《市政桥梁工程数字化建造标准》落地实施

新首钢大桥                                                      ■记者 董一鸣/摄

        在政策、技术、产业等多重因素驱动下，交通基础设施数字化正快速迈向一个全新的发展阶段。

        从4月1日起，由北京市住房和城乡建设委员会会同北京市市场监督管理局组织制定，由北京市政总院与北京城建集团有限责任公司、北京城建道桥建设集团有限公司联合主编的《市政桥梁工程数字化建造标准》（DB11/T2207-2023）（以下简称《标准》）落地实施。据悉，《标准》将落实城市基础设施高质量发展要求，满足交通建设行业数字化转型需要，指导北京市政桥梁工程项目智能建造实施。

        未来，北京市政桥梁工程智能建造将以《标准》为引导，瞄准“数字化”未来,以“一模到底”为核心，迭代打造工程建造全过程数字技术应用的组织、流程与平台。

         准确把握发展趋势    推动系统性数字化转型

        在北京市政设计总院桥梁专业副总工程师杨冰看来，市政桥梁工程比一般建筑工程要更复杂。“市政桥梁属于大型城市公共基础设施项目，涉及各种极端荷载、交通影响、公共安全等多方面，对结构方案全生命周期性能要求高，要求与环境充分融合，还要打造‘力与美’结合的宜居城市空间，在实现交通功能推动国民经济增长中起着举足轻重的作用。”近年来，市政桥梁建造领域正在同步工业化发展步伐，从粗旷向精细化发展。其中，数字化转型和数字技术应用是必然趋势和必要手段。

        科技革命引领产业变革，形成了诸多时代热点，广泛覆及各个领域、赋能千行百业。这其中，智能建造概念的提出、发展和完善，正在引领数字化时代交通基础设施建设行业经历深刻的变革。而数字化建造，是实现智能建造的基础和前置条件。由于市政桥梁项目偏分散，工程规模小，种种客观条件的限制导致整个行业数字化发展方兴未艾。

        北京城建道桥集团科技中心主任王莹认为，目前，市政桥梁类工程虽然推进数字化建造，但绝大部分工程仍局限于信息化模型的应用，如在桥梁工程施工过程中，应用设计模型与已施工（预制）结构模型进行精度对比分析偏差控制；基于桥位已施工结构模型，结合已预制构件模型进行虚拟安装实现工艺精度控制等，施工阶段，多用于碰撞检查、工程量计算、进度演示等，以数字化建造驱动工程建造的深度不足，全生命期的体系化建设有待完善。

        标准起草小组的调研分析也验证了这些现状。调研中，他们发现，目前行业内数字化转型成功工程案例少，数字化的工程价值没有被挖掘出来。也由于目前的数字化转型还是各自为战，工程项目各阶段、各参与方在按照自己的理解探索数字化转型，还没有形成合力，没有形成工程项目统一架构的系统化、全生命周期数字化集成应用。

        结合自身的项目经历和数字化使用经验，杨冰剖析，数字化建造其中不应仅是新兴数字化手段的应用，更加突出的是对组织活动、流程、业务模式和人员能力等多方面进行重新定义，要特别注重系统性实现，以科技创新推动市政桥梁工程系统性、体系性创新。

        如何破局解决各自为战的难题，形成可操作、可复制的执行标准，是此次标准起草小组的初心。

         探索数字化实践样本    破解智能制造关键技术

        目前，国内外实现大型桥梁项目数字化建造的工程案例还是凤毛麟角。新首钢大桥打破了数字化应用各自为战的局面，实现了数字技术建造全流程协同应用。该项目通过数字化赋能，实现了桥梁工程项目设计模型、构件加工模型、场地模型、施工模型等全场景数字技术实际应用落地。

        2019年建成通车的新首钢大桥已然成为京西新地标，项目从方案设计到建成历经10余年，结合工程环境特点设计研发了世界首座空间弯扭斜拉-刚构组合体系桥梁，主跨跨径达到了280米，在复杂结构体系桥梁抗震性能研究、曲面钢板极限承载和稳定性能研究、内陆不通航河道超高空间扭曲钢塔架设工法和安装精度控制方法研究等多方面取得国际领先的创新突破。项目还在桥梁美学、人性化设计等方面精心雕琢，以其完美的交通功能、舒适的人行体验、艺术的动感造型、与环境的巧妙融合，以及领先的工程技术创新而广受赞誉，先后斩获多项国际桥梁设计大奖和国内工程领域科学技术特等奖、一等奖和詹天佑奖。

        作为世界上第一座采用设计飞机的数字化软件和方法、辅助完成全部设计、建造工作的大型市政桥梁项目，新首钢大桥实现了数字化的深度应用，这个探索和应用的深度不仅体现在全流程的打通上，更体现在在很多关键节点有力支撑了项目各方面的突破、创新和集成，数字技术也成为了攻克工程技术难题的关键。

        大桥由于其独特的钢塔空间扭曲造型，复杂的钢结构节点构造给传统的桥梁结构设计带来巨大挑战，用传统的设计、建造方法，这个桥型方案是不可能完成的任务。“新首钢大桥实现了全流程的3D数字模型交付，三维扫描测量技术进行成品检测，数字化预拼装和架设精度控制，解决了钢塔空间曲线结构测量监控难度大的难题，高质量完成了总长15万延米的焊接作业量，良好控制了每个部位的曲率变化和加工安装质量。”杨冰举例。不仅如此，在桥梁体系和细节构造设计优化、特殊曲面钢板加工工艺，甚至在建筑景观设计领域，数字技术都能对其中的工程设计和建造工艺难题逐一破解。

        迭代新首钢大桥的成功实践成果，去年年底通车的京雄大桥项目，市政总院牵头开展了基于数字技术的建造全过程咨询应用，搭建了统一、开放的协同平台，实现了各参建方远程异地协同，在疫情期间保证了工程建设进度和质量。

        轨道交通12号线东坝车辆段则将数字化应用到技术和管理两个层面开展精益智造，其中，钻孔灌注桩全过程智能化关键管控技术，达到国内领先水平，轨道交通建设安全智能化管控系统，则由企业自主开发，应用后对现场人员的AI识别率达到90%以上，对违规作业识别率达到85%。多种数字化手段应用后，该项目产生的经济效益突破4000万元，项目自主推出的各类专利超过10项。

        这些成功实践也为数字化探索提供了案例样本。为完善城市交通基础设施建设行业数字化建造标准体系，提升数字化应用水平，北京市政总院、北京城建集团有限责任公司、北京城建道桥建设集团有限公司与起草组成员单位一道，根据市政桥梁工程特点和数字化全过程一体化的应用需求，聚焦市政桥梁工程智能建造关键技术难题，总结凝练新首钢大桥、京雄大桥等复杂钢结构桥梁工程数字化应用创新成果和成功经验，借鉴国内外先进技术理念，明确相应要求，最终形成此标准。

         破局之路    从单一环节到全流程融合 

        根据《建筑信息模型应用统一标准》（GB/T 51212）、《建筑信息模型分类和编码标准》（GB/T 51269）、《建筑信息模型存储标准》（GB/T 51447）等规定，《标准》围绕传统基础设施与新一代数字信息技术融合创新，形成一套市政桥梁工程数字化建造标准体系与解决方案，规范了市政桥梁工程数字化建造技术在设计、制造、施工等建造全过程应用标准，从模型创建、基于数字化平台的协同工作方式、数字化验收与交付、数字化建造组织与策划的内容与要求等方面进行规范，为全过程协同应用奠定基础，也为市政桥梁工程数字化建造技术落地提供了可行路径。

        北京建工市政路桥承接的国道111（河防口—汤河口）出京线道路工程自2023年11月开始启动设计，目前处于初设审批和施工图出图阶段，工程采用的数字化技术路线贯穿设计、施工流程，做到真实展示桥梁方案，动态随机调整方案，即改即显，实时查看。未来，将通过数字化模拟施工工艺、优化施工组织等，实现施工降本增效。

        “在我们工程建造行业有一个共识：实现智能建造，数据是基础，模型是核心，数字技术应用要实现‘一模到底’，才能打通数据传导链条。”杨冰告诉记者。区别于以往的单一阶段模型，“一模到底”的模式通过建立统一的数字模型，实现了设计、交付、审查、招标、施工、结算、运维等全生命周期的信息互通和资源共享，打破了数据孤岛，提高了工作效率和管理水平。这个理念和此次《标准》中的全过程协同一脉相承，也是未来市政桥梁数字化建造最核心的突破。

        在杨冰看来，市政总院提出和实践了基于单一数字模型的桥梁项目设计、施工、加工、运维养护一体化应用方法，保证了项目质量、安全、工期、投资等各项控制要求，在京雄大桥、东莞梅沙大桥上落地实施，极大提升了城市桥梁建造品质。

        在王莹看来，新《标准》也适用于采用数字化建造、新建、改建、扩建工程，为增量发展和城市更新领域的实践提供了数字化建造体系引导。“目前，我们制定的标准还是围绕数字化建造环节各个主体开展数字化探索，未来希望可以将该体系延伸至前期规划和后期运营阶段，为全市的市政桥梁类工程全生命周期数字化应用提供好的智慧支持。”

        数字化建造是系统性工程。这也意味着，除了做好技术创新和落地实施的“两头”，更要对系统性问题给予充分重视，最终落脚在推动产业形成新质生产力上。“随着标准落地，我们必须加强体系性、交叉性等研究。”杨冰认为，未来的智能桥梁将依靠多产业协同、多学科交叉融合来实现升级发展，需要充分发挥数字化技术的产业重塑价值，提高工程质量，延长结构寿命，增强结构韧性，降低工程造价，推动产业升级，满足未来需求。

        肯定的是，《标准》的实施能给市政桥梁数字化建造指明方法和路径，引导更多的工程参与单位接受和认可《标准》的内容和要求，大家形成合力，打造更多的数字化建造桥梁工程精品案例，促进基础设施数字化转型，满足交通基础设施建设高质量发展的要求，最终实现市政桥梁基础设施更安全、更耐久、更低碳、更高效的发展目标。