基于BIM技术的输电线路工程项目管理应用研究
第 1 章 绪论1.1 课题研究背景及意义1.1.1 研究背景电力工业事关国家能源安全、能源配置与经济发展，是影响国家经济民生的重要基础产业和公用事业之一，对国家发展具有重要影响。由于我国能源产地和需求地分布极不均衡，81.3%的煤炭分布在陕、蒙、晋、疆为主的西北地区，2/3 的水力资源分布在川、云、藏为主的西部地区，而负荷中心在京津冀、南部和沿海地区，所以通过特高压交、直流输电线路来进行远距离输送是十分必要的。为此，国家电网公司近期的电网发展目标是加快建设以特高压电网为核心的坚强电网，由 1000V 交流和±800V 直流特高压电网组成，将北方煤电和西部水电分别进行北电南送、西电东送;[1]，实现大范围的资源优化配置，推动全国能源高效开发利用，促进经济社会可持续发展和全面建设小康社会[2]。远期的发展目标是通过建设由特高压输电线路组成的电网，形成三华;、西北、东北、西南和南方五个同步电网，实现清洁能源和电能两个替代;，并与中国周边国家的电网进行友好互联，为全球能源互联网的构建提供研究实践[3]。据统计，按照国网目前的电网规划及获批来看，从 2021 年起有 33 条特高压输电线路待建，2021-2021 年为建设高峰期，2021 年前后，共需要新批约 24 条特高压直流输电线路和 9 条特高压交流线路。在我国大力发展特高压输电和全球重点研究特高压的大环境下，为了经济发展、能源持续及环境保护等多目标的实现，特高压建设管理，即特高压输电线路工程项目管理就显得尤为重要。输电线路工程项目管理与传统意义上的建设工程项目管理有很多相同之处，但鉴于输电线路工程属于电力工程，存在其行业特殊性，且输电线路建设点多面广，涉及交叉跨越众多，其管理内容又与传统工程项目管理存在诸多不同。有研究表明，工程项目管理在电力行业的应用较深的主要体现在大型发电厂、大型变电站、换流站等大型建设项目中,在网省电力公司或者地市供电企业建设管理输电线路工程管理中的应用时,多数仍在用企业管理的方法来进行输变电工程项目管理。而且上述单位的建设管理部门在开展项目管理时，主要采用经验管理,不能适应输电线路工程建设自身特点及规律的要求,欠缺高效率的管理体系与方法[4],导致输电线路工程竣工送电日期延误、竣工结算超初步设计概算或者可研估算、投运时间不久出现设备缺陷和隐患造成不能正常运行等诸多问题的发生。这显然不能满足国网公司建设世界一流电网，建设国际一流企业;企业愿景的要求。..........1.2 国内外研究现状BIM（Building Information Modeling）,普遍认为，美国人 Chuc Eastman 于 1975年在一个名为 AIA ournal 的出版社上以 Charles M. Chuc Eastman 之名发表了论文，其研究的课题Building Description System;中阐述了现如今 BIM 理论涉及的最核心内容，他也被很多人称为BIM 之父;。2002 年 erry Laiserin 在The Laiserin letter 上的文章ComparingPommes and Naranjas;中对如今的Building;、Information;、Modeling;三个词进行了阐述，首次提到了设计、建造、运营、信息提示、基础数据模型等描述。随后，Autodes 公司的 Phil G. Bernstein 率先使用 BIM 一词[8]，即 BuildingInformationModeling（建筑信息模型）。2003 年，美国总务管理局（GSA）下属公共建筑服务处（PublicBuildings Service，PBS）计划了一项 3D-4D-BIM 项目，期望实现技术转变并探索 BIM 的应用。英国政府于 2021 年在政府建设战略（Government Construction Strategy）;章节中明确关于于建筑信息模型（BIM）的应用要求，2021 年更要求全面协同的 3D·BIM 进行信息化管理，使得英国的 AEC 企业相比其他企业发展速度更快。挪威、丹麦、瑞典和芬兰等其他欧洲国家创造了 Tela 和 Solibri 等 BIM 建筑业信息技术软件，其中欧洲国家匈牙利对 ArchiCAD 应用比较广泛。上述欧洲国家政府并未强制相关企业必须应用 BIM 技术，多数属于企业自发性的应用。其中应用比较广泛的一个企业为芬兰的 Senate Properties 公司，从 2007 年起，其在设计招标文件中明确要去使用 BIM 建模，具有合同法律效力，要求设计提交成果时必须有最终的 BIM 建模模型。韩国的公共采购服务中心和国土交通海洋部等多个政府都积极应用 BIM 技术，并制定 BIM 标准。企业中例如现代建设、三星建设、空间综合建筑事务所、大宇建设、GS 建设、Daelim 建设等公司也在积极采用 BIM 技术，应用于设计阶段、施工管理等工作。日本企业在软件方面一向比较发达，其在国产的 BIM 建筑信息技术软件数量方面拥有的比较多。一个名为 IAI 的日本分会，以福井计算机株式会社牵头，建立了以支持多家日本 BIM 软件厂商成立软件联盟，联合各方力量开展 BIM 软件开发及应用[9]。........第 2 章 BIM 技术基本理论2.1 BIM 概念2.2.1 BIM 的概念对于 BIM（Building Information Modeling），中文一般直译为建筑信息模型;。美国人 Chuc Eastman 于 1975 年首次提到了关于 BIM 最核心内容，被誉为BIM 之父;。2002 年美国人 erry Laiserin 对如今 BIM 中核心内容Building;、Information;、Modeling;三个词进行了阐述，提到了设计、建造、运营、信息提示、基础数据模型等描述。至于 BIM 一词，则由 Autodes 公司的 Phil G. Bernstein 率先使用。如今的 BIM是以建设工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性八大特点。BIM 在我国建筑领域的应用逐步兴起，技术理论研究持续深入，关于 BIM 技术标准编制工作也正在全面展开，还未形成统一的建筑信息模型建立及应用标准来解释 BIM的定义。对于 BIM 起源国美国而言，他们认为 BIM 是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字表述，通过共享建设项目信息知识资源和建设过程信息，为该项目设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程，各关于项目参建方能在项目的不同阶段，通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM（建筑信息模型）从建设项目在资源、行为、交付三个基本维度，给出项目设计企业实施标准的具体方法和实践内容。BIM 模型不是简易的将三个维度的数字信息进行集成，而是一种数字信息的应用，并可以用于建设项目设计、建造、管理生命周期的数字化管理方法。这种方法支持建设项目工程通过某平台形成集成的管理环境，项目效率、项目风险都能在该集成管理环境进程中得到有效的改进。我国住房和城乡建设部有人对 BIM 作出了较官方的解释：BIM 技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[36]。.........2.2 BIM 的发展BIM 理论于 1975 年起源于美国，并于 2003 年提出了 Building Information Modeling（建筑信息模型）。英国于 2021 年在政府关于建设文件中明确关于于建筑信息模型（BIM）的应用要求。挪威、丹麦、瑞典和芬兰等其他欧洲国家创造了 Tela 和 Solibri等 BIM 建筑业信息技术软件，并未从政府层面要求应用，但 BIM 技术的发展较快，应用也很广泛。我国周边地区韩、日等国家政府部门、企业均在大力发展 BIM 技术应用，将 BIM 技术全面应用于设计、施工管理工作。我国香港于 2006 试用建筑信息模型，订立 BIM 技术标准、使用指南、资料库等，为 BIM 模型建立、管理档案创造良好的条件。2009 年成立香港 BIM 学会，标志其从概念到实用的转变，继而全面推广的阶段。台湾自早在 2007 年，国立台湾大学与关于厂商进行合作，随后成立了工程信息仿真与管理研究中心;，简称 BIM 研究中心，建立推广服务平台。民间企业虽有成功应用 BIM 案例，但碍于 BIM 软件价格高昂阻碍了普及。我国大陆地区清华大学于 2021 年在学术界提出中国建筑信息模型标准框架（Chinese Building Information Modeling Standard，简称 CBIMS），并且创造性地将该标准框架分为面向 IT 的技术标准与面向用户的实施标准[37]。近年来 BIM 在国内形成一股热潮，我国政府建设主管部门、行业协会等相关单位、设计、施工企业、科研院校等也开始重视并推广 BIM。尤其是住房和城乡建设部，2007 年起为在信息化发展纲要、改革发展指导意见等政府政策性文件中，引导着我国 BIM 技术的发展，极大的促进了我国建设、设计、施工、监管等单位的 BIM 应用，表 2-1 列举了我国住建部在各阶段引导BIM 技术在我国应用及推广的部分政策性文件。.........第 3 章 输电线路工程项目管理现状分析....223.1 工程项目管理概述 ....... 223.2 工程项目质量管理 ....... 233.2.1 工程项目质量控制特点 ........ 233.2.2 工程项目管理质量控制方法 ........ 243.2.3 质量管理存在的问题 .... 253.3 工程项目进度管理...... 253.4 工程项目成本管理 ....... 273.5 本章小结 ....... 29第 4 章 基于 BIM 技术的项目管理模型的建立...........304.1 BIM 技术在输电线路工程项目管理中应用思路........ 304.1.1 BIM 技术应用思路......... 304.1.2 BIM 技术应用步骤......... 314.2 基于 BIM 技术输电线路工程模型的建立.......... 324.3 基于 BIM 技术输电线路项目管理内容...... 384.4 本章小结 ....... 40第 5 章 基于 BIM 技术的案例应用分析.....415.1 项目简述 ....... 415.2 基于 BIM 技术案例应用...... 425.3 本章小结 ....... 54第 5 章 基于 BIM 技术的案例应用分析5.1 项目简述5.1.1 应用概述第四章介绍了 BIM 技术应用于特高压输电线路工程项目管理的思路与步骤，建立了 BIM 模型，并简述了具体应用方法与内容。为了研究 BIM 技术在特高压输电线路工程项目管理实例中的实际运用，本文以昌吉古泉±1100V 特高压输电线路工程（宁夏段）提前架线段为例，在 BIM 技术软件平台支撑下对第四章介绍的内容和方案进行模拟应用。昌吉古泉±1100V 特高压输电线路工程起点为新疆准东五彩湾换流站，终点为安徽皖南换流站，沿线途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、河南、安徽六省，线路全长约 3339m，静态投资 266 亿元。昌吉-古泉±1100V 特高压直流输电线路工程中的（宁夏段）地处宁夏回族自治区南部，起点为甘宁省界（中卫市花崖湾南），途经中卫市沙坡头区、海原县、固原市原州区、彭阳县，终点为宁甘省界（固原市李沟湾）。该段线路长 185.533m，新建铁塔 340 基。线路基础主要采用直柱大板基础、挖孔基础。昌吉-古泉±1100V 特高压直流输电线路工程（宁夏段）计划工期为 2021 年 5 月-2021 年 6 月。昌吉-古泉±1100V 特高压直流输电线路工程（宁夏段）提前架线段由 5 基铁塔组成，线路长度 2.004m，该段跨越新建的太阳山-六盘山-平凉 750 千伏线路工程，根据停电计划拟在 2021 年 11 前完成跨越，所以 5 基铁塔的基础、铁塔、架线工程需要在 11月 30 日前完成全部施工内容。
.........结论随着 BIM 技术的不断发展，市场经济发展推动着建筑业在基于 BIM 技术的项目管理方面应用不断深化，对整个建筑业的工作效率、质量管理、成本控制等方面起到越来越大的作用，住建部代表的官方也在积极制定引导 BIM 技术发展应用的各项有利政策，可以预见将来 BIM 技术会全面应用到建筑业全生命周期管理。BIM 技术在建筑业的全面发展应用，也影响到电力建设工程领域，国家电网公司及关于单位正在积极开展研究应用，以促进电力建设工程项目管理水平。本文通过研究 BIM 技术在特高压输电线路工程实例中的应用，得出以下结论：（1）通过对国内外 BIM 技术在建筑行业项目管理应用现状分析，提出 BIM 技术在建设工程项目管理领域具有广阔的应用市场和发展前景，在介绍了 BIM 技术的技术特点并分析目前输电线路工程项目管理存在的不足，提出将 BIM 技术应用于输电线路工程项目中是有必要的。（2）目前应用于工程项目管理的 BIM 技术软件有多种，根据输电线路技术特点，提出选择芬兰的 Tela structures 软件作为 BIM 建模软件是可行的。本文提出了 BIM 技术在输电线路工程项目管理应用中思路及步骤，即通过模型建立、信息集成、技术应用三个步骤，对输电线路工程项目管理中质量、进度、成本三大传统目标进行管理，并叙述了管理的主要方法与内容。（3）本文在案例基础上建立了特高压输电线路 BIM 模型，并介绍了各部分三维建模的具体方法，可以作为输电线路工程建模的参考。（4）本文以特高压输电线路工程为案例，在输电线路工程前期、工程建设、总结评价;三个阶段中，利用 BIM 技术对该案例的设计管理（碰撞检查）、场地布置、土建及安装施工方案模拟、问题处理、进度管理等方面进行了优化，验证了 BIM 技术对质量、进度、成本方面的管理是可行的。..........参考文献（略）