BIM技術(shù)在鄂州花湖機場助航燈光施工中的應(yīng)用

□ 劉飛飛

鄂州花湖機場是我國第一個專業(yè)性貨運樞紐機場，計劃建設(shè)2 條E 類跑道，長度均為3 600 米。西跑道為Ⅰ類精密進近儀表跑道，東跑道為Ⅱ類精密進近儀表跑道。北京佳和建設(shè)工程有限公司在項目建設(shè)中承建全場助航燈光施工內(nèi)容，包括助航燈光、飛行區(qū)供電、燈光站施工工程。施工階段的BIM 工作要求為：基于施工圖設(shè)計模型開展深化設(shè)計，創(chuàng)建深化設(shè)計模型。應(yīng)用工程管理平臺包括但不限于進度管理、質(zhì)量驗評、計量支付、變更管理、安全管理、施工信息管理等。在施工深化期間，各施工標(biāo)段統(tǒng)一開展BIM 工作，聚集了全國近50%以上的BIM 專業(yè)人才，各單位完成了上億個高精度構(gòu)件。

一、項目難點和重點

1.工期非常緊張

鄂州花湖機場是湖北省一號工程，工期比其他新建機場要求縮短將近一半。北京佳和建設(shè)工程有限公司承擔(dān)全場助航燈光、飛行區(qū)供電、燈光站房屋建筑等工程，包括排管總量55 公里、電纜井860 座、各類助航燈具9 463 套，燈光站2 座及各類監(jiān)控系統(tǒng)，施工合同要求在314 天內(nèi)完成。

2.按模施工，模型先行，模型未通過四方審核無法開始施工

模型先行，意味著剛?cè)雸龅? ～3 個月需要項目核心技術(shù)人員與BIM工程師共同完成施工深化模型，要將其他項目在施工過程中逐步解決的沖突、優(yōu)化和施工邊界問題全部在深化階段完成。

3.國內(nèi)尚無一例完整的助航燈光施工深化BIM模型，許多工作需要在探索中前行

國內(nèi)機場領(lǐng)域BIM應(yīng)用主要集中在航站樓領(lǐng)域，飛行區(qū)工程BIM施工應(yīng)用極少。項目要求使用Bentley軟件平臺完成飛行區(qū)模型的構(gòu)建，需要創(chuàng)建的BIM模型包括保護管、電纜等。其他項目中可不建模的構(gòu)件，包括Bentley 在內(nèi)的主流BIM軟件平臺并未提供機場專業(yè)的設(shè)計建模工具。國內(nèi)熟練掌握Bentley 相關(guān)軟件平臺的工程技術(shù)人員數(shù)量極為有限。

4.BIM 模型數(shù)量多，有大量的施工深化和優(yōu)化工作

鄂州花湖機場助航燈光及供電工程BIM 標(biāo)準(zhǔn)要求高，電纜井鋼筋、電纜保護管、電纜是必須建模的構(gòu)件，從電纜井?dāng)?shù)量、電纜長度就能估算出BIM 建模工程量之大。同時，助航燈光模型還包括大量的施工深化，如道面區(qū)、土面區(qū)電纜保護管的路由優(yōu)化和確定，電纜排管和電纜井內(nèi)的電纜排布，道肩上隔變箱的位置優(yōu)化等。

二、BIM 技術(shù)施工階段主要應(yīng)用點

鄂州花湖機場助航燈光及飛行區(qū)供電工程充分運用BIM技術(shù)，根據(jù)施工圖模型進行詳細的施工深化設(shè)計，現(xiàn)場施工定位、安裝及參數(shù)均按照BIM模型進行，質(zhì)量驗評、計量支付均按照業(yè)主統(tǒng)一要求完成。BIM模型與傳統(tǒng)的二維圖紙相比更易理解，可有效地減少施工出錯的幾率，對施工人員的技能要求也進一步降低，從一定程度上減少了建設(shè)投資。

1.房建工程精細建模，確定優(yōu)化方案并指導(dǎo)施工

在Revit 2018 平臺上，使用多種快速建模工具結(jié)合自主二次開發(fā)進行快速建模，通用構(gòu)件在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行修改提高精度，機場專業(yè)構(gòu)件由BIM工程師對照廠家資料精細建模。按照鄂州花湖機場BIM 建模標(biāo)準(zhǔn)，DN25 以上直徑的電纜保護管需要建模，同時墻體開洞、橋架支吊架等構(gòu)件均需與實際施工意圖一致，主要構(gòu)件之間零碰撞。完成的BIM 模型經(jīng)過多次審核和邊界確認(rèn)，在此過程中生成了合理的施工深化方案，消除了現(xiàn)場因為管線不合理而返工的情況，如圖1 所示。

圖1 精細建模

2.電纜排管提前確定配合作業(yè)面，減少了臨時施工協(xié)調(diào)，并可與電纜井同步施工

地下管網(wǎng)在機場項目中是一大施工難點，管網(wǎng)種類多、局部密集，重力管道需要考慮到坡度要求，供油管不能有過多彎折等諸多因素。在以往施工中，不同施工單位常常因為各種交叉碰撞而導(dǎo)致返工，既損耗材料還延誤工期。在具備精細的BIM 模型后，每一處的交叉處理能在施工實施前預(yù)知并提前規(guī)避，如圖2 所示。

圖2 地下管網(wǎng)布局

在以往施工項目中，電纜井施工完成后才能確定排管的高程值，以保證電纜井預(yù)留洞口匹配。完成高精度施工深化BIM后，可以在模型中直接測量排管高程，現(xiàn)場按照模型數(shù)據(jù)施工排管，電纜井可同步施工，極大地縮短了施工工期。

BIM 技術(shù)還能提前確定作業(yè)面和交叉施工節(jié)點，在施工過程中通過查看BIM 模型可以看到此處開挖是否會影響其他管道或者設(shè)備；確定開挖的安全范圍及深度，避免破壞其他管道或設(shè)備。對于復(fù)雜交叉作業(yè)面，如排管穿越排水溝節(jié)點，兩個施工團隊確定好施工時間，在排水溝施工過程中提前預(yù)埋排管支架和保護管，避免二次開挖而影響工程質(zhì)量。

3.電纜保護管模型進行多次BIM模擬，實現(xiàn)路由優(yōu)化，有效地節(jié)約了建設(shè)投資

在建模過程中，多次進行電纜保護管BIM模型模擬，對可共管電纜實現(xiàn)“一管兩線”原則，減少建設(shè)投資；保護管和排水溝進行合模，確定好燈箱定位，使其盡量避開排水溝，避免燈箱與排水溝沖突而影響工程質(zhì)量，如圖3 所示。

圖3 電纜保護管BIM 模型

4.電纜模型嚴(yán)格按照規(guī)范建模，對支架進行了改進，使電纜排布滿足規(guī)范要求

電纜建模過程中發(fā)現(xiàn)，飛行區(qū)供電的鎧裝電纜直徑較大，進入四通電纜井上支架需多次轉(zhuǎn)彎。若按照規(guī)范要求的鎧裝電纜轉(zhuǎn)彎半徑12 D（D 為電纜直徑），則需延長所有支架，這樣將造成井內(nèi)操作空間不足，支架利用率低。出于保護電纜、節(jié)省資源的目的，修改了電纜井內(nèi)電纜支架的排布和安裝，如圖4 所示。不再使用四通電纜井圖集中的支架排布方案，改為“頂天立地”的安裝方案，在井的中間加上4 個由四排槽鋼組成的電纜支架（支架層數(shù)與排管層數(shù)一致）。若后續(xù)有新增的電纜，可自行添加支架層數(shù)。對轉(zhuǎn)角井內(nèi)直邊井壁上的支架進行補充添加，直通井電纜進井和出井位置的支架適當(dāng)延長。

圖4 電纜支架

5.對施工中標(biāo)記牌定位復(fù)雜的問題，通過數(shù)字模型溝通在施工實施前得到了解決

運用BIM模型進行合模，可以提前知道標(biāo)記牌與排水溝或者電纜井的沖突情況，在施工前得到合理的解決，避免了返工或者破除硬化情況發(fā)生，同時對于標(biāo)記牌互相遮擋的情況也能提前發(fā)現(xiàn)解決，如圖5 所示。

圖5 施工標(biāo)記牌定位

6.通過自主開發(fā)設(shè)計建模工具集，大幅提高工作效率

BIM 團隊自行研發(fā)的設(shè)計建模工具集包括電纜排管創(chuàng)建、保護管創(chuàng)建、電纜創(chuàng)建、電纜井配筋、排管電纜分配、燈具快速布置等。這些工具的有效使用，確保助航燈光BIM 工作順利完成，如圖6 所示。

圖6 建模工具集

7.施工質(zhì)量驗評系統(tǒng)應(yīng)用

質(zhì)量驗評系統(tǒng)包括線上填報、線上審核、線上結(jié)算系統(tǒng)，是一個全新的系統(tǒng)。它融合了施工BIM 模型、現(xiàn)場施工節(jié)點資料、驗收流程資料以及農(nóng)民工工資結(jié)算的全方位流程系統(tǒng)。北京佳和建設(shè)工程有限公司對該系統(tǒng)進行了擴展，質(zhì)量控制由項目管理人員現(xiàn)場控制轉(zhuǎn)換為勞務(wù)質(zhì)量人員自控并線上填報，從勞務(wù)技術(shù)人員開始實施，提高勞務(wù)人員的整體質(zhì)量觀念，真正做到讓“質(zhì)量”深入第一線。線上可視化質(zhì)量體系如圖7所示。

圖7 施工質(zhì)量驗評系統(tǒng)

三、BIM 技術(shù)應(yīng)用價值

通過鄂州機場助航燈光及供電工程施工階段BIM技術(shù)的深入應(yīng)用，對于大型機場項目實施BIM積累了豐富的經(jīng)驗，也提升了企業(yè)技術(shù)力量和管理水平。項目中BIM技術(shù)的應(yīng)用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（1）建立了完整、高精度的助航燈光施工深化模型，有利于各建設(shè)參與方直觀了解施工的結(jié)果。

（2）提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計接口問題，在施工實施之前得到解決。

（3）業(yè)主可提前明確需求，避免后期變更。

（4）降低對施工實施人員的要求，減少施工中可能出現(xiàn)的返工現(xiàn)象。

（5）在規(guī)定時間內(nèi)高質(zhì)量完成了整個施工任務(wù)。

四、結(jié)語

隨著我國民航領(lǐng)域的智慧化、數(shù)字化進程不斷提速，鄂州花湖機場助航燈光及供電工程施工階段的BIM 應(yīng)用成果必然會作為一個樣板工程，對后期其他機場工程的建設(shè)提供經(jīng)驗。