輕量化BIM技術在青茂口岸項目中的實踐應用*

焦向軍，熊 俐，霍振浩，郭洪飛

（1.中國港灣工程有限責任公司，北京 100027；2.珠海欣邦科技有限公司，廣東珠海 519010；3.暨南大學物聯網與物流工程研究院，廣東珠海 519070）

0 引言

中國企業在全面建設具有國際競爭力的世界一流企業過程中[1]，仍有較多亟待解決的問題，基礎管理工作仍滯后于戰略業務發展，流程化的管理體系還不夠健全和完善，可以通過以BIM、物聯網為代表的信息技術驅動和支撐公司實現管理和創新。

BIM（Building Information Modeling）簡稱“建筑信息模型”，其核心是在工程建造前，預先在計算機中模擬建立1∶1富含各類信息的三維數字建筑信息模型，工程項目設計方、建造方、后期運營方可以借助IT 技術在不同階段使用這個建筑信息模型進行溝通協作，能大幅度提高協同效率、節約資源、提升工程質量。BIM 作為建筑行業信息化實施的基礎，廣泛應用于英國、韓國、日本以及北歐的一些國家，并在全球工程建設領域獲得了廣泛認可[2]。

通過輕量化BIM 技術對建筑進行可視化分析，可以為項目工程提供解決方案。本文對該技術在青茂口岸項目施工中的應用進行了詳細介紹，圖1 所示為青茂口岸項目的全貌。

圖1 青茂口岸項目全貌

1 項目概述

青茂口岸項目位于珠海拱北口岸西側鴨涌河地段，是連接粵澳的專用跨境通道，設計日通關客流量為20萬人次，僅供行人通行。包括以下3個部分：

（1）鴨涌河上廊橋形式的出入境專門通道，與珠海城軌接駁；

（2）粵澳兩側的出入境聯檢大樓，澳門側為聯檢大樓兼具綜合交通樞紐、會展及商務配套；

（3）關閘口岸至青州西南岸鴨涌河，打造生態景觀及綠色走廊。

本項目通過輕量化BIM 技術對項目的整個周期進行管理，提高工程管理信息化水平，提高工程管理工作的效率，并且嚴格把關設計質量，獲得很好的效率。

2 輕量化BIM技術應用優點

為確保項目能按進度實時完成各項任務，實施輕量化BIM 技術在公共建筑中的管理應用，建立BIM 管理辦法與實施路線，確保設計質量，提高工程管理信息化水平以及工程管理工作效率。

（1）BIM 模型可為項目參建各方提供更高效的溝通平臺，并實現設計成果的可視化及理解的一致性，及時發現、解決問題，提高溝通交流的效率和準確性。

（2）BIM 應用可大幅減少項目各專業之間的碰撞和沖突，降低項目設計變更、材料浪費和工期延長，節約項目建設成本。

（3）通過BIM 應用，可提前發現施工中的難點和技術關鍵點、施工進度沖突、資源分配需求等等，從而更好地保障項目建設質量，有效進行施工進度控制，甚至減少工期。

（4）BIM 應用可在項目規劃設計前期預先考慮和模擬未來運營管理可能面對的需求或困難，在項目設計和建設階段提前進行有針對性地設計和構建，保障未來運營管理更加合理、高效和經濟。

（5）通過BIM 多維度結構化數據庫，數據粒度達到構建級，實現及時準確地統計分析工程投資和成本數據，體現強大的投資控制能力。

3 輕量化BIM技術應用

3.1 工程設計BIM應用

由于BIM 的早期介入，在設計階段建立BIM 模型，一方面可通過各專業的模型運行碰撞檢測形成報告；另一方面是在建模過程中，可對各專業圖紙進行校審。后者往往更為重要，對圖紙中的錯漏等問題有更全面地反映。通過BIM 報告的方式，將BIM 發現的問題進行匯總，并定期提交業主及設計方進行協調解決。這些問題有些可以快速得到解決，有些影響較大，涉及多個專業的協調，需要一定時間才能解決，而當設計做出調整之后，還需要再修改模型進行復核。這個過程需要問題的跟蹤機制，才能確保所發現的問題得到徹底解決。

圖2 BIM報告跟蹤流程

在已建立BIM報告閉環管理流程，如圖2所示，通過BIM例會協調、設計修改、BIM 復核后，記錄問題的解決結果，使問題的結果明確、過程可追溯。

BIM報告跟蹤流程是由業主提出BIM需求，BIM單位針對需求要求設計單位設計過程圖紙，并根據圖紙搭建BIM 模型，就可以對模型進行碰撞檢測、凈高分析、管線綜合等操作，軟件自動分析給出優化建議，設計單位對給出的建議進行設計復核與變更，更新BIM模型之后生成最終施工圖。

3.2 土建施工BIM應用

利用BIM 模型進行圖紙會審，在項目BIM 模型上進行深化，如圖3 所示。對原有結構增加施工縫、流水段、二次結構、預留洞口預埋件等內容，檢查深化后模型和其他專業的沖突情況，并依據模型核對結構預留洞，確保預留預埋準確，根據深化設計內容輸出二次結構圖、預留洞口如圖指導實際施工。

圖3 對實際結構進行優化

依據施工技術方案，利用BIM 技術搭建施工現場高支模型方案模型，如圖4所示，同時通過高支模型技術方案演示，進行高支模型方案的研究和討論，以分析高支模型方案的正確性、可行性，指導現場施工。

圖4 高支模型圖

3.3 機電施工BIM應用

根據項目模型進行機電深化設計，機電深化設計分兩個階段。第一階段由設計單位主導，機電總包單位需根據設計提供的管線模型，進行結構預留預埋的詳細核對，發現問題后及時反饋設計進行調整，調整后由設計輸出項目結構預留預埋機電圖紙，指導現場主體結構施工的預留預埋。第二階段由施工總承包單位主導，需在機電模型基礎上進行管線綜合調整優化，并結合砌體工程、鋁膜構件深化設計、精裝修設計進行多方配合，根據調整優化及配合結果，輸出項目砌體留洞圖、鋁膜構件深化圖、項目綜合機電末端點位布置圖、管線綜合平面圖、剖面圖、綜合支吊架布置圖，如圖5所示。

圖5 管線布置三維視圖

3.4 幕墻和裝飾裝修施工BIM應用

3.4.1 幕墻系統

根據幕墻施工圖完成其BIM 模型，進行項目幕墻面板的分格優化，并建立標準幕墻節點模型，核對幕墻龍骨生根位置、幕墻預埋件及幕墻與其他專業模型的沖突情況。根據幕墻嵌板分類，統計幕墻材料信息，如圖6所示。

圖6 幕墻與結構碰撞問題報告

3.4.2 裝飾裝修

因裝修工程深化設計將準確校核土建隔墻與室內裝飾墻完成面的關系，根據已有隔墻及裝修完成面的調整可能性，重新調整房間完成面尺寸以及平立面裝修圖，并且還要考慮室內裝飾與相關專業的交接部位。裝修深化設計做出調整之后，還需要在與調整部位相關的其他專業圖紙上分別做相應調整，傳統的二維設計當調整方案確定后，與之相關的圖紙就需要人工一個一個地做相應調整，致使深化設計效率低下，工作量增大[3]。總包方通過提供BIM深化設計模型，為裝修分包方提供參數化聯動的功能，一處調整，與之對應的圖紙均可做到自動調整，從而提高工作效率。

對于整體工作流程，先要制定項目人員架構，搭建BIM工作環境并制定現場實施方案，通過BIM 創建精裝模型，雙方進行各方需求并對BIM 模型進行整合，每一個設計方法最后都要判斷是否完成。若未完成，則要對整個精裝模型進行重新創建以及方案調整，完成后對方案送審。整體流程如圖7所示。

根據項目裝飾裝修施工圖完成其BIM模型，如圖8所示。結合裝飾裝修施工工序，對裝飾工程中的關鍵部位和復雜工藝進行深化，針對裝飾裝修收邊收口處的做法進行動態模擬，并輸出施工動畫，用以指導現場工人交底。

圖7 裝修深化設計流程

圖8 精裝修模型效果

3.5 施工管理BIM應用

3.5.1 BIM進度計劃

通過BIM 的4D 反復模擬，項目經理利用直觀的虛擬動畫，如圖9所示。在進行動態的優化分析后，得出了更為合理的施工進度計劃。通過對不同功能建筑施工區進行合理劃分，調整施工順序，配置足夠施工資源，確保其按期交付。

圖9 青茂口岸4D施工模擬

3.5.2 通關方案模擬

作為總承包施工單位，必須對項目的交付使用進行履約，同時該項目作為廣東省與澳門特別行政區的政治工程，其滿足通關使用需求為項目的重大節點，因此總包必須協調各專業分包優先完成通關功能區，滿足各職能部門的使用需求，確保市民順利通關。本項工作通過BIM 可視化管理，與各分包明確重點完成區域，形成三維臨時通關BIM 模型，錄制通關路線，輔助方案的報批工作，如圖10所示。

圖10 青茂口岸通關方案

3.5.3 鋁膜板研發

本項目澳方11-19F為標準層，同時為滿足項目完工履約的時間節點，本部分采用鋁模板施工，加快施工進度，確保年底封頂并且通關層可投入運營使用。

鋁模板配模規則復雜，對技術人員的要求較高，以往的配模設計采用二維CAD方式進行，效率較低、不直觀、構件沒有信息化，無法實現虛擬拼裝[4-5]。基于BIM 模型進行配模深化設計是大勢所趨，具有直觀、構件參數化、信息化、可虛擬拼裝等多方面的優勢，但手動進行配模設計工作量極大，且容易出錯。針對上述問題，內置配模規則，基于土建BIM 模型自動配模，并形成配模、錯漏檢查、分區編碼、列表統計、出加工圖等完整流程的軟件解決方案，如圖11所示。

通過鋁膜板的軟件研發，實現了完成的鋁模板構件庫、自動、批量的配模及標注、出圖功能以及數據集成與動態更新。

圖11 11F鋁模板

（1）完整的鋁模板構件庫

鋁模板軟件構件庫完整豐富，高度參數化、智能化與軟件功能聯動，實現設計、生產、施工、倉儲管理的全流程需求，同時可適應不同廠家產品的規格設置。

（2）自動、批量的配模及標注、出圖功能

軟件通過精確的幾何計算，實現批量的自動配模，如圖12 所示；同時批量生成多種視圖、自動標注、批量導出加工圖等功能，極大地提高配模設計效率。

圖12 樓梯配模

（3）數據集成與動態更新

軟件通過構件參數集成數據，滿足各種分類統計功能，實現全流程的信息化；與構件參數聯動的3D標注實時動態更新，極大方便了設計及審核過程。

3.5.4 BIM協同平臺

自主研發的BIM 協同管理平臺可對項目圖檔進行集中管理，如圖13所示，實現項目管理文檔的集中組織、更新、共享等管理，便于高效分發和共享。主要用于解決項目文檔存儲分散、信息不互通、不及時的協作痛點[6]。

圖13 協同管理平臺

基于IFC 交換格式標準和WebGL 技術，無需安裝客戶端及插件即可在網頁中瀏覽BIM 模型的結構及詳細屬性信息，操作簡單快捷，如圖14 所示。實現BIM 模型的輕量化瀏覽，實現工程各方基于BIM 模型的可視化瀏覽、交流及問題跟蹤解決，便于高效、便捷地可視化協作和交流。主要用于解決需要安裝專有軟件才能瀏覽，不同軟件建立的BIM 模型不能流暢查閱的協作痛點。

圖14 模擬信息瀏覽

4 結束語

本項目以青茂口岸項目工程為例，研究輕量化BIM 技術在其施工過程中的應用，基于市場的不斷發展以及政府相關部門的大力推動，項目已于2019 年12 月20 日完工，獲得了較好的技術、經驗和人才的積累，通過土建施工、機電施工等模型的搭建，利用BIM 模型對多個方面進行協同工作，通過報告流程跟蹤、裝修深化設計，實現了設計流程可視化。

當前，中國輕量化BIM 技術正在飛速發展，輕量化BIM技術使得傳統二維圖紙飛躍到三維，BIM 在建筑行業的廣泛應用是建筑行業信息化的必經之路。利用輕量化BIM 技術可以從設計延續到施工、運維階段，有效提高本項目的建設、管理、運營水平，可以繼續開展相關建筑方面的研究。