BIM技術(shù)在機(jī)場(chǎng)市政施工管理中的應(yīng)用

摘 要：隨著國(guó)家政策對(duì)智能建造的推動(dòng)，BIM技術(shù)作為智能建造體系中最成熟的一部分，已經(jīng)于眾多項(xiàng)目中證明其在施工管理中的應(yīng)用價(jià)值。廣州白云機(jī)場(chǎng)T3第二航站區(qū)市政配套工程包含第二航站區(qū)室外工程及路側(cè)市政交通系統(tǒng)，共計(jì)7.9 km主進(jìn)場(chǎng)城市道路1條、回場(chǎng)匝道橋1座、進(jìn)場(chǎng)隧道5條，在建設(shè)過程中存在進(jìn)場(chǎng)協(xié)調(diào)難、交叉作業(yè)復(fù)雜、施工盲點(diǎn)多和進(jìn)度管控滯后等問題。通過BIM技術(shù)在機(jī)場(chǎng)市政施工中的應(yīng)用，發(fā)揮BIM技術(shù)的模擬性、可視性、協(xié)調(diào)性等方面的優(yōu)勢(shì)，提高施工效率，推進(jìn)高質(zhì)量工程建造，對(duì)以后的同類型市政項(xiàng)目有參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：BIM;市政工程;施工管理;機(jī)場(chǎng);智能建造

中圖分類號(hào)：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）30-0172-05

Abstract： With the promotion of intelligent construction by national policies， BIM technology， as the most mature part of the intelligent construction system， has proven its application value in construction management in many projects. The municipal supporting project of Guangzhou Baiyun Airport T3 Terminal 2 includes the outdoor works of the second terminal area and the roadside municipal transportation system. It has a total of 7.9 kilometers of main urban road， a return ramp bridge， and 5 access tunnels. During the construction process， there are problems such as difficulty in approach coordination， complex cross-operations， many construction blind spots， and lagging progress control. Through the application of BIM technology in airport municipal construction， we will give full play to the advantages of BIM technology in terms of simulation， visibility， and coordination to improve construction efficiency and promote high-quality engineering construction， which will provide reference and significance for future municipal projects of the same type.

Keywords： BIM; municipal engineering; construction management; airport; intelligent construction

“十四五”規(guī)劃以后，我國(guó)相繼提出了諸多明確大力扶持智能建造生態(tài)發(fā)展的政策。智能建造作為一種集成了智能化、工業(yè)化、數(shù)字化的先進(jìn)建造理念，是改變傳統(tǒng)建筑行業(yè)人工依賴大、環(huán)境污染多、資源浪費(fèi)嚴(yán)重、管理問題復(fù)雜和建造效率低等問題的突破點(diǎn)[1]。但目前我國(guó)智能建造整體尚處于進(jìn)場(chǎng)的初級(jí)階段，存在不同技術(shù)和應(yīng)用點(diǎn)各自為戰(zhàn)的現(xiàn)狀。想要實(shí)現(xiàn)真正的智能建造，必須打通各個(gè)技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，而這注定是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程[2]。目前應(yīng)用的最成熟的智能建造技術(shù)，還是BIM技術(shù)。

BIM，即Building Information Modeling，應(yīng)用BIM技術(shù)主要指的是圍繞建筑三維模型進(jìn)行的設(shè)計(jì)和建造管理工作。在智能建造數(shù)據(jù)輸入和輸出接口統(tǒng)一前，其作為一種成熟的經(jīng)過多年實(shí)踐檢驗(yàn)的技術(shù)，可以作為數(shù)據(jù)的信息載體，進(jìn)行IFC標(biāo)準(zhǔn)格式的建筑信息讀取和封裝，可以將建筑的全部信息劃分為語(yǔ)義信息、幾何信息、屬性信息和空間拓?fù)潢P(guān)系等在建筑的全生命周期建造中進(jìn)行流轉(zhuǎn)[3]。

1 工程概況

廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期擴(kuò)建工程第二航站區(qū)室外工程及路側(cè)市政交通系統(tǒng)，包含一條總長(zhǎng)約7.9 km的主進(jìn)場(chǎng)城市道路、回場(chǎng)匝道橋一座，以及主進(jìn)場(chǎng)路隧道、東側(cè)輔助進(jìn)場(chǎng)隧道、樓前下穿隧道、西往北匝道和北往西匝道5條隧道，主要包括了道路工程、橋梁工程、隧道工程、室外給排水和管線工程、隧道配套雨水泵站工程及電氣工程等專業(yè)工程。機(jī)場(chǎng)市政工程建成效果圖如圖1所示。

2 機(jī)場(chǎng)市政工程施工存在的問題

2.1 各專業(yè)分包管理難度大

在整個(gè)施工計(jì)劃中，各階段時(shí)間內(nèi)進(jìn)場(chǎng)的各專業(yè)工程不同，且各個(gè)專業(yè)的施工項(xiàng)目?jī)?nèi)容繁多。隨著工程進(jìn)度推進(jìn)的不同階段特點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)立體式分區(qū)段交叉作業(yè)[4]。對(duì)于復(fù)雜建筑如機(jī)場(chǎng)貨運(yùn)庫(kù)，需要做好各專業(yè)協(xié)同建造，建立全新的信息化管理系統(tǒng)。在整個(gè)項(xiàng)目周期內(nèi)，總承包單位肩負(fù)著總協(xié)調(diào)、總負(fù)責(zé)的職責(zé)，如何對(duì)工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成品保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)施工等進(jìn)行綜合管理，是一個(gè)重要的問題[5]。

2.2 各專業(yè)深化設(shè)計(jì)復(fù)雜

由于建筑立面的復(fù)雜變化，傳統(tǒng)的深化設(shè)計(jì)方法實(shí)施起來(lái)難度很大，且設(shè)計(jì)精度不能滿足工程實(shí)際施工的需要[6]，必須對(duì)該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行二次深化。但該項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)專業(yè)多、覆蓋面廣，各系統(tǒng)的技術(shù)接口和連續(xù)控制復(fù)雜，且伴隨著界面交叉復(fù)雜，需要強(qiáng)有力的設(shè)計(jì)管理團(tuán)隊(duì)統(tǒng)一管理，應(yīng)用BIM技術(shù)等信息化手段輔助深化設(shè)計(jì)，先形體、后平面，在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上，土建、橋梁、機(jī)電、隧道和裝飾等各專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)[7]，以有效提高深化設(shè)計(jì)水平和質(zhì)量。

2.3 安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)高

廣州市對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工的揚(yáng)塵、建筑垃圾、項(xiàng)目建設(shè)工程中的碳計(jì)量都有一定的要求。同時(shí)該工程項(xiàng)目具有工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工程構(gòu)件和建造材料多樣、各專業(yè)穿插建造、建造面積大、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、毗鄰飛行區(qū)和場(chǎng)地條件特殊等特點(diǎn)，可能會(huì)影響原有機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)的正常工作進(jìn)度，使項(xiàng)目工期與質(zhì)量之間的平衡受到嚴(yán)重破壞，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)度、成本的管理產(chǎn)生不良影響。

3 BIM技術(shù)在機(jī)場(chǎng)市政項(xiàng)目施工中的具體應(yīng)用

3.1 全方位施工模擬的進(jìn)度管控

通過進(jìn)行全方位的BIM施工模擬，可以形成機(jī)場(chǎng)項(xiàng)目各參與方協(xié)同化、集成化施工進(jìn)度管理的局面，全方位實(shí)時(shí)地把控項(xiàng)目季度資源需求和供應(yīng)商料機(jī)的供應(yīng)情況，協(xié)調(diào)施工進(jìn)度和資源供給的同步狀況，提高項(xiàng)目管理水平[8]，如圖2所示。

建設(shè)單位基于BIM技術(shù)的4D建造模擬優(yōu)化施工方案將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃相關(guān)聯(lián)，動(dòng)態(tài)模擬建造過程，施工過程采用信息化手段采集施工生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，與施工計(jì)劃執(zhí)行情況校核，將通過BIM技術(shù)進(jìn)行施工進(jìn)度模擬測(cè)算得出的結(jié)果與實(shí)際進(jìn)行的施工進(jìn)度進(jìn)行工程量和工程進(jìn)度的雙向?qū)φ毡O(jiān)測(cè)，能得出在同等施工進(jìn)度下的工程量完成標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估和同等工程量完成下的施工進(jìn)度評(píng)估，判斷單次及總的設(shè)計(jì)變更對(duì)施工所需工期的影響，從而作為數(shù)字化清單根據(jù)賦能每次的施工任務(wù)調(diào)整[9]。

3.2 全方位施工模擬的成本管控

通過BIM技術(shù)在施工方案模擬中的深度應(yīng)用，可以全方位實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)場(chǎng)市政項(xiàng)目的成本管控機(jī)制，進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的造價(jià)預(yù)測(cè)、復(fù)核、分析，從而賦能參建方對(duì)于工程項(xiàng)目的高效成本管控。其關(guān)鍵技術(shù)在于通過將協(xié)同管理平臺(tái)的造價(jià)模塊與BIM模型進(jìn)行掛鉤，使得該模塊可以實(shí)現(xiàn)在各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)都可以實(shí)時(shí)地檢索某一階段施工需要的人、機(jī)、法、料和環(huán)等情況。例如，通過5D模擬的結(jié)果優(yōu)化融資方案，降低總利息指數(shù)，控制項(xiàng)目實(shí)施周期以便更早回籠投資[10]。

在大型機(jī)場(chǎng)附屬市政工程數(shù)字化營(yíng)建的全生命周期過程中嚴(yán)格把控全場(chǎng)景數(shù)字化管理，基于BIM技術(shù)這一數(shù)字化工具，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)人員作業(yè)動(dòng)態(tài)和智能建造設(shè)備調(diào)度狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將后臺(tái)得到的數(shù)據(jù)與施工方案進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。隨后進(jìn)行調(diào)度上的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、法、料和環(huán)等施工要素的精益化控制，以基于BIM技術(shù)的工程進(jìn)度模擬方案和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)勞務(wù)人員進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)度，從而達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工人員的最優(yōu)調(diào)配，減少人力資源的浪費(fèi)，緩解因人口老齡化帶來(lái)的勞動(dòng)力減缺等問題[11]。

3.3 基于BIM的工程質(zhì)量管控

BIM技術(shù)對(duì)于工程的質(zhì)量管控，主要體現(xiàn)在形成了以BIM技術(shù)為框架的數(shù)字建造質(zhì)量管理體系，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量管理在各個(gè)環(huán)節(jié)的深層滲透，從建造團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)到各個(gè)施工人員的工作分配，從單位工程到檢驗(yàn)批，實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量管控的實(shí)質(zhì)方案包含以下幾點(diǎn)。

3.3.1 基于BIM的施工圖會(huì)審

建筑行業(yè)傳統(tǒng)的施工依據(jù)是二維設(shè)計(jì)圖紙，但二維設(shè)計(jì)圖紙由于時(shí)間或工程師自身水平的限制，往往本身存在許多問題，而施工圖會(huì)審?fù)墙鉀Q這些問題最有效的方式之一。隨著BIM技術(shù)的發(fā)展，通過在傳統(tǒng)施工圖會(huì)審的基礎(chǔ)上結(jié)合BIM技術(shù)的逆向校審，是發(fā)現(xiàn)施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題，提高施工設(shè)計(jì)圖紙糾偏效率的最佳手段，如圖4所示。

該手段的具體工作流程為：將BIM模型與二維圖紙對(duì)照和校檢，如果發(fā)現(xiàn)二維圖紙所承載的設(shè)計(jì)想法與BIM模型存在偏差，則需著重檢查BIM模型的準(zhǔn)確性。在保證BIM模型是正確的前提下，基于BIM技術(shù)進(jìn)行各專業(yè)之間構(gòu)件的碰撞檢查，如圖5所示，并出具問題報(bào)告，問題報(bào)告的一般形式為二維圖紙配合模型及文字進(jìn)行說(shuō)明。通過將問題報(bào)告上傳BIM數(shù)字資產(chǎn)管理平臺(tái)，能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各個(gè)參建方在設(shè)計(jì)層面的高效交流溝通，規(guī)避項(xiàng)目傳統(tǒng)施工圖會(huì)審的重復(fù)冗雜流程，業(yè)主和設(shè)計(jì)等單位對(duì)問題報(bào)告進(jìn)行復(fù)核和設(shè)計(jì)修改后，智能建造團(tuán)隊(duì)可以迅速作出響應(yīng)，從而進(jìn)行BIM模型變更，并將輕量化后的模型通過數(shù)字資產(chǎn)管理平臺(tái)進(jìn)行交接，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

通過基于BIM的施工圖會(huì)審制度，形成31份報(bào)告，發(fā)現(xiàn)并改正63余條模型問題，提交設(shè)計(jì)問題52條，進(jìn)行的BIM模型深化，完成建筑結(jié)構(gòu)近7萬(wàn)m2面積，共11套模型、超1.7萬(wàn)個(gè)構(gòu)件的BIM模型深化工作。

3.3.2 基于BIM的材料質(zhì)量管理

交付工程結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與施工材料的質(zhì)量息息相關(guān)，如何保證施工材料達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)所需的強(qiáng)度要求是一個(gè)傳統(tǒng)難題[12]。BIM技術(shù)具有賦予構(gòu)件基本屬性并快速識(shí)別構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)，通過將施工材料的所有參數(shù)錄入BIM模型，并進(jìn)行復(fù)核，是實(shí)現(xiàn)進(jìn)出場(chǎng)材料與設(shè)計(jì)吻合的有力保障，如圖6所示。同時(shí)，也應(yīng)檢查進(jìn)出場(chǎng)材料的合格報(bào)告、出廠清單、質(zhì)檢報(bào)告等資料是否滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，并同步將其掃描以JPG的形式錄入BIM模型中所對(duì)應(yīng)的構(gòu)件。

3.3.3 基于BIM的設(shè)計(jì)變更

在施工過程中，若發(fā)生設(shè)計(jì)變更，則立即作出相關(guān)響應(yīng)，修改原設(shè)計(jì)的BIM模型并進(jìn)行檢查，針對(duì)修改后的內(nèi)容重新制定相關(guān)施工實(shí)施方案并執(zhí)行報(bào)批程序，同時(shí)為后面的工程量變更及運(yùn)營(yíng)維護(hù)等相關(guān)工作打下基礎(chǔ)[13]。

3.3.4 基于BIM的三維交底

BIM模型本身就是一個(gè)規(guī)模巨大的建筑信息數(shù)據(jù)庫(kù)，具有能快速讀取模型中每個(gè)構(gòu)件的詳細(xì)建筑信息屬性的特點(diǎn)，讓參建方的所有建造人員從源頭清楚實(shí)際項(xiàng)目中每個(gè)構(gòu)件的種類、尺寸和在建造過程中所起到的作用，同時(shí)與施工方案和施工成本、進(jìn)度計(jì)劃相匹配，基于多終端數(shù)字可視技術(shù)交底的形式，對(duì)所有參建方的建造人員進(jìn)行施工過程中每個(gè)工藝流程的細(xì)致講解，是實(shí)現(xiàn)參建方每個(gè)員工在施工前就做到“心中有數(shù)”的有力保障[14]，如圖7所示。

3.3.5 基于BIM技術(shù)的施工過程跟蹤

施工員需要在建筑的全生命營(yíng)建周期內(nèi)對(duì)每道工藝流程進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。基于BIM技術(shù)的施工過程跟蹤的實(shí)現(xiàn)方式有賴于通過輕量化引擎在小型便攜移動(dòng)終端設(shè)備上快速瀏覽BIM模型剖面和構(gòu)件信息的方式，隨時(shí)隨地進(jìn)行建造作業(yè)節(jié)點(diǎn)的詳細(xì)屬性和對(duì)應(yīng)施工規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)施工完全按照施工方案和二維交底圖紙進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)施工所用的材料和構(gòu)件完全滿足施工的安全性和結(jié)構(gòu)性要求。如果出現(xiàn)有不符合要求的施工環(huán)節(jié)，則立即追根溯源，并根據(jù)施工方案進(jìn)行整改，并將其整個(gè)過程通過JPG格式進(jìn)行反饋，并由智能建造組將出現(xiàn)問題的原因、責(zé)任人、整改方案和復(fù)核人員等信息形成清單并錄入BIM模型中相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件[15]。

3.3.6 基于BIM技術(shù)的質(zhì)量驗(yàn)收及檢查

基于BIM技術(shù)的質(zhì)量驗(yàn)收及檢查的關(guān)鍵在于落實(shí)檢查驗(yàn)收制度，來(lái)保障工程項(xiàng)目的每一個(gè)施工環(huán)節(jié)都嚴(yán)密根據(jù)相關(guān)要求和規(guī)范進(jìn)行查檢驗(yàn)收，通過建筑信息模型巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)，將該任務(wù)復(fù)雜繁多的查驗(yàn)工作進(jìn)行解耦，并落實(shí)到底，將BIM模型與其相對(duì)應(yīng)的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)檢查驗(yàn)收中需要帶上施工圖紙、規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等諸多資料的麻煩，僅僅帶上便攜的小型移動(dòng)終端即可開展檢查驗(yàn)收工作，如圖8所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過BIM技術(shù)在廣州白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建市政工程施工中的深度應(yīng)用，使得該項(xiàng)目在傳統(tǒng)的市政工程建造方式上得到了轉(zhuǎn)型和升級(jí)，由粗放式的施工建造轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色、智能、工業(yè)化建造，縮短了建造工期，減少了對(duì)傳統(tǒng)人力勞作的依賴，N0qdnsttpl0WVjjVsB+h27TCQuDAHQQ8/nd422GUJCw=實(shí)現(xiàn)了工程的精細(xì)化、可控化、智能化建造。

智能建造作為一種全新的建造理念，是建筑行業(yè)未來(lái)轉(zhuǎn)型發(fā)展的必定方向。然而，智能建造的發(fā)展不能一味地靠不斷融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、光學(xué)掃描等先進(jìn)技術(shù)來(lái)進(jìn)行，更重要的是在實(shí)際建造過程中不斷去推動(dòng)BIM技術(shù)作為信息載體在建造和運(yùn)營(yíng)全過程中進(jìn)行流轉(zhuǎn)，制定智能建造各項(xiàng)技術(shù)依靠BIM模型作為共通數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能將各項(xiàng)技術(shù)串聯(lián)起來(lái)，減少智能建造的研發(fā)成本，提質(zhì)增效，從而更好地賦能建筑行業(yè)高質(zhì)健康的發(fā)展。

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第一作者簡(jiǎn)介：高天寶（1991-），男，工程師，全國(guó)一級(jí)建造師。研究方向?yàn)槭姓こ坦芾怼IM技術(shù)、智慧工地等。