WAYSS & FREYTAG INGENIEURBAU AG

快车道中的 BIM:Havelland Autobahn 高速公路延长

设计•领创•未来 

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图片来源:Wayss & Freytag

项目概述

A10/A24 Havelland Autobahn 路段是一条重要且繁忙的跨欧洲交通轴线。该路段由德意志民主共和国于 20 世纪 70 年代修建,现已老化,将分多个阶段和施工期进行翻新。A10/A24 可用性模型项目就是其中的一项措施,也是德国第一个公私合作 (PPP) 试点项目,在该项目中,从规划到执行和维护都将采用 BIM 方法。

  • 特殊功能:扩建工程将在道路运营期间进行,BIM 将贯穿整个生命周期(从规划、施工到运营和维护)。 
  • 项目:A10/A24 可用性模型;Havelland Autobahn 
  • 施工联盟:Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 和 HABAU Hoch- und Tiefbau GmbH。 
  • 投资:14 亿欧元 
  • 竣工时间:2022 年 

图片来源:Wayss & Freytag

开放式 BIM 在 Havelland Autobahn 项目中的应用

A10/A24 Autobahn 是柏林和汉堡之间的主要干道。整条路线的基础设施已无法满足日益增长的交通量,路面也出现了磨损的迹象。 

该条路线将拓宽并现代化为六车道,而交通仍将保持开放。客户是德国联邦政府和勃兰登堡州,由 DEGES Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH 代表。2020 年是德国联邦政府数字化战略的指定年份,政府希望在这一年让 BIM 成为交通基础设施项目的新标准,而 Autobahn 的这一路段正是政府 2020 年发展路线图中的 BIM 试点项目之一。  

 Havelland Autobahn 的这一路段也是德国首个 PPP 试点项目,在该项目中,将使用 BIM 从单一数据源执行规划、设计、施工和维护。  

 Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 是 Royal BAM Group 的子公司,正在与 HABAU Hoch- und Tiefbaugesellschaft 组建施工联盟。他们共同负责规划和施工阶段的 BIM 管理。 

 BIM 合同涵盖 Autobahn 一段 5.5 公里长的高速路段。A24 的这一路段将全面改造,并在 Fehrbellin 和 Kremmen 出口之间的多处增设硬路肩,并在需要时开放交通。施工将包括两个休息和服务区、两个交通标志悬臂、一座替代桥梁、一个隔音屏障以及沿线的野生动物保护围栏。 

Wayss & Freytag 数字化施工主管 Daniel Krause 认为该项目“既充满挑战,又令人兴奋”。
图片来源:Wayss & Freytag。 

挑战:接口和数据质量

如此大规模的项目不仅涉及大量的规划专家(桥梁规划师、路线规划师、运营技术规划师等),还涉及多种需要高度互操作性的软件程序和系统。对于参与各方而言,制定共同标准非常重要,但德国目前还没有这样的标准。 这不仅适用于规划阶段:作为联邦 BIM 试点项目,合同规定 BIM 的应用维护期为 30 年。  

Wayss & Freytag 公司数字化施工主管 Daniel Krause 认为该项目“既充满挑战,又令人兴奋”,他解释说,在规划和施工期间收集的数据将用于后续维护,因此“需要提前定义数据标准,以确保必要的数据质量”。 Krause 表示,传统的项目管理方式距离绘制持续的数字流程图还相差甚远,这种方式只要求将信息一次性输入系统,以便在多个场合以各种格式进行检索。各种工具之间的接口问题尚未完全解决。 

利益相关方对 BIM 的接受程度

下一个难题是确保整个价值链中的数据质量。 Krause 解释道:“我们必须能够以客户提供的数据作为基础。我们必须能够确定数量,并根据这些数据进行相关计算。” 只有这样,才能真正确保充分发挥 BIM 的潜力:提高效率、提高质量和降低风险。  

Krause 认为最后的挑战不是规划的复杂性,而是必须进行的变革管理:让各利益相关方接受 BIM。Krause 表示:“在项目开始时,我们必须进行投资,才能在整个项目联盟中实施新的流程。这个变革过程进展顺利,但这是一项艰巨的工作。” Wayss & Freytag 团队正在推动这种转型。 

“我们的愿景是从一家纯建筑公司转变为一家使用、评估和管理整个价值链中数字数据的公司。”

Daniel Krause, Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 数字化施工主管

图片来源:Wayss & Freytag

解决方案:数字化降低风险

Wayss & Freytag 工程师拥有清晰的战略来应对这些挑战。Krause 表示:“我们的愿景是从一家纯建筑公司转变为一家使用、评估和管理整个价值链中数字数据的公司。”  根据单一数据源 (SSOT) 原则,使用 BIM 可创建唯一数据源。这样可以减少不同信息源的数量,同时降低复杂性、缩短交付周期、提高工作效率、改善协作、提高质量、降低成本。 

Wayss & Freytag 通过进一步完善展示了其创新能力。Krause 说:“对我们而言,数字化不仅仅是 BIM 路线图。它也意味着整个价值链的流程现代化。过去,表格和打印输出占主导地位,而现在,采用数字化工具来改进流程、简化工作、降低风险,以及提高施工现场、投标准备和所有工作的效率。”  

BIM 试点项目中的合同要求之一是使用开放文件格式 *.ifc,在某些情况下使用 *.cpixml。  

Wayss & Freytag 数字化施工经理 Thomas Tschickardt 表示:“Autodesk 的导出功能帮助我们从创作程序中传输数据,并且我们能够使用我们的协调软件处理数据。”

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一致的数字实施

Tschickardt 相信 Autodesk 是项目团队的良好合作伙伴。Tschickardt 表示:“Autodesk 的产品几乎涵盖了整个价值链。除了确保自身产品的互操作性之外,它还允许并提供了适合其他产品接口的良好解决方案。” 

BIM 360(英文)平台用于实现施工管理流程的数字化,未来将取代纸质流程,成为所有项目的标准流程,并允许在远程服务中进行数字化移动访问。  

背景模型、土方、底土(包括土层和地下水位)、路段临时测量、硬路肩临时开口设备、景观和数字地形模型都是在 Civil 3D 中设计的。三维模型是开发项目特定用途的基础,并由所有参与施工过程的公司补充几何、地形和字母数字信息。 

使用 BIM 进行设计和规划

沿途的野生动物栅栏是以一个区域为原型手动建模的,然后使用 Dynamo 进行转换,自动创建整个剩余的 BIM 部分,这为团队节省了大量时间。 

Autodesk Revit 团队使用 Dynamo 处理桥梁的所有混凝土组件和构件,从而能够在早期阶段确定桥梁/道路界面(项目的关键区域)。使用 3ds Max 创建的可视化效果有助于与当地居民进行沟通。 

在使用 BIM 对该路段进行初步规划、实现和维护的过程中,还在 BIM 360 中补充了包括时间(四维)和成本(五维)在内的其他信息,以实现快速的信息记录、数据管理和透明沟通。这样就有可能在早期阶段解决协调问题,将计划错误的风险降到最低,并改进调度和成本规划。 

然后,将道路运行数据链接到模型,以模拟和可视化施工过程。这些可视化效果可在施工现场用作施工和规划会议的工具或辅助工具,也可用于与客户或参与施工过程的公司进行协调。 

“借助 BIM,我们将创建单一数据源。这样可以降低复杂性、缩短交付周期、提高工作效率、改善协作、提高质量并降低成本。”

Daniel Krause, Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 数字化施工主管 

画像提供:Wayss & Freytag

互操作性可优化施工流程

 下面是一个实际例子:通过考虑项目整个生命周期,现场经理参与了规划会议,并就所需的施工机械提供了意见。这样就可以提前明确,计划中的钢板桩安装需要使用与原计划不同的施工机械。由于使用了链接所有数据的通用模型,在施工开始之前便发现了此错误,从而节省了本可避免的成本。 

然后,工头在施工现场使用此模型。他直接从施工现场输入进度表中的实际数据和实际数量。这些信息将反馈到每日施工报告或工程师的控制系统中。这就是五维的典型应用方式。规划阶段的所有数据均由施工阶段的补充数据加以补充。这样就可以 360 度全方位了解整个项目,进而优化施工流程。 

这就是 Tschickardt 的经历,他认为“在保持高质量和降低项目风险的同时,工作变得更加高效”。  这一切的基础是 Autodesk 的 BIM 360 解决方案,该解决方案可实现数字化缺陷管理,并确保现场管理人员能在平板电脑上获得最新的数字化图纸。

“对我们来说,Autodesk 的最大优势在于其解决方案覆盖了整个价值链,并保证了互操作性。”

Thomas Tschickardt, Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 数字施工经理

Wayss & Freytag 的数字化施工经理 Thomas Tschickardt 注意到,人们对在整个生命周期内使用 BIM 进行道路施工的兴趣日渐浓厚。
图片来源:Wayss & Freytag。 

结果:BIM 在道路施工中成功试运行

Wayss & Freytag 公司的战略初见成效。在从一家纯建筑公司向数据驱动型公司转变的过程中,该公司成功地在 A10/A24 可用性模型项目的整个生命周期中构建了 BIM 应用模型。 

由于有了协调模型,A10/A24 可用性模型的施工顺序早在规划阶段就得以实现可视化。  

“我们甚至在破土动工之前就已经开始建造了,”Tschickardt 说。这样就能及早发现并纠正规划和施工过程中的错误。 

BIM 的量化优势立竿见影

Wayss & Freytag 团队目前主要从质量角度看待附加值。Tschickardt 认为为整个路段配备 BIM 360“对整个团队都很有价值”,并表示规划会议可以“通过三维技术以完全不同的方式呈现”。 他解释说,风险已大大降低,尤其是在 BIM 合同路段。他说:“我们的成本完全透明,并且能看到延误的影响。借助四维模型,我们可以提前发现地下管道,并制定计划找到替代解决方案,而不是在现场才发现问题。” 

在缺陷管理方面,BIM 的量化优势立竿见影。以前,这种管理工作使用的是 Excel 表格和通过电子邮件发送的照片。有了基于远程服务的解决方案,现场管理人员只需花费很少的时间,就能消除五到八倍的缺陷。 

开放式 BIM 以及从规划、施工到维护的数字化解决方案的使用,使道路建设试点项目取得了成功。 

“我们注意到,人们对在整个生命周期内使用 BIM 进行道路施工的兴趣日渐浓厚。我们在此项目中开发的数据和标准为我们奠定了重要的基础 - 我们行业的文化变革已经开始。”

Daniel Krause, Wayss & Freytag Ingenieurbau AG 数字化施工主管