BIM在市政设计中的应用，加速解决市政设计难题

如今的建造业时代，传统建造模式并不满足建立各结构、管道或设备的定义及属性，难以符合现代复杂建筑物的信息需求，依此信息业开始广泛地发展面向对象概念以解决CAD系统的缺陷，发展出具有三维视图及对象功能的BIM，并能结合其他开发插件语言，开发出能应用于其他领域的系统，以完成更加复杂的应用。

一、波形钢腹板组合桥梁的BIM应用

波形钢腹板组合桥梁是一种自重轻、预应力效率高、抗震性能好的新型组合结构，项目主要依托深圳市政院设计的3座波形钢腹板组合梁特大桥，开展波形钢腹板组合桥梁的BIM技术应用与研究工作。南淝河特大桥，项目总体规模在国内同类桥梁中位居第一；东宝河新安特大桥是新型组合截面的实例，创新实现了该类桥梁跨径上的突破；伊朗德黑兰北部高速BR-06特大桥，对9度强震区桥梁设计具有重要实践参考价值。

针对波形钢腹板桥梁的技术特点与难点，项目团队通过BIM技术的应用以及软件二次开发，在设计优化、施工交底、施工信息管理中提供了更加有效的解决方案，对复杂项目的全局把控、施工质量提升具有重大意义。主要BIM应用有以下几点：

1、适用于空间曲面的桥梁建模技术路线

波形钢腹板组合桥梁的BIM设计在国内属首创，桥梁造型为空间曲面，常规BIM建模工具难以精准完成桥隧结构的设计，在深入研究相关适用建模软件后，探索出一种适用于曲面桥梁的准确建模方法，解决了大型复杂空间线形桥梁上部结构模型建模困难的问题。在模型创建的同时，形成大量组合桥梁专用构件库，为同类型结构桥梁积累了大量基础。

2.、BIM技术对超大超宽波形钢腹板进行动态优化和管理

作为国内相关领域的第一次BIM应用，可对建成后的BIM模型进行可视化检验，对桥梁的设计方案进行进一步深化。在模型基础上添加时间进度信息，进行4D施工模拟，直观地展现施工的界面、顺序与进度情况，对施工过程进行准确预演，优化工期安排。本项目对Navisworks软件进行二次开发，对施工过程信息进行管理。可在模型中查阅各类施工信息，有助于改进施工过程信息化管理手段，提高项目的管理效率。

3、在同类桥梁中首次应用可视化施工交底技术

波形钢腹板组合桥梁部分节点施工工艺为特有形式，如波形钢腹板与顶底板的连接、波形钢腹板的安装以及施工过程中的线形控制等，使用传统的图纸表达较为困难。通过可视化交底，大大提高钢构件和模板加工的精度，可缩短施工总工期约10%。本项目BIM研究促进了该类组合桥梁的发展应用，对国内同类结构桥梁的BIM应用具有开拓性的贡献，使我国此类桥梁的建设达到国际先进水平。

二、城市轨道交通的BIM应用

福保站（地下）作为深圳市城市轨道交通3号线三期（南延）工程起始站，项目功能较为复杂，涉及40个以上的专业，不同专业对应的BIM软件也不同，协同难度大。经过项目上述特点和同类项目的研究，项目在深圳市政院已有的BIM标准体系下展开工作，保证BIM应用的标准化和规范化。利用Projectwise搭建协同设计平台，对各类设计数据进行统一管理，以Autodesk系列软件为主体，配合其他各类应用软件并行的方式进行BIM应用，打破不同软件间的协同壁垒，提高设计人员工作效率，并对设计成功进行优化，实时管控项目质量及进度。

BIM应用主要包括场地分析、交通疏解、管线改迁、管线综合、机房布置、人流仿真、房间气流组织模拟、照明优化、监控模拟、参数化设计等。同时，将全专业模型进行整合，指导精装修和标志专业的末端进行定位，将此类问题集中在设计阶段进行解决，避免施工时因天花、灯具等与土建及机电设备发生碰撞导致返工及工期延误。在本项目开展过程中，项目组还专门组建开发团队，针对设计人员的使用习惯开发了效率插件包。插件可将不同版本、类别的构件进行分类管理，并且支持实时预览和检索，可让使用者快速找到自己需要的构件。在同类项目开始前，还可以将重复率较高的构件进行批量导入，提高工作效率。并且还开创性地解决了Revit无法跨项目传递族文件和项目内族文件批量保存的问题。

地铁限界计算软件也是本项目的重要产物，软件完全由深圳市政院自主开发，将限界标准和常用公式进行内嵌，使用者只需输入关键数据就可将计算结果导出至Excel表格中，并可同步生成CAD限界轮廓，提高设计者工作效率，避免人为因素的计算错误。目前正在开发生成三维轮廓的功能，此举可将限界专业与其他相关专业在Revit中进行协同工作。

三、道路工程的BIM应用

东莞桑茶快速路及其东延线市政工程路线总体呈东西走向，全长11.714km，总投资23亿元。主路双向六车道，为城市快速路，设计速度80km/h，重交通等级。辅路单向双车道，为城市次干路，设计速度40km/h，中等交通等级。项目设计团队面临工程项目体量大、路线范围情况复杂（包括新建道路、旧路升级改造、拆迁征地等）、设计周期紧张、涉及专业众多且跨部门跨地区协作、项目情况复杂、与业主顺畅沟通存在困难等诸多挑战。

为应对涉及专业众多且跨部门跨地区协作的挑战，项目设计团队利用PW搭建协同设计平台，实现专业实时并行配合与数字化提资。降低沟通壁垒，节省协调沟通时间，累计减少项目图纸汇总上报时间30%，让设计师更多专注设计产品。为应对设计周期紧张的挑战，道路设计师使用参数化模板驱动，快速生成精确道路、隧道设计成果。市政给排水及电气设计师可充分使用本地化管线构筑物开展设计工作，并进行管线综合优化设计。得益于设计数据高流转性，桥梁设计师可便捷完成桥梁方案设计-结构受力分析-三维配筋工作流，获得和交付高质量设计作品。每阶段设计时间为传统设计流程的80%。

为应对工程项目体量大、路线范围情况复杂的挑战，项目设计团队凭借实景建模技术及定制航拍设备，可生产高精度、高信息丰度、高实时性实景模型。为设计师提供直观、真实、多维度场地信息，减少现场踏勘时间成本，从原来相当预定10次现场踏勘减少为两次。近12公里路线所涉及征地、拆迁与旧路改造情况复杂，实景模型助力最优方案决策。为应对项目情况复杂，与业主顺畅沟通存在困难的挑战，项目设计团队发布轻量化模型，在方案汇报中发挥巨大作用。设计模型所生成的VR场景，给设计师和项目业主带来工程场景的沉浸式体验，为阐述设计意图，推敲工程细节，后期运维决策提供便利。

运用BIM技术，将助力企业在设计项目管理上实现有效的进步。经本项目验证，项目设计团队采用先进的生产和管理工具，可以实现集成化设计，可以实现设计创新、设计优化，提高团队设计水平。项目信息在各参与方之间实时顺畅流通，最终实现“更好作品，更好交付”。

四、BIM数据管理平台

在现代化城市综合管理中，运用信息和通信技术手段，感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，打造城市级大数据中心。对城市规划、工程建设、民生、环保、公共安全等智慧城市需求做出快捷智能响应。深圳市政院倾力自主研发的“城市基础设施信息管理平台”，是智慧城市管理的重要组成部分，是一个三维可视化信息管理平台，能将地上与地下城市基础设施信息数据和GIS信息数据集中管理，形成集城市实景地形管理、地下管线管理、地质管理、城市地下空间管理于一体的城市基础设施综合大数据管理平台。为城市规划、建设、公共管理及决策提供支撑。

1、实景地形管理

平台可对城市地上三维实景地形、地物进行管理，未来还将拓展到城市规划多规合一管理。实景地形能够反映出周边地形地貌及坐标、高程、面积、体积等信息，再现直观、真实、多维度城市场地信息，可为城市规划、政府征地、拆迁与旧改提供依据，可作为工程建设管理和智慧城市的底层数据载体。

2、地下管线管理

将城市级别的各专业地下管线数据导入本系统中，在地图上对管线进行各种属性信息查看。能方便地统计任意选择区域内管线信息，并生成统计报表。可对管线进行多种编辑操作和管道剖面分析、碰撞分析。平台内管线数据可以作为底层数据，服务于产权单位的资产管理。

3、城市地质管理

支持查询钻孔，提取钻孔区域数据、建立不同颜色的地层模型、生成地质体，剖切并查看三维地质体和地下三维模型。依托平台积累的城市级地质信息，提供工程建设勘察数据服务，提供工程施工进度及安全管理服务。未来还可为城市环境监测提供数据接口。

4、城市地下空间管理

通过BIM建立地下城市空间模型，并与地下管线、地质信息形成地下空间综合模型，形成BIM微观+GIS宏观的室内外模型。平台提供多种方式管理城市地下空间：选点剖切，生成可分析各地层埋设管线情况的剖面图；生成栅格图，方便查询地下管线之间、管线与地层的关系；提取三维地质体，方便查看地下管线、隧道、钻孔、地下建筑物等内容。可对地下三维模型进行模拟开挖，直观快速地分析三维地质及地下管线情况，为地下工程施工提供准确的数据依据，对项目进行科学管理。对项目施工中的管线、地质情况进行安全保护等科学管理。

未来将不断进行平台功能模块的创新研发，把大数据技术与城市交通规划相结合，进行动态交通仿真，全面掌握交通流量预测、交通出行特征、区内与主城区客流交换特征，以及主要通道客流识别，保证规划、设计项目科学、顺利进行。平台集成智慧城市管理成果，进行工程全生命周期碳排放、减排降噪、新能源利用等分析。先进的智慧城市设计理念和技术，使工程项目建设和管理更加低碳、智能、高效。未来将整合地形图与城市规划管理、轨道交通管理、道路桥梁信息管理、桥梁隧道管理、城市规划管理等业务到“城市基础设施信息管理平台”中，使其数据更加丰富，功能更加完备，成为一体化的智慧城市大数据中心平台。利用先进的信息技术，积累城市基础设施大数据，可为实现城市智慧式管理和运营打下基础，进而促进城市的和谐、可持续发展，创造更美好的城市生活。

五、“BIM+”应用

随着近年高科技产业的大力发展，BIM+应用也层出不穷。无人机已成为工程信息化数据采集的重要技术手段。超高精度无人机倾斜摄影所采集整理的实景模型、地形数据，为BIM技术在设计阶段的初始信息输入提供了有效的数据支持。现已广泛应用于深圳市政院市政、轨道交通等板块的设计及BIM应用当中。如深汕特别合作区望鹏大道、郑州西四环快速路、东莞湾区大道、东莞桑茶快速路等项目，为设计成果与周边环境的有效结合与提升，带来了巨大的技术效益。

AR技术在市政工程的应用，不但能够给用户带来强烈、逼真的感官冲击，通过手机叠加获取项目的数据资料，更便利于设计与管理人员对大型复杂工程项目的规划、设计、投标、报批、管理，对各种规划设计方案进行辅助设计与方案评审。对规划项目进行真实的“呈现”，使得很多往常不易察觉的设计缺陷能够轻易地被发现，减少由于事先规划不周全而造成无可挽回的损失，提高了项目的评估质量。深圳市政院早期研究工程设计三维可视化表现时，已开始了这方面技术的探索，如锦言大桥的AR应用，目前在多个项目中落地应用。

3D打印技术有着精度高、可将三维图形精准生成实物的特点。“深圳彩虹（北站）大桥桥梁3D打印模型”按照桥梁实际尺寸的1:150建模打印。采用了FDM（Fused Deposition Modelling）“熔融沉积造型”技术，以设计数据文件为基础进行3D模型分解、使用米白色PLA线（聚乳酸）材料逐层打印制造。3D打印技术生成物精度非常高，于此同时，也避免了机器 切割的不精准以及材料浪费的缺点。