前海深港现代服务业合作区(下文中简称“前海合作区”“前海”)在2000年之前是滩涂、滨海海域和基围，经过十余年的填海造地形成的陆域面积约15km?，现位于珠江入海口的东岸、深圳南山半岛的西侧。前海区位如图1所示。前海合作区规划桂湾、前湾、妈湾三个片区，总建设规模约2600万m?，建设投资约3898亿元。前海开发建设面临质量标准要求高、规模体量大、项目种类多、工期紧、强度大等问题。需要总体统筹前海市政基础设施项目的全面实施，既要加快在建项目的实施，又要考虑新项目在后续开展的过程中与区域内建设项目之间产生的矛盾和冲突等问题。2012至2016年前海在建设模式经历了多种尝试，在总结以往的经验基础上，分析及研究前海作为新城区集群市政工程的特点及难点，提出针对集群类工程项目的集成管理方法。

图1 前海区位图

1.2前海集群市政工程项目实施面临的挑战

1990年，我国科学家钱学森提出综合集成管理的方法，其本质是构建新的系统用于指导被管理的复杂系统工程。前海合作区集群市政工程的系统复杂，新系统的解决方法可以提供借鉴。通过建立起“事理”系统来用于管理，再创建“人理”系统来用于协调事理系统，从而有效解决工程面临的“物理”问题，最终形成“人理—物理—事理”的系统集成。

(1)“人理”方面。前海开发建设的主体是人，建设过程涉及实施主体众多，包括管理局、前海建投、地铁集团、招商自贸，以及各个参建单位；

(2)“物理”方面。前海各类市政项目之间、与周边地块单元的开发项目之间纵横交错，面临着大量的空间体系接口冲突和不协调情况；

(3)“事理”方面。使用传统的二维图纸沟通造成各参建方间信息的割裂，迫切需要采用统一的管控方式和信息集成方法。

1.3前海集群市政工程项目集成管理BIM技术应用模式

集群项目集成化管理借鉴了综合集成相关理论与制造业集成思想，以项目管理为目标的核心，

通过集成管理思想来全面分析研究前海作为新城区集群市政工程的特点和项目管理面临的“人理、物理、事理”挑战，通过引入BIM技术等相关信息化技术的应用，实现集群项目管理的信息集成、过程集成及组织集成。

(1)基于BIM技术的组织集成应对“人理”挑战。BIM技术是标准化关系型数据库、采用参数化驱动来创建的信息模型，全专业工程信息模型将改善以往的组织模式，为集群项目跨组织、跨地块的高效沟通创造条件；

(2)基于BIM技术的过程集成应对“物理”挑战。BIM模型可贯穿全生命周期各阶段，不同阶段的各参建方将应用同一套模型进行协作，将有效避免全过程信息在不同阶段出现断层；

(3)基于BIM技术的信息集成应对“事理”挑战。BIM模型的背后具有庞大的数据库，同时可以挂接不同项目、不同阶段、多参建方在建设过程输入大量的信息。搭建BIM建设管理平台将进一步集成各参建方对工程进度、质量、安全等要素的管控和调度。

综上，实现前海合作区集群市政工程项目集成管理的方式是，基于BIM技术重新构建了组织集成、信息集成和过程集成，从而使集群项目的各项管控要素形成了有机的整体，这种优势是单项目管理所不具备的。

2前海集群市政工程项目集成管理BIM技术应用

基于BIM技术实现新城区集群类市政工程项目的组织集成、过程集成和信息集成，分别通过BIM模型创建整合、BIM模型及其应用和搭建基于BIM的建管平台来实现。

2.1基于BIM的组织集成

虚拟组织和虚拟建设理论是BIM技术在组织集成上的重要体现，具体包含创建规划信息模型，有效保障规划管理的组织统筹和落地；创建地理信息模型，促进跨地理空间项目的组织实施和管理；创建地质模型，有利于在复杂地质条件下工程风险的研判；创建及整合各类设施项目BIM模型，形成片区城市级模型；最后将基础模型、BIM模型整合为城市级模型，为组织的集成化提供可视化模拟仿真环境。

2.1.1基础模型创建

(1)大重叠率的地理模型创建

利用无人机对前海合作区进行倾斜摄影数据采集，确定坐标系环境，对影像数据、空三数据进行处理，经过匹配瓦片大小、区域范围等参数，利用Context Capture Center全自动实景建模软件生成高分辨率倾斜摄影三维模型，通过动态单体化技术完成标准性建筑物单体化处理，再利用Bentley和主流3DGIS平台完成模型整合和网络轻量发布。模型效果如图2所示。地理模型具有真实的三维数据信息，可进行任意截面剖切查看、面积量测、距离量测等。

图2 前海倾斜摄影实景三维模型图

(2)分区块建模的地质模型创建

通过收集规划勘察资料和地块详细勘察资料，利用三维勘察设计系统GeoStation，依照前海地质地层划分标准，实现地质资料快速入库，通过岩土体全自动建模、半自动建模、分区块建模、岩土界面生成等工具构建覆盖相应区域的三维地质模型。模型范围涵盖桂湾、前湾和妈湾三个片区，模型信息包括地层(完整层、尖灭层)、钻孔、地表水等内容。如图4所示。三维地质模型可用于几何查询、地质分析、基于CAE的一体化分析。

图3 地质区块划分

(3)前海多层级规划混合建模

前海规划包含了综合、单元、专项等多项不同层级的规划，根据规划资料，通过Autodesk Revit、

Bentley MicroStation等主流的BIM建模软件创建规划信息模型，包含了地面、景观、道路、桥梁、河道、公园、规划建筑、单元地块等模型。如图5所示。规划信息模型可以用于各专项规划的不协调检查，统筹梳理不同层级规划之间的错漏碰缺，促进各规划的顺畅衔接。

图4 前海完整地质模型

图5 规划信息模型

2.1.2基于统一标准的工程BIM模型创建

前海集群市政工程各阶段BIM模型采用Bentley、Revit、SketchUp、Rhino、CATIA、SolidWorks

等主流的BIM建模软件创建，范围同样覆盖了前海合作区桂湾片区、前湾片区与妈湾片区，包括区域全部市政工程项目资料数据整理、创建模型、整合模型数据及动态更新。严格按照前海制定的BIM相关标准要求进行建模，部分模型见图6－图8所示。

图6 市政道路、隧道市政基础设施模型

图7 桥梁三维模型

图8 市政管廊模型

2.1.3模型整合

前海新城区开发建设既要总体统筹区域规划、项目设计和施工落地，还要总体统筹各项目间空间接口协调和建设时序，这就涉及到将上述地理信息模型、三维地质模型、规划信息模型以及各单体项目设计阶段及施工阶段的BIM模型进行整合，通过不同软件之间的模型转换以及BIM与GIS的模型转换技术，可以完成不同BIM模型之间的数据格式转换，最终统一转换为．dgn格式在同一坐标系下基于Microstation软件完成整合，建立起前海片区的城市级BIM模型。整合模型主要包含工作：规划模型与建筑方案设计模型的整合、各关联项目相关模型间的整合、单体项目BIM模型与基础模型间的整合。如图9－10所示。

图9 方案设计模型与原有规划模型整合

图10 地质模型与倾斜摄影模型叠加

未完待续……

内容来源：土木建筑工程信息技术 2021年6月

作者：向卫国 常海 李瑞雨 许哲 黄子晖

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