本文介紹的特大型裝配式市政項目位于鄭州市主城區(qū)外圍，承擔城市外圍組團與中心城區(qū)的交通轉(zhuǎn)換功能，由大河路、東四環(huán)、南四環(huán)及西四環(huán)組成閉合環(huán)線，路線全長約90公里?，F(xiàn)狀斷面為主線雙八+雙四輻路組成，改造后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(tǒng)，外加雙四的輔路系統(tǒng)。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(jié)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(jié)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(guī)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(shù)量達到400萬余張，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(tǒng)稱號，其中全線80%的大規(guī)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(yè)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，設計者提出采用工業(yè)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(huán)保、節(jié)約均能起到積極作用。
在組建項目團隊到現(xiàn)場調(diào)研以及后續(xù)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(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，以打通從設計到生產(chǎn)再到施工的工程信息有效的傳遞和利用。讓BIM模型真正發(fā)揮其應有的工程價值，也在短時間內(nèi)，為工程建設的推進提供最佳條件。
團隊架構方面，根據(jù)以往項目整合期間經(jīng)常出現(xiàn)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(xié)調(diào)、資源調(diào)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(zhì)量。應用負責人除安排后續(xù)應用工作外，需要根據(jù)具體的應用需求，對模型創(chuàng)建形式、拆分原則等提出前提條件，模型負責人根據(jù)實際情況也可反提條件，二者為相輔相成配合發(fā)展的形式。
60天的時間里，兵分兩路踏勘與調(diào)研，一部分人員對現(xiàn)場95平方公里范圍進行無人機傾斜攝影，另一部分人員分別加入到設計聯(lián)合體、梁場生產(chǎn)單位以及施工單位，從一線現(xiàn)場搜集項目的真實需求出發(fā)，相互探討和學習，目的是能夠得以把握項目核心，基于真實數(shù)據(jù)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(shù)字化
通過無人機傾斜攝影，先后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，并以之生成95平方公里的高精度、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，同時將地標性建筑物從傾斜攝影模型中提取分離，確保每個地標建筑物可作為一個獨立Z模型對象與工程規(guī)劃、建設、現(xiàn)狀等要素關聯(lián)融合。
通過參數(shù)化設計創(chuàng)建了全線共160公里（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(shù)化變動，通過建立模型進行參數(shù)化修改，直接生成不同的斷面。比如，自主開發(fā)、創(chuàng)建了19種樹種構件，并成功將其導入Bentley系列軟件當中，豐富了屬于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。
凈空分析、碰撞檢查、承擔埋深校核
首先是橋梁凈空碰撞檢查，通過將道路與橋梁的凈空范圍進行模擬創(chuàng)建，運用BIM軟件自身的碰撞檢查功能進行模擬碰撞。通過軟件篩選，可以自動生成具有實現(xiàn)碰撞節(jié)點的報告，點擊報告即可自動定位到模型中發(fā)生碰撞的位置。
同時，對于橋梁承臺的埋深進行自測，該環(huán)節(jié)是為橋梁設計人員利用BIM軟件快速完成對承臺埋深是否合理情況的自校。
BIM出圖
關于出圖，經(jīng)過探索與總結形成了三維出圖操作手冊，通過對BIM軟件的剖切，生成橋梁施工圖紙。軟件的檢索功能可以自動識別所出具的相關圖紙，并生成實時的修改目錄。通過對工作空間的部署與調(diào)配，可以將建模人員的工作信息與模型和圖紙實時關聯(lián)，便于管理及溯源。
在同一圖面，除傳統(tǒng)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(yè)相機，以深度學習的視覺識別技術為核心，開發(fā)了專屬的交通量統(tǒng)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(yè)平臺提取數(shù)據(jù)，再整合，可完成無人機自動統(tǒng)計交通量的工作，大量節(jié)省了設計師現(xiàn)場作業(yè)時間。所統(tǒng)計的交通量數(shù)據(jù)可通過專業(yè)仿真軟件進行仿真模擬，其結果可導入相關軟件中與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(chǎn)、施工全過程信息數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)，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，相當于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(chǎn)加工和現(xiàn)場施工，再到后期的養(yǎng)護運維都可以精準的定位與管理。這種定位不僅僅限于建成后的快速查找，還包括將建成后的梁體與設計模型或圖紙建立快速對應的聯(lián)系。同時管理也不僅限于對建成后梁體的養(yǎng)護，而是對每一片梁的設計信息、生產(chǎn)信息、安裝信息、后期養(yǎng)護信息都可以快捷全面地取得聯(lián)系。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(xiàn)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(huán)節(jié)的核心。
通過前期對梁場單位的調(diào)研，針對梁場生產(chǎn)時所需的必要數(shù)據(jù)進行結構化的提取和整合，確保兩點之間僅傳送有效數(shù)據(jù)，減少不必要的工作量發(fā)生和垃圾數(shù)據(jù)的傳遞。
梁場單位需專屬的數(shù)字化生產(chǎn)體系，根據(jù)梁體編碼及設計信息，對每一片梁的生產(chǎn)計劃到儲存運輸進行管理。同時通過添加二維碼，實現(xiàn)將每一片梁的設計信息及生產(chǎn)信息附加至其對應的每一片梁體之上。
施工組織模擬
根據(jù)施工現(xiàn)場收集的施工組織計劃，利用施工模擬軟件(Synchro4D)進行真實的施工模擬動畫，實現(xiàn)數(shù)字化設計到生產(chǎn)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(lián)，并通過移動端在現(xiàn)場進行動態(tài)、立體展示，通過可視化的施工交底，將設計模型帶入施工現(xiàn)場。
數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)
設計——生產(chǎn)——施工的全過程數(shù)據(jù)傳遞。
總的來說，該項目中貫徹以工程數(shù)據(jù)全過程流轉(zhuǎn)為基本目標，創(chuàng)建一種將復雜事項“切豆腐”式分解至若干“豆腐塊”，再直接發(fā)給買豆腐的人的工作方法，信息傳遞是下游的需求供給，再通過連續(xù)歸納和整理之后形成獨有的工作模式。
利用這種工作模式，實現(xiàn)對物理資產(chǎn)、工藝流程的數(shù)字化表達，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(xiàn)資產(chǎn)可視化。查詢其狀態(tài)并分析，形成資產(chǎn)定位，即數(shù)據(jù)的樞紐。通過為工程數(shù)據(jù)的全生命周期提供高效平臺，進而接近于實現(xiàn)數(shù)字孿生。
對比傳統(tǒng)設計，該項目的BIM技術應用除提高生產(chǎn)效率等傳統(tǒng)優(yōu)勢外，更高的價值在于管理層面。通過對梁體編碼和智能檢測手段的結合，第一次實現(xiàn)對全線如此巨大規(guī)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(xiàn)場安裝的過程中全部動態(tài)，避免了因技術原因引起的工期和成本浪費，這是傳統(tǒng)設計手段無法達到的，也是數(shù)字孿生概念的價值所在。
