本文介紹的特大型裝配式市政項目位於鄭州市主城區外圍，承擔城市外圍組團與中心城區的交通轉換功能，由大河路、東四環、南四環及西四環組成閉合環線，路線全長約90公裡。現狀斷面為主線雙八+雙四輻路組成，改造後斷面主線升級為地面雙八+高架雙六形式，地面左右兩邊各增設35米寬綠化系統，外加雙四的輔路系統。項目需改建地面道路86.3km,新建地面道路7km，新建高架59.2km，共66.3km的高架。沿途節點共涉及27座立交橋，39對上下匝道出入口，地面平交口151處，跨河橋21座，涉鐵節點12處，隧道13座。
最大單體市政項目的裝配化施工
該項目無論從建設規模，到設計體量，都堪稱全國乃至世界最大的單體市政項目。設計圖紙數量達到400萬餘張，連起來可以從鄭州鋪到海南。如此高的設計體量，使得設計圖紙的分類、歸檔，設計信息的提取，都存在極大困難。
此外，該項目擁有全國第一、世界級都市高架系統稱號，其中全線80%的大規模裝配式橋梁技術應用，更是世界首例，因此該項目有著極高的行業影響力及社會關注度，同時也對設計與施工提出了更高的標準和要求。
通過以上難點，設計者提出採用工業化3.0時代的建設標準，對設計與施工全面推行標準化實施要求，目的要為項目建設期間的綠色、環保、節約均能起到積極作用。
在組建項目團隊到現場調研以及後續的BIM設計和應用過程中，必須解決的問題是利用BIM模型的數據流轉，以打通從設計到生產再到施工的工程信息有效的傳遞和利用。讓BIM模型真正發揮其應有的工程價值，也在短時間內，為工程建設的推進提供最佳條件。
團隊架構方面，根據以往項目整合期間經常出現各種問題的情況，項目在實施過程中，除項目負責人負責整體協調、資源調度、總體把關外，還增設模型負責人和應用負責人兩個角色。模型負責人分階段通過對模型進行整合，階段成果進行校對，在推進過程中保證項目質量。應用負責人除安排後續應用工作外，需要根據具體的應用需求，對模型創建形式、拆分原則等提出前提條件，模型負責人根據實際情況也可反提條件，二者為相輔相成配合發展的形式。
60天的時間裡，兵分兩路踏勘與調研，一部分人員對現場95平方公裡範圍進行無人機傾斜攝影，另一部分人員分別加入到設計聯合體、梁場生產單位以及施工單位，從一線現場搜集項目的真實需求出發，相互探討和學習，目的是能夠得以把握項目核心，基於真實數據進行建模，模型需符合項目實際需求，從而保障應用落地。
圖紙數位化
通過無人機傾斜攝影，先後264架次的有效飛行，沿途布設520個高精度像控點，共拍攝34萬張照片，並以之生成95平方公裡的高精度、具有真實空間三維坐標信息的實景模型。作為三維設計的基礎資料，設計師可查看周邊地勘地貌，同時將地標性建築物從傾斜攝影模型中提取分離，確保每個地標建築物可作為一個獨立Z模型對象與工程規劃、建設、現狀等要素關聯融合。
通過參數化設計創建了全線共160公裡（地面+地上）的道路與橋梁的真實設計模型，每一個箱室都做到參數化變動，通過建立模型進行參數化修改，直接生成不同的斷面。比如，自主開發、創建了19種樹種構件，並成功將其導入Bentley系列軟體當中，豐富了屬於單位自主的植物庫同時也提高了景觀設計的便捷性。這些便是BIM設計的好處之一。
BIM為項目帶來的實際價值
僅完成三維設計是無法滿足該項目的定位與要求，而是應用BIM解決工程中的實際問題，為項目帶來實際價值。
淨空分析、碰撞檢查、承擔埋深校核
首先是橋梁淨空碰撞檢查，通過將道路與橋梁的淨空範圍進行模擬創建，運用BIM軟體自身的碰撞檢查功能進行模擬碰撞。通過軟體篩選，可以自動生成具有實現碰撞節點的報告，點擊報告即可自動定位到模型中發生碰撞的位置。
同時，對於橋梁承臺的埋深進行自測，該環節是為橋梁設計人員利用BIM軟體快速完成對承臺埋深是否合理情況的自校。
BIM出圖
關於出圖，經過探索與總結形成了三維出圖操作手冊，通過對BIM軟體的剖切，生成橋梁施工圖紙。軟體的檢索功能可以自動識別所出具的相關圖紙，並生成實時的修改目錄。通過對工作空間的部署與調配，可以將建模人員的工作信息與模型和圖紙實時關聯，便於管理及溯源。
在同一圖面，除傳統二維圖面表達外，還可增加三維模型實體展示，該方式將成為新一代設計成果交付的主流模式。
無人機交通流量分析
利用無人機搭載專業相機，以深度學習的視覺識別技術為核心，開發了專屬的交通量統計平臺。對行駛的機動車輛進行拍攝、識別，將獲取的照片上傳至專業平臺提取數據，再整合，可完成無人機自動統計交通量的工作，大量節省了設計師現場作業時間。所統計的交通量數據可通過專業仿真軟體進行仿真模擬，其結果可導入相關軟體中與BIM模型相匹配，做到真正的三維設計與仿真。
梁體編碼
梁體編碼是通過打通設計、生產、施工全過程信息數據流轉，讓BIM可以真正對各參建方都存在適用性，以打造體系化的工作模式為最終目的。
在設計過程中，通過對每一片梁體進行實體編碼，相當於對每一片虛擬的梁賦予專屬ID。通過專屬ID對每一片梁從設計到生產加工和現場施工，再到後期的養護運維都可以精準的定位與管理。這種定位不僅僅限於建成後的快速查找，還包括將建成後的梁體與設計模型或圖紙建立快速對應的聯繫。同時管理也不僅限於對建成後梁體的養護，而是對每一片梁的設計信息、生產信息、安裝信息、後期養護信息都可以快捷全面地取得聯繫。管理的價值不應僅是對眼前的物體，還有更多虛擬的行為與信息。而要實現這個目標，從設計開始就賦予每一片梁體一個永久的ID，是該環節的核心。
通過前期對梁場單位的調研，針對梁場生產時所需的必要數據進行結構化的提取和整合，確保兩點之間僅傳送有效數據，減少不必要的工作量發生和垃圾數據的傳遞。
梁場單位需專屬的數位化生產體系，根據梁體編碼及設計信息，對每一片梁的生產計劃到儲存運輸進行管理。同時通過添加二維碼，實現將每一片梁的設計信息及生產信息附加至其對應的每一片梁體之上。
施工組織模擬
根據施工現場收集的施工組織計劃，利用施工模擬軟體(Synchro4D)進行真實的施工模擬動畫，實現數位化設計到生產再到施工一體化管理方式，提高效率，減少工期，同時也極大程度地降低了管理難度。
可視化施工交底
在實施過程中，利用AR技術將完成配筋的三維模型與設計圖紙相關聯，並通過移動端在現場進行動態、立體展示，通過可視化的施工交底，將設計模型帶入施工現場。
數據流轉
設計——生產——施工的全過程數據傳遞。
總的來說，該項目中貫徹以工程數據全過程流轉為基本目標，創建一種將複雜事項「切豆腐」式分解至若干「豆腐塊」，再直接發給買豆腐的人的工作方法，信息傳遞是下遊的需求供給，再通過連續歸納和整理之後形成獨有的工作模式。
利用這種工作模式，實現對物理資產、工藝流程的數位化表達，同時幫助所有參建人員了解和描述所需的工程信息，進而實現資產可視化。查詢其狀態並分析，形成資產定位，即數據的樞紐。通過為工程數據的全生命周期提供高效平臺，進而接近於實現數字孿生。
對比傳統設計，該項目的BIM技術應用除提高生產效率等傳統優勢外，更高的價值在於管理層面。通過對梁體編碼和智能檢測手段的結合，第一次實現對全線如此巨大規模的裝配式橋梁的精細化管理。可以精確地得知每一片梁從設計到加工再到現場安裝的過程中全部動態，避免了因技術原因引起的工期和成本浪費，這是傳統設計手段無法達到的，也是數字孿生概念的價值所在。
本文刊載 / 《橋梁·BIM視界》雜誌 2020年 第3期 總第14期
作者 / 何瑩 呂健
作者單位 / 深圳市政院BIM設計研究院