工程全生命期数字化探索与实践——以汉口滨江国际商务区基础设施项目为例

■ 中信建筑设计研究总院有限公司数字化设计研究中心 王亚雄

核心看点：汉口滨江国际商务区基础设施项目由于参建单位多、子项工程多、专业分包多的特点，面临诸多挑战。项目实施团队以BIM技术为依托，实现了设计协同、施工管理和城市运营一体化。通过数字化应用，项目取得了良好效果，为智慧城市建设提供了有益经验。

中信建筑设计研究总院有限公司（以下简称“中信设计”）自2012年开始着手探索BIM方面应用，至今已在工民建、体育场馆、交通枢纽等多种类型项目积累了大量BIM经验。汉口滨江国际商务区是武汉市的七大商务核心区之一，座落于武汉市江岸区的长江北岸（图1）。基础设施总投资49.6亿元，中信泰富、新世界地产、泰康人寿等诸多知名企业入驻，总投资超1600亿元。

汉口滨江国际商务区基础设施项目体量庞大，总规划面积2.9平方千米，多达10余家企业参与设计，中信设计承担综合设计统筹及部分设计任务。项目专业包含道路工程、综合管廊、地下环路、核心区规划地上空间、地下空间、中央公园、树桥、地铁10号线与过江隧道、江水能源站等，BIM设计工作覆盖上述全专业（图2）。

图2 BIM工作范围

BIM应用框架

软件体系

软件体系包含方案设计、施工模型、数据整合、可视化平台四大板块，保障数据的无障碍传递。其中，方案设计应用到的软件有Sketchup、3DS Max、Dynamo、Midas等，施工模型设计应用到的软件有Civil 3D、Inventor、Revit等，模型采用Navisworks进行整合形成综合模型，或导入至D5、Enscape中进行可视化展示（图3）。

图3 软件协同体系

使用自主研发的问题报告插件，通过沟通在线化、标准化，大幅降低沟通成本，缩短整个项目的设计周期，提高设计质量（图4）。

图4 自主研发的BIM问题报告插件

该项目中，根据大样及标准图集制作了基于Revit的百余种基础设施构件，类型涵盖了市政杆件、标识牌、信号灯、交通照明、景观绿化等。同时，形成了自主知识产权的数字基础设施BIM构件库，弥补了市政类构建族的空白，便于其他市政BIM项目的调用（图5）。

图5 基础设施BIM标准构件库

项目全生命期数字化应用框架

项目数字化综合应用贯穿设计、施工、运维三个阶段。设计阶段，主要应用点包括跨单位的设计统筹以及BIM技术辅助共建理念的综合设计；施工阶段，主要应用包括解决现场不利条件下的交叉作业、现状管线迁改问题；运维阶段，基于项目的BIM模型打造了智慧城市运维平台（图6）。本文选取若干项典型应用进行分享。

图6 项目全生命期的数字化应用

设计阶段应用

跨单位的综合设计协调

地下空间、地铁站与周边地下工程位置关系梳理。地下环路与周边地块的设计单位各不相同，为解决多处出入口对接问题，团队跨单位组织了相关参建方，基于模型开展项目设计协调。利用BIM技术分析了核心区内相邻地下空间之间冲突关系，协调各地块厘清开发界面（图7）。

图7 核心区地下工程空间梳理

江滩闸口灌注桩与过江隧道的冲突风险预警。江滩大门闸口与过江隧道属于不同单位设计，团队在综合模型中发现闸口灌注桩距过江隧道小于安全间距，通过跨单位协调，建议对闸口结构进行加固防止沉降，规避了此处在后续施工中的潜在风险（图8）。

图8 江滩闸口灌注桩与过江隧道冲突预警

基于共建理念的综合设计

基坑支护方案优化。项目核心建设区基坑支护分布密集，基于三维可视化模型，对多套基坑支护方案进行比选；基于“共建共享”理念，制定了中央公园-地下环路支护结构共建方案。该方案减少了多道支护结构，实现核心区基坑整体开挖、一次预埋、分步实施，造价节省2.6亿元，降幅19.5%，同时有效提高了空间利用率。

沿江大道扩建工程。将防洪墙、管理用房、220千伏电力通道整体共建，使1.4千米的长江干堤外扩10余米，全线车行道由双向4车道拓宽至双向6车道。基于能源管和电力隧道翻堤BIM模型，设计填土护坡及观景平台，所见即所得，巧妙遮蔽外露构造，利用“以点连线”的设计手法，通过堤顶连续景观带勾画滨江景观轴线。

中央公园及树桥设计。以中央大草坪为核心，工人之路及树桥形成横竖向中轴，联系外部，四方边界营造多种艺术体验。树桥工程在Revit软件中推敲优化桥体造型，导入到Midas Civil计算软件运行有限元模拟，验证结构可靠性。桩基点位选址通过三维设计协同，在避让隧道盾构结构的同时，实现10处桩基与地下空间共建，节省了成本，同时优化了地下商业的布局（图9）。

图9 中央公园及树桥设计

施工阶段应用

不利条件下的多专业协调

一是环路匝道、现状围墙与市政管线的冲突问题。分金街作为项目的又一工作难点，在25米宽的道路断面内规划了地下环路、7个专业市政管线以及景观乔木，且既有小区院墙进一步压缩断面，管线难以施工。为此，团队协调权属单位，将强、弱电缆管群竖向扁平化，局部采用顶管工艺避让乔木根球，协调燃气、自来水、能源管行走于环路构造间隙，完整保留规划道路景观（图10）。

图10 分金街环路匝道、现状围墙与市政管线综合协调

二是地下室顶板超高导致的管线冲突问题。某地块地下室横跨了102及210号路的地下空间，由于已建成顶板标高超过规划值，导致上方市政管线埋设空间被压缩，覆土不足导致无法施工。通过基于BIM的三维设计，将管群横向扁平化，调整道路纵坡并进行跨专业、多单位的协调，保证在有限的净空内顺利敷设雨污水、电力、信息、自来水、燃气等7个专业的管线。采用轴测图、平断面图的形式，指导现场施工（图11）。

图11 覆土紧张条件下的市政管线综合协调

基于BIM的管线迁改决策

新建道路、地下环路涉及到的现状管线迁改。新修道路与现状解放大道接壤的12个路口、地下10余路现状管线存在迁改需求，利用BIM的可视化特性，识别需要迁改的管线，以轴测图的形式呈现现状与规划管线的空间关系，设计安置方案，通过平、剖面出图，支撑业主决策，辅助现场施工（图12）。

图12 基于BIM现状管线迁改分析

沿江大道架空管线入地与行道树保护。原架空的电力、通信等近百孔线缆面临迁改入地，同时沿江大道近300棵现状法桐需要保留，团队通过BIM技术进行方案比选，在人行道不到7米的宽度内，协调电信、信息网络、自来水、电力海绵城市等8个专业管位，通过外科手术般的施工工艺，穿针引线，避让现状法桐，在满足设计规范的前提下实现主线机动车道基本无井盖，提高行车舒适性。

运维阶段应用

城市数字孪生平台基于1+1+N的总体架构，即一整套数字底座，联合全域覆盖的物联感知硬件网，共同支撑上部N个智慧应用场景。融合城市金融、社科类数据，形成神经网络基础，打造城市大脑，支撑城市的科学管理与决策。

如图13、图14所示，平台构建了涵盖智慧交通、智慧安防、能源管理等多个领域的智慧城市一体化解决方案，全方位、多维度管理城市，为城市建设各项智慧应用提供时空可视化赋能。

图13 智慧城市平台八大功能模块

图14 智慧城市平台大屏端

结语

该项目设计联盟得到业主单位的大力支持，可充分调动下部各家设计单位，并直接向业主单位汇报。在BIM实施过程中将潜在问题前置解决，项目启动至今通过函件或上会解决各类问题230余项，多单位的综合协调占比51%，BIM实施团队依托设计联盟，通过数字化手段打破信息壁垒，群策群力，为项目的高质量建设起到了至关重要的作用。