國際機場航站樓擴建工程項目中BIM技術的應用分析

摘 要：加大建筑信息模型（BIM）技術的應用力度，可以有效彌補傳統處理模式實際應用中暴露出的不足。孟加拉希萊特國際機場建筑結構十分特殊，綜合多方面因素決定后采用非常規的施工技術方法。總結BIM技術在航站樓擴建項目中的應用要點，希望能從理論層面上給同行實踐帶來一些幫助。

關鍵詞：國際機場；擴建工程；BIM技術；技術應用

中圖分類號：TU248.6" " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2023）03-0029-03

0 概述

孟加拉希萊特國際機場項目總建筑面積達到51 469.36 m2，有2814根混凝土灌注樁，水泥混凝土總用量48 529 m2，瀝青防水卷材64 279 m3，鋼筋/鋼結構24 337 t，鋼構聚氨酯面漆123550 m2，玻璃幕墻總面積達到14645 m2，鋁幕墻約701 m2，機坪加油管線全長3.8 km，瀝青、水泥混凝土道路面積分別達到75 919 m2、98 912 m2。

本施工場地涉及新程、改建、跑道周邊助航燈光以及導航工程等。新建消防站征地當前尚未完成，現有消防站占用了部分新建機坪，而舊機坪涉及到現場改建施工領域，還有構筑物至今沒有整體拆遷，故而工程場地面對著多次移交及延誤移交的狀況。

1 工程項目面臨的重難點問題

1.1 鋼結構節點復雜

本項目屋頂采用鋼結構，其中主樓中心區屋頂是雙向雙曲拱殼結構，各指廊設計施工時選用單向平面拱殼進行。基本柱網區格面積是9.0 m×9.0 m，伴隨建筑物平面弧形的改變，局部會出現調整過度的狀況。在中央區內，因為在建筑專業在空間尺寸方面提出較高的要求，即建造出大尺度的空間構造，以致柱網會形成18.0 m×18.0 m、9.0 m×12.0 m兩個大跨度區格。為了能建造出屋面波浪起伏的外形及滿足天窗采光的設計要求，最后決定屋頂之上的鋼結構選用拱殼結構。拱殼會伴隨不同位置屋頂曲面樣態而發生轉換，借此方式使結構與建筑物造型更加協調統一[1]。

本工程共計共計設置了36個支撐拱構造，截面尺寸相對較大，并且作為受力構件的主體部分，支撐拱的分段、安裝工法是本工程建設施工的重點內容之一。單層殼體屋蓋投影范圍相對較大，溫度因素影響下局部易發生形變、對接點位繁多，對構分段及安裝精準度均提出較高要求。在BIM技術的協助下能較全面的感知鋼結構的部署情況，把二維CAD圖紙轉變成三維模型，幫助項目部提升施工規劃效果。深化設計人員一定要充分發揮自身職能，及時處理實體工程施工和圖紙之間銜接不合理風問題，確保圖紙內容深化的快捷性、有效性，縮短工程建設周期。

1.2 通風和消防管道交錯復雜

機場是一個人員密集度很高的公共場所，機電專業施工有管線類型繁多、數量龐大及層高不一致等特點，如何在合同限定期限內精準有效執行機電施工任務，是當前項目部面對的一個共同難題。機電設備現場分布錯綜復雜、交叉工序繁多，并且要和土建、裝修裝飾等專業加強配合，故而現場安裝施工過程中一定要最大限度的提升空間資源的利用效率，預留足夠大的空間，以確保后續能快捷、有效地開展檢查、維修活動[2]。充分考慮各類管件的購置與加工、支吊架的制造及運輸組裝要求，搭建暖通、給排水、電氣BIM模型，立體地呈現出機電構建的現場安裝方位及占據的空間，及時探查到土建模型內存在的疏漏，及時完善設計方案，以對后續施工過程提供科學指導。

1.3 管理目標高

基于BIM技術能更科學的開展整個施工現場的平面部署工作，合理規劃各個施工作業區。工程管理人員利用云平臺能遠程、動態化的掌握現場真實的施工進度，實時追蹤各種建材的投用情況，實現24h全天候的施工安全監控，顯著提升施工現場的監管水平，確保項目施工活動順利、安全、高效率地推進。

2 BIM技術介紹

BIM是一種全新工程項目管理與技術方法，在處理設計與施工方案的可視化、設計成果完善、技術交底與協商、參建方協調管理、綜合化控制（進度、質量、成本及安全）、設計方案變更管理及信息資源共享傳送等方面表現出良好效能，顯著提升了項目建設質量及綜合管理效果。

3 BIM 技術應用要點

BIM用在建筑領域會涉及到規劃設計、施工建設及運營管理等各個階段。本工程內BIM技術的應用點主要包括：①創建BIM模型；②管線深化設計與局部碰撞檢測；③現場施工過程虛擬化及進度管控，具體是在緩工期進行虛擬建造VDC，實現緩工但不緩建；④裝配式構件制造及復雜節點分析；⑤場地安全水平檢測；⑥項目施工質檢；⑦完工環節的檢驗與結算；⑧創新型施工及管理技術手段的使用等[3]。

3.1 BIM模型的建立

本工程中選擇Autodesk Revit 2014作為BIM建模的軟件平臺，鋼結構深化建模環節采用Tekla軟件輔助進行，基于Autodesk Navisworks Manage 2014 軟件執行模型的整合和瀏覽過程，Synchro 4. 0軟件為4D模擬的主體。BIM技術團隊于Revit平臺上開展了大量的二次研發活動，進而更好滿足項目建設及管理中提出的各種要求。具體實踐中，將設計院提供的CAD圖紙轉變成三維模型，創建高精準度的建筑模型是BIM技術有效應用的基礎條件，建筑BIM模型見圖1。

3.2 可視化設計圖紙會審

基于圖紙會審模塊，通過直觀、立體的BIM模型及時探查到工程設計圖紙內存在的問題，包括抗震擋塊規劃的位置嚴重偏離混凝土箱梁，墊石或者梁底標高不夠合理，第4聯分幅現場施工時是否增設臨時墩等。在正式開工之前，將相關問題盡早反饋給工程設計團隊，設計人員論證分析后作出適度整改。運用以上工作形式能明顯減少工程場地測量技術人員反復運算高程等數據，降低因圖紙內容變更而停工或返工的概率，確保工程施工進度，進而從根本環節使項目建設質量得到保障。

3.3 交通導改的模擬

本工程建設過程中一共經歷了4次規模較大的交通導改、多次小范疇線路整改活動，為此需要對孟加拉希萊特機場的東、西進場以及離場道路統統進行調整。交通車流量頻繁交匯復雜，現場施工作業面相對較狹窄。通過創建BIM模型，結合工程施工組織部署情況，事前測算出各個施工階段、區域內的交通導改執行方案。仿真模擬交通導改方案的合理性與可執行性，綜合多方面因素預判，對車輛通行效率產生影響的轉彎半徑、坡度及凈高具體值，檢測判斷道路引導標志的顯著性、出入口布置的合理程度及工地施工圍擋給交通流帶來的影響等。交通導改模擬，一方面能使現場施工活動能安穩、有序推進，另一方面使旅客進出機場的安全性得到保障。

3.4 深化設計

管線深化及碰撞檢查是創建和各專業相配套的BIM模型，軟件自動檢出1845個碰撞點，生成碰撞檢測報告以后，對局部內容作出改進、優化，減少或規避停工或返工情況的發生率，進而使用工期得到保障，使工程參建方獲得更加理想的經濟效益。

貨運航站樓模型（CTB）是本機場施工動土的首個建筑項目，為了確保本項目施工活動能順利推進，設計環節就創建了有關專業的模型，并持續深化，以滿足保障其施工的順利進行。在設計階段進行相關專業的模型搭建，并不斷完善，以達到施工深化階段提出的具體要求。

客運航站樓模型（PTB）要結合原設計圖紙內容創建PTB各個專業的建模，主要會涉及到建筑、樁基、鋼結構、機電設備安裝等內容。

設計協同-實施流程是在項目設計環節，基于既有方案設計與BIM標準規范建立多專業BIM模型，將其完整的上傳到項目共享平臺。BIM咨詢單位充分發揮自身的職能作用，主動協助各個專業BIM團隊開展工作，將各BIM模型合理地用在設計討論會議、設計優化、方案比較與可行性論證、初步的沖突檢測等環節，借此方式全面提升項目設計質量，最后生成施工圖紙（CD）與整合設計模型（CDM）。

3.5 施工虛擬建造

模擬施工方案：傳送出項目施工的虛擬建設動畫視頻資料，通過執行三維仿真過程，能在早期探查到項目現場施工中可能會遇到的各種現實問題，進而對現場施工行為作出科學指導，并編制最適宜的施工方案。依照BIM模型制定出相對較完善的進度計劃，配合應用仿真工具對施工情況進行三維模擬優化。

緩工期多并線計劃分析，從宏觀上看本項目飛行區共被分成三塊。I區有新建停機坪與A滑行道，II區則是B滑行道與站坪改建，III區域覆蓋了C滑行道于局部國內機坪的改建。可以在模型上推演虛擬建筑方案的實施過程，模擬移交投運，確保機場運營的順暢度于安穩性。

施工進度管理（BIM4D）要建立4D進度計劃，比較分析施工規劃日期與真實日期，繼而在模型內更加形象、直觀的呈現出進度實施情況。如果模型或者進度作出調整，那么Time Liner將會智能更新模擬。

施工進度的追蹤主要是基于信息資料平臺開展這項工作內容，可供選用的采集手段有影像、三維激光掃描、巡視更新、VR+ 全景等。使用三維激光掃描技術時，以周作為時間單位上報前期采集到的施工內容信息，和進度計劃做比較分析，對外清晰、完整地呈現出工程完建狀況，利用過點云執行整體的平面切片，疊加其涵蓋的測站信息與施工總平面圖，進而更加精準的定位其所處施工區段，并依照已經建成的施工面積大致運算出工程的進度內容。通過執行這種方案能減少管理人員前往施工場地內檢查的次數，并可檢查施工質量，比如處理專業碰撞、凈高不夠等現實問題，具體模擬分析見圖2。

通過定期更新工程施工井industry，能協助管理者實時了解并掌握工程量的具體完成狀況。當工程量出現偏差時，能較快速的探查到相關的影響因素，并盡早予以修正，以盡可能的使項目實際進度和計劃內容趨于統一化。

3.6 裝配式加工及復雜節點分析

采用三維可視化技術拆分處理建筑鋼結構，可對裝配式構件的生產過程起到科學指導作用，一方面能使用預制件實現批量化生產，另一方面也是用構件生產指標的精準度。運用3D打印技術將實體模型打印出來，進而清晰、立體化的呈現出展復雜節點的空間方位關系，規避部分參建工人識圖環節產生錯誤，有助于提升構件現場安全效率與準確為了使復雜節點現場施工質量進一步得到保障。建議在拼裝好鋼結構節點以后，基于圖像三維建模完整的還原出實物模型，用模型對比分析實際產品和設計模型兩者的差異。

安全管理員現場巡視檢查時，運用高精度熱成像儀監測各類機械設備的安全性指標，比如電氣溫度、氣瓶放氣速率，使用電與氣瓶設施使用的安全性得到保障，采用紅外感應技術監控臨邊構造的使用狀態，利用門禁系統管理工人進出施工場地的行為。

通過如下試驗檢測鋼結構卸載變形情況：在確認整個主體鋼結構合攏以后，運用掃描儀采集塔架卸載前，中、后涉及到的三維數據，建模成功后比較分析，發現互差值最大值是3.0 mm，和第三方給出的檢測值保持一致。

在本項目中，一些鋼管柱節點鋼筋構件繁多，施工流程極為復雜，需要土建單位與鋼管柱單位之間的配合與部分工序穿插，通過創建節點大樣的模型，探查到一些鋼筋不能順利穿過節點肋板、節點施工操作難度高等問題，及時作出調整處理。

采用激光掃描儀檢測鋼結構卸載變形程度的優點包括以下4點：一是不需要焊接固定棱鏡與反射片，能夠直接測量到任何一個觀測的角度；二是在測量點位數目上沒有做出限定，有助于減輕測量人員的工作壓力與強度，過程安全且高效；三是所得數據信息能夠實現永久化存留，作為后續檢測活動的重要依據；四是精準度能達到毫米級，單站掃描范疇直徑圍600.0 m，各站持續20 min左右。

4 結語

BIM技術為達成優質化、精細化工程管理目標提供了全新途徑，本項目以BIM技術作為基礎對項目全過程施工情況進行管理控制，在信息化管理方法的協助下，摸索了孟加拉希萊特機場航站樓擴建項目的精準施工方法，明顯縮短了工期，減少支出，顯著提高工程建設效率與質量。

參考文獻

[1] 李江.BIM技術在機場航站樓機電設備安裝與運維中的應用[J].江蘇建材，2022，47（3）：62-63.

[2] 王偉.民航機場建設工程全過程BIM應用總體策劃研究[J].工程建設與設計，2022，74（10）：219-222.

[3] 李敏書.銀川河東機場三期航站樓擴建工程設計研究[J].中華建設，2022，44（3）：128-129.