效的应对措施。在地下变电站,信号屏蔽非常严重,建设过程中手机都打不通,现在一旦出现火灾、漏水等紧急事件,可以借助数字孪生技术进行更有针对性地处置,也可以对救援人员进行定位,设计最安全的救援和撤离路径,并时刻保持联系。”

得益于数字化创新,该地下变电站的总占地面积较原来方案相比节省0.94公顷,节省率超过50%,大大减少了对农田的侵占,竣工决算总投资低于初设审定概算总投资。


国网衡水供电向数字建造要安全、效率和效益

近年来,国网衡水供电公司面对电力工程建设危险性高、地质影响较大等挑战及国网公司建设与运维一体化方针,积极推进BIM和数字孪生等技术应用,取得了实际成效。

衡水市青罕变电站工程对端出线为220千伏常规户外变电站,新增出线间隔作业面紧邻110千伏母线,与带电体安全距离非常小,对施工方案影响巨大,施工安全隐患显著,作业前必需对施工方案做出充分论证,验证施工机械与带电设备的安全距离是否满足规程要求,常规技术难以实现安全空间校核。

该公司建设部副主任张舵介绍说:“基于BIM技术建设全过程管控研究,bob天博体育重点在设计方案优化、施工组织优化、安全质量管理等方面开展落地实施。在工程开工前,bob天博体育用一个BIM模型全栈梳理了工序计划和资源配置,经过SYNCRHO 4D施工过程推演来保障施工安全与效率。如面对主变防火墙施工高风险作业,模拟人梯留口、作业横板铺设等关键节点,大幅降低施工风险。”

在该变电站建设开始前,新冠肺炎疫情爆发。由于青罕变电站工程所需的物资材料来自18个省(区、市)的72个厂家,疫情影响了工程所需物资的到货时间,成为制约项目整体进度的重要因素,其中最关键的主变设备比计划滞后37天交货。于是,张舵和同事们经过多次推演,最终确定了将主变安装和电容器安装工序交叉施工的最优方案,有效减缓了疫情带来的工期延误风险。最终,青罕变电站工程超前一个月完成全部建设任务。

国网衡水供电公司除利用数字化技术在建造过程中创造价值外,尤其重视工程移交及变电站投运后的运维服务。该公司进行了“以设备为单元、以数据为核心、以模拟为载体、以标准为方法、以贯通为目标”五方面的管理体系创新和业态升级,并将设计与建设模型整合后进行双向移交——一是面向基建,向省公司进行数字化归档;二是面向运维,向生产部门移交。


中铁十八局以数字化技术迎战世界级工程施工

黄欣是中铁十八局集团有限公司信息化管理部总经理、数字建造中心主任,并身兼中国铁建BIM工程实验室副主任一职。在面对珠江三角洲水资源配置工程之超深输水隧道这样的大型工程时,他毫不犹豫地选择了数字化建造技术。

该工程是我是替换后部署的172项节水供水重大水利工程之一,工程输水线路总长113.1千米,计划总投资约354亿元。中铁十八局集团有限公司承担了A5标段的总体施工。

面对地下70米超深双线输水隧洞这一受限制环境下的施工难题,超前策划和虚拟施工对于整体建设至关重要。黄欣说:“bob天博体育的团队在前期策划上采用数字化技术是比较果断的,想通过实景建模和GIS融合,快速把现场施工场景给搭建起来。特别是在空间维度上解决BIM模型和地理信息的位置关系,模拟真实的施工现场状态,形成地上地下场景融合的虚拟建造。”

黄欣介绍,发挥BIM模型可视化优势,能够为作业人员清晰表述施工位置关系和条件关系,同时可以与专家、协作方进行反复论证,在施工方案遴选中做到优中选优,形成智慧、高效的决策。该工程基于无人机航飞实现了实景建模,得到全线共113.2千米约60平方千米范围的实景模型,进行全方位工程地貌导览,对前期策划、拆迁改迁、建筑保护、文物保护、生态环境保护等起到重要作用。

在施工推进过程中,该项目基于SYNCHRO 4D对施工组织和工期进行编排模拟,预先解决施工问题,加快协作和决策过程,优化施工组织,有效缩减工期62天。黄欣说:“bob天博体育以SYNCHRO 4D推演了不同阶段的施工资源配置,并定期进行进度分析比对。同时,面对大型构件装备进出厂的道路整体规划和安装应用进行了模拟。通过几个关键点的有效实施,确实做到了比较精准和精细化管控,整体提升了项目管理水平。”

结合应用实践,该项目开展了线性水利工程技术应用探索,加速推进了企业施工信息化与数字化水平,形成了可行的技术路线,为后续类似项目奠定了基础。同时,团队积极总结本工程BIM应用经验,获得国内多项BIM成果,提升了企业形象和社会影响力。

随着越来越多工程单位和业主运营商进入数字建造领域,更多创新在涌现,更多价值在呈现,数字建造已成大势。

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【责任编辑:慕悦 】

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