BIM視界 | BIM在市政工程中的應用實踐與發(fā)展思考

深圳市政院2012年開始BIM研究工作，2014年正式成立了BIM設計研究院，現(xiàn)有員工50余人，主要致力于推廣研究BIM技術在工程領域的應用。

BIM院分為BIM技術部、IT研發(fā)部、無人機應用部、視覺表現(xiàn)部和綜合部。業(yè)務方向主要是BIM設計咨詢培訓、課題研究、標準編制、軟件平臺開發(fā)、無人機行業(yè)應用，以及航拍實景建模到后期的視覺表現(xiàn)。主要集中在建筑、道路、橋梁、市政管網(wǎng)、軌道交通和綜合管廊方面。

在課題研究和標準編制方面，我院參與編制了住建部的《城市軌道交通工程BIM應用指南》《智慧城市系列標準》以及中勘協(xié)市政工程BIM系列叢書。目前正在編制中國標準化委員會的三部標準、交通運輸委的交通領域系列標準，以及住建局的建筑工程BIM交付標準。

現(xiàn)場踏勘

任何一項新技術的出現(xiàn)，都離不開市場需求。現(xiàn)在工程的建設已經(jīng)完全不同于20年前做工程，隨著城市化進程的加劇，土地越來越少，建設環(huán)境的約束條件和向空間、地下地上的發(fā)展，工程建設變得越來越復雜。并且，工程與城市景觀的融合，同樣非常重要。利用BIM技術可以非常直觀而清晰地表達包括地形、地貌在內的征地、拆遷等工程環(huán)境。

現(xiàn)在在全國，國務院辦公廳、住建部、交通部和各省市都密集出臺了一些推廣BIM的政策。深圳市關于BIM的推進意見，在11月份正式向社會征求意見，現(xiàn)已收集了100多條社會意見；關于BIM設計的招標要求，廣東省在7月份發(fā)布了BIM應用收費的參考標準；深圳市交委在項目設計招標中明確規(guī)定，中標人必須采用BIM 設計，并把設計合同價的5%作為BIM設計專項費用，如中標人不采用BIM 設計或BIM 設計未通過驗收，則計扣設計合同價10%作為違約金，且三年內不接受該投標人作為招標人的中標單位；另外深圳市建設工程交易中心，已經(jīng)開發(fā)完成基于BIM的電子招投標系統(tǒng)，并逐步投入使用。

實景建模

做實際工程BIM應用，必須要有完善的標準和依據(jù)，目前可用于橋梁工程的BIM標準有：上海市的《道路橋梁信息模型應用標準》，河南省的《市政工程信息模型應用標準》，《鐵路聯(lián)盟的存儲標準》和中勘協(xié)BIM系列叢書的道路橋梁分冊。

無人機交通流量統(tǒng)計

鄭州市四環(huán)路是中國乃至世界最大的一條市政工程，全長93公里，高架65公里，地面加高架150公里。采用節(jié)段預制梁橋設計和施工工藝，設計期限一年，施工期限一年，工期非常緊。本工程的BIM應用主要集中在可視化工程環(huán)境、參數(shù)化精確建模、三維配筋、節(jié)段預制梁精細化設計、景觀方案仿真設計5個方面。

鄭州市四環(huán)路

無人機航拍與三維實景模型創(chuàng)建可視化工程環(huán)境。無人機航拍分兩個階段，第一個階段是現(xiàn)場踏勘階段，利用無人機對全線進行了航拍，大大縮短了設計人員踏勘的時間；第二階段，創(chuàng)建實景模型，給工程設計提供一個真實的現(xiàn)場環(huán)境。在四環(huán)路工程中，對道路中線兩側各500米范圍內進行全線的攝影，共采集照片34萬張，實景建模范圍達到120平方公里。采集回的影像信息可以清晰地看到需要征地的范圍，拆遷的樓宇及工程周邊的環(huán)境。

無人機巡查系統(tǒng)

采用參數(shù)化精確建模技術。主要包括：參數(shù)化路線設計、參數(shù)化橋梁上部結構設計和參數(shù)化橋梁下部結構設計。利用參數(shù)化路線設計工具完成平曲線、豎曲線設計任務；路線成果支持參數(shù)驅動，通過改變關鍵變量數(shù)值驅動模型改變；當路線變化時其他專業(yè)設計成果均隨路線成果實時更新。通過創(chuàng)建箱梁橫斷面模板，約束關鍵點變化關系實現(xiàn)參數(shù)化橋梁上部結構設計，實現(xiàn)參數(shù)化模板斷面，并利用條件約束工具，指定變化位置與變化規(guī)則，實現(xiàn)參數(shù)化變截面箱梁設計；后期可根據(jù)需要，直接更改關鍵變量數(shù)值實現(xiàn)設計成果更新。直接使用軟件下部設計工具完成定截面規(guī)則變化墩柱。通過創(chuàng)建參數(shù)化單元的方法實現(xiàn)變截面復雜變化墩柱的設計，根據(jù)設計需求，從截面、實體構建、幾何體空間關系等維度進行參數(shù)化控制。

西四環(huán)高架跨南水北調中線干渠大橋

利用橋梁結構設計模型進行結構分析與鋼筋配置；直觀顯示復雜的結構和鋼筋在三維空間布置情況，降低讀圖難度，有效指導現(xiàn)場工人加工生產(chǎn)；準確詳盡的鋼筋數(shù)據(jù)信息，通過與鋼筋加工機械的配合，有效地提高了鋼筋下料生產(chǎn)效率。

四環(huán)路工程中，采用的是節(jié)段預制橋梁的工藝，西四環(huán)節(jié)點預制梁就有2.13萬塊。從預制梁的加工、生產(chǎn)、運輸、安裝到構建跟蹤，對工程質量來說都非常重要。以BIM技術為切入點，建立參數(shù)化標準預制梁，與梁廠生產(chǎn)工藝相結合，打通設計施工環(huán)節(jié)間的信息壁壘，精確指導構件生產(chǎn)。

節(jié)段預制梁精細化設計

另一個BIM在橋梁工程中的案例，是BIM技術在波形鋼腹板組合橋梁中的應用。依托公司設計的3座各具特點的波形鋼腹板組合梁特大橋，率先在國內開展了波形鋼腹板組合橋梁的BIM技術應用與研究工作，主要包括參數(shù)化設計、可視化施工交底、施工工藝模擬、施工進度模擬、施工過程信息管理。

波形鋼腹板組合橋梁施工在國內的經(jīng)驗不多，為此開展了復雜節(jié)點施工模擬應用，針對復雜關鍵節(jié)點做了動態(tài)施工模擬，開展施工交底工作。利用虛擬現(xiàn)實VR漫游與駕駛模擬等操作，使施工人員更加直觀、清晰地掌握項目的施工工藝流程，也使其具備更有利于指導施工的技術條件。通過可視化交底，提高了施工質量，縮短了施工工期。

通過施工進度的模擬，直觀展現(xiàn)施工的界面、順序與進度情況；準確預演施工過程；清晰展示施工工序；完善施工進度計劃；優(yōu)化施工流程；有助于多方的溝通與協(xié)調。

通過軟件的二次開發(fā)，對項目開展施工過程的信息管理。將施工過程中的現(xiàn)場照片、圖紙、文件等資料，與模型的相應部件及節(jié)點進行關聯(lián)鏈接，可在BIM模型中隨時查閱各類施工信息，有助于提高施工企業(yè)對項目的管理效率，收到施工方好評。

深圳市市政設計研究院有限公司（以下簡稱深圳市政院）成立于1984年，隸屬于深圳市地鐵集團有限公司，是一家具有市政全行業(yè)、軌道交通、公路工程、建筑工程、城市規(guī)劃、工程勘察綜合、工程咨詢、風景園林等甲級設計資質及施工圖審查一類資質的國家高新技術企業(yè)。擁有“國家院士（專家）工作站”“國家級工程實踐教育中心”“國家博士后科研工作站”“交通基礎設施智能制造技術交通運輸行業(yè)研發(fā)中心”“廣東省新型橋梁結構工程技術研究中心”“陳宜言設計大師工作室”“國際低碳市政基礎設施研究中心”等多個科研載體。在智慧城市、生態(tài)城市、海綿城市、綜合管廊、有軌電車以及BIM技術方面都有比較深入的研究。深圳市政院BIM設計研究院，是公司的一級生產(chǎn)部門，致力于研究和推廣工程BIM技術解決方案，通過推進BIM等信息技術在工程中的深度應用，促進工程建設項目全程信息化，以支撐智慧工程與智慧城市建設。

任何一個進步的產(chǎn)生都有它的需求，BIM是怎么產(chǎn)生的呢？BIM產(chǎn)生無外乎兩條主線，一是解決二維的局限性而衍生出來的三維技術，另一個是為了解決信息化而提出的建筑信息體系。BIM是一個共享的知識資源，是一個分享有關這個設施的信息，為該設施從建設到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程。在項目的不同階段、不同利益相關方，通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責的協(xié)同作業(yè)。

借助中國BIM發(fā)展聯(lián)盟黃強理事長提出的BIM思維層次觀點，實際上這個層次并不是設計或施工階段人員需要做的事情，但是認清這個層次，才能知道每個人自己的需求，才知道自己應該怎么去做。在目前這樣一個喧囂喧鬧的BIM推廣環(huán)境中，我們更應該思考，我們要用BIM做什么，我們做BIM是為了解決工程的實際問題。

推廣BIM技術可以帶來哪些機遇和挑戰(zhàn)？機遇即現(xiàn)在軟件的成熟度和法律法規(guī)的建設，軟件體系可以轉到剛才提到的數(shù)據(jù)交換問題、人才培養(yǎng)和全生命周期的管理。機遇也是問題，有問題就存在商機，所以這是一個機遇。伴隨機遇而來的即是挑戰(zhàn)，BIM貫穿設計施工到建設管理再到運維整個生命周期，怎么利用BIM實現(xiàn)信息在各個階段的傳遞，就是我們面臨的一個挑戰(zhàn)。