当前，在交通运输供给侧改革、建设交通强国及创新驱动发展的大背景下，实现公路桥梁建管养的“数字化、网联化、智能化”是大势所趋。
因BIM技术具有高可视性、可计算性、模型互用性、数据协同共享等技术优势，在南沙大桥（原“虎门二桥”）工程的建养管理中，扮演着三大角色：设计复核、虚拟建造、智慧管理。其应用可通过两条主线展开：BIM模型技术应用、BIM协同管理。
建设期的BIM应用成果
2014年11月15日，在南沙大桥工程技术专家委员会成立暨第一次工作会议上，确定了BIM技术在南沙大桥项目上进行试点应用。
当时的开发设想是，BIM技术在国内桥梁工程中的应用将促进我国桥梁建设的发展。考虑到BIM系统的研发应用周期和规模，建议南沙大桥以主桥主塔、钢箱梁和引桥节段预制拼装施工和管理为突破点，研究应用BIM技术。
2015年3月，南沙大桥BIM技术应用研究工作正式启动。由广东省公路建设有限公司南沙大桥分公司（建设单位）牵头组织，交通运输部公路科学研究院主要承担，设计、施工、制造、监理、监控等单位协同。整个项目分两期工程实施：第一期工程侧重于建设期的应用；第二期工程侧重于运营养护期的应用。
形成标准化的应用模式
在“无标准，零参考”条件下，自主探索并实践特大型桥梁工程BIM技术，在施工、制造和建设管理环节的标准化应用模式。总结形成两个层次的应用，第一层次是BIM模型技术应用，包括碰撞检测、施工模拟、钢结构数字化加工制造等；第二层次是BIM+项目管理应用。
同时，首次编制《特大型桥梁工程信息模型建模与交付指南》《特大型桥梁工程信息模型分类与编码准则》《特大型桥梁工程BIM技术应用实施导则》等3项技术标准与指南，为行业标准建立和同类工程推广应用打下基础。
轻量化处理和图形渲染技术
攻克了大尺度BIM模型轻量化处理和图形渲染技术，攻克了跨平台系统架构和多源数据采集技术，实现三维模型文件上百倍级 的压缩，获得百兆级以上BIM模型流畅浏览与操作，同时兼容四大主流BIM软件模型格式。
以软件技术为基础，首次研发了具有自主知识产权的特大型桥梁工程“BIM+互联网”项目协同管理平台。实现了工程项目进度、质量、安全、造价等信息的高效采集、传输、交互和管理协同，实现了项目扁平化管理。例如，在质量安全管理模块，我们利用手机端高效协同处理500余项现场隐患，通过数据挖掘，为管理决策提供支持。
钢箱梁工厂制造一体化成套技术
自主研发基于BIM钢箱梁工厂制造一体化成套技术，攻克了数字化套料、自动化切割、焊缝可视化管理、三维激光虚拟检测与预拼装等关键技术，减少中间环节，提高加工效率和精度。
利用三维激光扫描技术，对成品钢箱梁进行虚拟检测和预拼装，提高了拼装精度，同时降低拼装施工成本。
全寿命周期物联管理平台
首次研发具有自主知识产权的基于BIM短线匹配法预制节段梁产品全寿命周期物联管理平台，引入物流管理模式，通过扫描二维码方式，实现节段梁制造、安装全过程数字化管理。
通过梁厂管理平台，实现预制构件生产制造进度与质量的动态实时管控，提高混凝土预制构件质量和生产效率。
智能监控平台
首次研发BIM+悬索桥上构数字化施工智能监控平台；首次实现索股架设、主缆缠丝、紧缆、主梁吊装等工序的数字化施工，数据自动化采集、传输和智能化控制，实时掌握施工状态和设备工作状态，提升了悬索桥上构施工的自动化程度，保障施工质量和安全。
整体来看，在建设期间，对于图纸问题的纠正达到100余项；现场隐患排查处治500余项；整合进度、质量、安全、造价等业务数据10项，形成了建设期工程的基础大数据库，为后续项目奠定基础；钢箱梁焊缝检测一次性合格率高达99.99%；节段梁拼装误差精度在±3mm；悬索桥的索股架设工效为3小时/股。通过以上这些主要技术经济指标，展示出BIM技术的应用使施工、制造及管理能力得到大幅提升。
运营养护平台的搭建
南沙大桥通过运营期BIM技术的研究与应用，实现建养一体化。特大型桥梁的运营养护，包括了从对象、计划、标准的检查，数据、过程的维修，到评估评价、预案应急组织、监测，再到完善、方便、可追溯的档案管理等需求。通过搭建运营养护BIM平台，实现建设期到运营期的模型、编码、数据与档案信息传递；数据采集、病害检测、技术评价、对比跟踪、辅助决策的全过程管理；科学管理养护维修，进行计划下达、过程记录与监督、动态跟踪等；对接运营期相关系统，实现基于BIM技术平台的运营资产主要信息展示。
基于运营养护需求的模型细化
从主桥、引桥和互通，交安机电，进行了全面的梳理。基于运营养护需求细化了钢箱梁、缆索系统、锚碇、预应力混凝土主梁、交通工程、附属设施等结构设施BIM模型。
南沙大桥运营养护BIM模型异常精细，精细也意味着数据量异常庞大，即其三角面片数也异常庞大。为达到流畅加载、浏览海量模型的目的，基于SuperMap GIS提供了多重优化措施，包括自动生成LOD轻量化模型，可以设置LOD等级和轻量化百分比，简化后模型数量一致、外观效果无变化，但模型的三角面片数可下降40%-80%左右；采用实例化技术，通过模型复用显著提高渲染效率；服务器存储缓存，按可视范围加载需要的瓦片；将BIM模型生成具有多级LOD的场景缓存，缓解显卡渲染压力。
适应全寿命管理要求的编码体系
目前，从国内外桥梁相关分类编码的研究来分析，主要存在分类不完整、定义划分不清楚、信息冗余、缺少针对运营期特殊结构桥梁的编码体系等问题。因此，需编制服务于运营养护的南沙大桥BIM建模与结构设施编码规则，规范和统一基于 BIM 技术的应用下，运营养护阶段信息系统对结构设施的管理过程中的编码原则，明确相关管理需求及要求，实现南沙大桥结构设施的全生命期管理。
南沙大桥BIM协同管理平台成功应用于施工阶段进度、图纸、质量、安全等方面管理的关键，建立了一套完整的建设期模型EBS编码体系，并实现了与施工阶段WBS编码的映射。随着工程建设的不断推进，二者之间的映射关系不断完善，并顺利贯穿整个工程建设期。在大桥运营期需依据养护规范中要求的构件拆分原则，升级结构EBS编码、建立交通工程及养护附属设施编码，形成完整的全寿命编码标准体系，为顺利实现南沙大桥建养一体化打下基础。
建设期与运营养护期的衔接
南沙大桥建设期BIM技术应用取得了大量成果，因此如何将建设期成果有效应用于运营期，是实现建养一体化的关键。在建设期与运营养护期衔接过程中需重点解决三个传递——模型传递、编码传递和数据传递。应当以满足运营期管理需求为导向，完善深化建设期模型，升级EBS编码，同步共享建设期相关辅助性数据。通过建设期到运营期模型、编码、数据的高效互联互通，实现全寿命智慧化管养。
在建养数据衔接方面，重点分析了施工监控数据与结构健康监测、运营期检测等相关性数据的结合，通过数据比对、预警等辅助管养决策。并且将建设期施工质检、安全隐患排查数据与运营养护数据的结合，辅助运营养护期相关问题的追溯与分析。
基于BIM的可视化管理
基于BIM的可视化管理，需充分利用大桥BIM模型，开发基于BIM技术的南沙大桥运营集成管理平台，实现大桥建管养数据的一体化管理及可视化。实现桥梁运营期构件典型病害可视化模型展示，辅助决策分析与质量溯源。
依据《公路桥涵养护规范》《公路桥梁技术状况评定标准》《南沙大桥养护手册》等行业标准规范、指南等，结合南沙大桥结构特点开发南沙大桥养护检查管理功能，主要包括日常巡查、经常检查、定期检查、特殊检查等数据管理功能。
利用数据库、BIM与网络的结合，将虚拟模型与档案数据共享云端，搭设基于BIM的超大型桥梁工程档案管理平台。实现对项目建设、运营阶段的相关信息进行集成、管理、分析、共享，为各参与方提供一个高效率信息沟通和协同工作的平台。
通过对当前BIM技术、数据库管理、资料管理和其他相关技术领域的深入研究，提出以数据服务层、功能平台层和可扩展应用层三大板块的功能框架。
工程项目建设期与运营期的文件档案管理分类及管理方式有所不同，为了实现建设与运营期相关档案文件的数据互通共享，南沙大桥通过分析建设期与运营期桥梁结构单元划分、构件编码的异同，构建建设期与运营期构件编码的映射关系，进而实现两个时期相关档案、图纸等信息的实时同步。在运营期可基于结构的检查养护情况，针对性调取该结构建设期的施工图纸、质检、隐患排查等档案信息，辅助管理部门判断结构病害及状况成因，并辅助养护决策。
养护数据科学解析及养护决策辅助
设计病害库、项目库、计划库、决策库、附件库以及统计区等子模块，力图实现对病害数据（相关文件）的合理存储、科学解析、高效检索和交互利用，从而构建起完整的养护工程管理工作流。
辅助制定养护方案、计划，自动分配养护任务：基于南沙大桥养护决策支持库，根据所涉及的构件或者涉及的病害类型进行维修对策检索，辅助进行养护方案制定。
互联网+在运营养护中的应用
以南沙大桥全生命周期的信息融合和业务协同为基础，综合利用移动互联网、大数据、云计算、BIM等信息技术， 提供数据采集、桥梁巡检、养护管理、辅助决策等服务，为管理者提供科学养护决策依据。
移动巡检终端，APP端的核心功能为数据采集（主要是执行巡查、经常检查、定检等任务）、应急管理、信息查询、任务发布和人员管理等。针对养护管理方面，可查看大桥结构化信息数据库，实现构件历史信息实时查询、病害信息与构件自动关联更新、病害实时比对以及质量溯源；对于实现养护检查协同，APP原位快速采集数据、巡检数据实时上传、离线存储、与web同步形成养护小闭合、巡检路线自动记录、二维码定位构件。
BIM在南沙大桥项目建设及运营养护两大阶段的应用试点，成果显著但仍然需要不断探索、不断完善。
