大工程的BIM打开方式——南京仙新路过江通道BIM应用探索与实践
国内BIM行业标准体系尚不完善，十余年的发展历程，形成了具有中国特色的BIM行业生态。长远来看，BIM技术的发展归根结底要依靠自身力量，真正为项目的设计、施工、管理带来切实有效的价值。
南京仙新路过江通道项目采用主跨为1760m的单跨吊钢箱梁悬索桥一跨越江，在工程管理上很具代表性。主体工程于2020年3月开工建设，预计于2024年建成通车。本文着重介绍仙新路项目通过构建“建养一体化编码”体系搭设BIM协同管理平台、通过模型和数据联动实现BIM模型场景化、通过物联网与模型结合实现重要结构物监控监测模型场景等系列应用实践，服务于项目建设和后期管养全过程管理，着力提高管理效率，提升管理精度，为类似工程管理蹚出一条新路。
在争议中发展的BIM应用
近年来行业、企业信息化、数字化转型备受推崇，BIM作为工程建筑行业信息化、数字化转型的排头兵，也一直备受争议。BIM模型的价值大多来源于它的结构可视化特性和结构附带信息。结合模型来分析数据，使数据处理变得生动可视化，处理效率可以得到很大提升。按实际应用方向来划分，可以将BIM实际应用分为三类：辅助类BIM应用、工程类BIM应用、数据类BIM应用。仙新路过江通道BIM应用采用数据类BIM应用作为顶层设计思路，利用模型作为载体，将结构物相关数据、资料进行归档，并复用到之后同类型的构筑物，改变了以往建筑工程行业惯用的知识传递模式。
仙新路过江通道
BIM应用创建总体目标
仙新路过江通道BIM应用创建，是在“南京长江五桥BIM应用”基础上进一步深化、创新、拓展而来。在总结了以往经验，分析了行业内先进的应用模式和技术瓶颈后，从实际出发，以价值为导向，充分结合现场管理诉求，明确研究方向和建设目标——
（1）桥梁建设智能化管理体系与系统架构研究。研究BIM模型配套管理体系与系统，为模型建模和数据采集奠定基础。
（2）桥梁三维智能化场景构建。BIM模型场景化研究，基于实际管理单元划分和管理业务关注点，构建服务现场管理的模型场景。
（3）基于BIM+物联网的重要结构物监测。按照真实的监测点位布局，在BIM模型中，浏览重要结构物的监测数据。
仙新路过江通道
BIM应用核心实施路径
通过构建“建养一体化编码”体系
搭设BIM协同管理平台
仙新路过江通道开展了“桥梁建设智能化管理体系与系统架构”的研究，通过构建“建养一体化编码”体系，实现现场生产过程数据和模型的实时联动，搭设BIM协同管理平台（图1），包括多项管理功能，利用电脑、手机APP等多种方式采集、处理施工过程管理数据。各管理功能及数据通过一体化编码传递到模型端进行展示，养护期依然可以沿用。最终，通过一体化结构编码，实现建设期关键数据及模型向养护期的传递。
BIM协同管理平台概况
建养一体化结构编码体系
通过模型和数据联动
实现BIM模型场景化
数据通过编码和模型对应的结构单元进行匹配,在模型端可便捷直观查阅建设期的各类关键业务数据,为管理效率提升提供助力。基于实际管理需求,开发出分段三维场景功能,基于施工的各项关键控制点构建模型应用场景。将管理数据、要点、元素和模型进行充分结合,形成以段落模型为基础,以统计分析数据、管理元素为辅助的三维智慧工地场景。应用点主要分为以下几类——
（1）模型联动数据。为结构单元赋予统一标准的结构编码。一方面承载现场业务数据；另一方面为模型赋码，从而实现过程数据可以在模型中进行查询。
（2）非模型联动型统计数据。除模型联动数据外的日常管理数据，和模型没有直接关联，只将数据做汇总、分析、统计，形成相应的业务数据，呈现在模型平台中。
（3）模型空间定位数据。标段场景是“虚拟现实”的一种呈现方式，通过在模型场景中标点的方式，将重要点位在模型中对应的位置进行呈现，实现在模型中直观浏览数据，丰富模型的应用体验。
在建模精度和范围方面，应根据施工需要、管理诉求、结构物重要程度等不同因素构架建模精细度总体框架，并非一味追求模型高精度。此措施可一定程度减少建模工作量，减少非必要的模型资源加载，提升模型加载效率，获得更加流畅的浏览体验。
美国建筑师协会标准将模型精度分为5个LOD层次，为LOD100-500。不同的项目阶段，不需要模型建模在同一个精度等级上，不同的需求场景对于模型精度需求也不尽相同,整个BIM模型平台应该是一个混合着各种精度的综合模型。我们采用了多种不同LOD层次模型构筑BIM模型平台。例如：在需要宏观浏览全桥的大场景内，将LOD200的模型和GIS地理环境相结合，保证了模型运行效率，并能结合GIS宏观浏览全桥的地理位置、走向、周边环境等。又如在分段场景内，将施工驻地环境模型和施工模型进行了结合，模型的LOD精细度也提升到了300，同时将多种管理元素和模型相结合，结合了用户体验和管理需求。在施工过程中，为重要的施工环节建立了精细、形象的施工过程模型，模型精细度也上升到了400。施工过程模型可以很直观地帮助管理者为现场作业人员进行形象化的培训交底，帮助现场作业人员更直观的了解现场的作业工艺工序、环境、风险等。
模型和数据联动
南锚碇三维智慧工地场景
通过物联网与模型结合
实现重要结构物监控监测模型场景
对重要结构物的应力、应变监控监测。仙新路过江通道创新性地通过物联网设备实时采集的监测数据和模型进行结合，利用模型真实还原监测点位置，使监测点位和数据浏览更直观，监测数据预警定位更精准。实施要点——
（1）在重要结构物建模时，根据设计给出的监测点位坐标，在模型中预埋监测设备的点位。
（2）监测设备采集到的监测数据，通过网络传送到应用服务器，处理后的结果数据直观呈现到模型中。
北锚碇监控监测模型
利用BIM平台拓展管理范围
引入碳排放计算等前瞻型课题
近年来，国家大力倡导低碳环保。桥梁工程领域在碳排放量核算方面尚未建立成熟有效的核算体系。仙新路过江通道积极响应国家节能减排政策，在项目施工过程中摸索前行，研究大型桥梁施工期的碳排放量核算体系。
（1）碳排放量核算体系研究
一方面结合公路定额，通过软件核算和人工处理结合的方式，将实际施工作业的结构单元和定额表中的结构单元建立核算转化关系。最终，通过信息化平台内整合，获得现场施工结构进度，同时自动核算出该结构单元基于“定额核算体系”的碳排放量。
（2）基于BIM模型的三维可视化碳排放管理研究
让碳排放数据在BIM模型平台中，按照不同层面来形象化地展示、预警。
应用场景
模型场景化应用
（1）进度场景
进度场景中，通过颜色区分，结合日常过程管理系统程序，直观地在模型中体现出施工计划、施工进度、计量进度等。
已完工进度
已计量结构物
底部统计图中，蓝色代表当月计划施工产值、绿色代表实际施工产值、橙色代表当月计量产值。点击统计图中某月绿色柱形，可以查询当月实际完成产值金额，同时还可以在模型中直观地看到当月完成的施工内容。
多维度进度统计示例
多维度质量管理场景示例
（2）质量管理场景
质量管理场景中，可查阅结构物下登记过的质量隐患。点击冒泡图标，可以查看隐患发起、整改、验收、归档全流程图文信息。也可以按照分部分项结构划分，查看结构物的质量三检(自检、交接检、专检)、工序报验等相关质量过程管理资料，为管理者提供更加丰富、直观、便捷的信息获取平台。
关键工序施工过程模型
对于关键施工工艺工序，建立了施工过程精细化模型，结合周边结构模型，施工单位可以在模型场景中组织施工模拟、施工交底等，为工作人员提供关键工艺工序的可视化、形象化的模拟演练、培训。
上部结构施工模型
全桥BIM+GIS模型优化
仙新路过江通道BIM在结合GIS应用方面，在不影响整体展示效果的前提下,对加载耗时较长的资源进行了适当的优化和删减，从而达到缩减模型加载时间、提升模型浏览体验的目的。该场景主要用于宏观浏览项目地理位置、重要结构、周边环境、项目走向等信息。同时，也可以作为建设过程数据信息的载体，探索模型归档和数字移交。
全桥BIM+GIS模型
建筑工程行业需要新鲜的血液来引领行业的提升和变革。BIM技术从诞生之初，到各类应用模式的浮现，一直承载着建筑工程师们对美好事物的向往。仙新路过江通道在实践中摸索前行，尝试开拓BIM技术新的应用模式，通过不断探索与应用实践，总结研发过程中所获心得体会供类似项目参考借鉴——
1. 选择性建模。对建模范围和建模精度应结合实际情况、预期目标、资源配备等周边因素，做好顶层设计，规避非必要性、重复性工作。
2. 数据支撑体系。BIM模型的价值在于对信息的传递和协同，BIM应用是将数据信息和模型结构融合的艺术。通过构建良好的数据支撑体系，为BIM模型赋能，更好发挥BIM模型满足现场管理诉求的价值。
3. 模型平台运行体验。良好的应用体验是BIM应用推广和拓展的基石，一味追求高精度模型，会导致模型加载效率和体验的下降；反之一味追求体验效率，必然导致精度的降低和细节的损失。根据预期目标，需要合理搭配模型精细度，结合各种技术手段对模型进行轻量化处理，以保障模型平台良好的运行效率，实现加载效率和体验的平衡。
本文刊载 / 《BIM视界》杂志
2023年 第1期 总第24期
作者 /?陈姝姝 林泉 吕婷婷
作者单位 /?南京市公共工程建设中心
中路高科交通检测检验认证有限公司
编辑 / 陈晨
美编 / 赵雯
责编 / 陈晖
审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲
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