民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程施工階段BIM技術(shù)LOD研究

田家恒

(四川省場(chǎng)道工程有限公司, 四川成都 610036)

1 前言

1.1 LOD來源

LOD是Levels of Detail的簡(jiǎn)稱，由游戲設(shè)計(jì)行業(yè)最先提出，意為多細(xì)節(jié)層次，旨在按不同距離來顯示不同精度的模型，是一種既能提升游戲運(yùn)行性能又能兼顧近處模型質(zhì)量的思想。

1.2 BIM技術(shù)中的LOD

BIM技術(shù)可廣泛應(yīng)用于建筑工程、鐵路工程、公路工程、港口工程、水利水電工程等工程建設(shè)領(lǐng)域。對(duì)某一具體的工程而言，又可在其全生命期內(nèi)的各階段(規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維、拆除)應(yīng)用[1]。

BIM技術(shù)中的LOD借鑒了游戲設(shè)計(jì)行業(yè)中的LOD思想，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改良與擴(kuò)展。其主要目的是根據(jù)工程不同階段來劃分施工模型的幾何信息與非幾何數(shù)據(jù)。其中，BIM模型深度等級(jí)可按需要選擇專業(yè)BIM模型深度等級(jí)進(jìn)行組合[2]。

1.3 LOD劃分的意義

LOD的劃分與工程不同階段的工作內(nèi)容相關(guān)。工程階段主要分為：立項(xiàng)階段、設(shè)計(jì)階段、施工階段，運(yùn)維階段。本文主要對(duì)施工階段LOD劃分進(jìn)行深入討論。

LOD劃分的意義主要在于明確每個(gè)階段BIM模型的精度和構(gòu)件的相關(guān)信息。其意義好比是施工規(guī)范對(duì)施工的指導(dǎo)意義。科學(xué)合理的LOD劃分是進(jìn)行BIM管理的重中之重。

2 民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程

2.1 場(chǎng)道工程簡(jiǎn)介

民航機(jī)場(chǎng)主要包括：航站區(qū)、飛行區(qū)、附屬設(shè)施區(qū)，其中飛行區(qū)主要包括供飛機(jī)起飛、著陸、滑行和停放使用的場(chǎng)地，包括跑道、升降帶、跑道端安全區(qū)、滑行道、機(jī)坪以及機(jī)場(chǎng)周邊對(duì)障礙物有限制要求的區(qū)域[3]。場(chǎng)道工程主要包括跑道系統(tǒng)、滑行道系統(tǒng)、機(jī)坪系統(tǒng)的建設(shè)。

2.2 場(chǎng)道工程主要施工內(nèi)容

民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程主要施工內(nèi)容包括：土石方與地基處理工程、邊坡防護(hù)及支擋工程、道面工程、路面工程、排水工程、橋梁工程、涵隧工程、消防管網(wǎng)工程、圍界工程等[5]。

2.3 場(chǎng)道工程施工特點(diǎn)

2.3.1 作業(yè)面大

目前國(guó)內(nèi)小型機(jī)場(chǎng)如3C級(jí)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)面積能達(dá)到40×104m2以上，而大型機(jī)場(chǎng)如4F級(jí)機(jī)場(chǎng)飛行區(qū)面積能達(dá)到200×104m2以上。

2.3.2 地下管線多

場(chǎng)區(qū)內(nèi)的排水系統(tǒng)、助航燈光系統(tǒng)、通信系統(tǒng)通常鋪設(shè)在道面結(jié)構(gòu)層中，供水、供油管道等系統(tǒng)通常埋設(shè)于道面結(jié)構(gòu)層下方。

2.3.3 各專業(yè)協(xié)調(diào)難度大

由于場(chǎng)道工程施工過程中涉及的專業(yè)較多，且各專業(yè)施工插入點(diǎn)各不相同，也就造成了交叉作業(yè)區(qū)各專業(yè)協(xié)調(diào)難度大的局面。

2.4 場(chǎng)道工程主要施工流程

場(chǎng)道工程按照由下至上的總體思路進(jìn)行施工，前期以土(石)方及地基處理為主，之后進(jìn)行深層地下管線施工、道面基層施工、淺層地下管線施工、道面結(jié)構(gòu)層施工、助航燈光及電力設(shè)施安裝調(diào)試以及附屬工程施工等。

3 民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程LOD劃分

根據(jù)筆者多年從業(yè)經(jīng)驗(yàn)及對(duì)BIM技術(shù)的深入探索，將民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程施工階段的LOD按照幾何模型及非幾何數(shù)據(jù)進(jìn)行劃分。按照施工階段，將LOD分為從LOD100到LOD400共4個(gè)等級(jí)，其中，LOD100對(duì)應(yīng)施工準(zhǔn)備階段、LOD200對(duì)應(yīng)二次深化階段、LOD300對(duì)應(yīng)施工實(shí)施階段、LOD400對(duì)應(yīng)工程竣工階段。各階段工作分工見表1幾何模型LOD劃分、表2非幾何數(shù)據(jù)LOD劃分。

模型單元的幾何表達(dá)精度宜采用LOD300級(jí)或LOD400級(jí)，用于加工制造的模型單元應(yīng)采用LOD400級(jí)[4]。

3.1 幾何模型LOD劃分

幾何模型LOD劃分見表1。

表1 幾何模型LOD劃分

3.2 幾何模型說明

LOD100中的BIM模型主要包括二維圖形的邊界、高程、等信息。

LOD200中的BIM模型主要以體量建模為主，其參數(shù)主要包括三維模型的形狀、位置等信息，通過對(duì)體量模型進(jìn)行分析能夠獲得初步工程量。

LOD300中的BIM模型主要是對(duì)三維模型進(jìn)行細(xì)化，能夠獲得精確的工程量，并且能夠?qū)IM模型進(jìn)行深入分析從而指導(dǎo)施工，提高施工效率。

LOD400中的BIM模型主要是對(duì)前期施工過程中的三維模型進(jìn)行整合，從而得到整個(gè)場(chǎng)區(qū)的BIM模型以便后期進(jìn)行成本核算、效益分析。

3.3 非幾何數(shù)據(jù)LOD劃分

非幾何數(shù)據(jù)LOD劃分見表2。

表2 非幾何數(shù)據(jù)LOD劃分

3.4 非幾何數(shù)據(jù)說明

LOD100中的BIM非幾何數(shù)據(jù)主要包括設(shè)計(jì)資料中各施工區(qū)域的技術(shù)指標(biāo)信息。

LOD200中的BIM非幾何數(shù)據(jù)主要明確施工所需各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)信息。

LOD300中的BIM非幾何數(shù)據(jù)主要明確施工期間所需的機(jī)械、人工進(jìn)行配置。

LOD400中的BIM非幾何數(shù)據(jù)主要是收集前期數(shù)據(jù)進(jìn)行成本核算、效益分析。

3.5 LOD劃分示例

排水工程LOD劃分見圖1～圖3。

4 LOD劃分效益分析

LOD劃分是BIM施工管理的靈魂，它的作用不僅僅是明確各階段BIM管理的目標(biāo)，也是BIM施工管理成本控制的關(guān)鍵一環(huán)。

好的LOD劃分可以提高施工效率、精確控制原材料使用、合理進(jìn)行施工組織，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省工期、減少原材浪費(fèi)、節(jié)約人工和機(jī)械設(shè)備成本的目標(biāo)。

施工成本主要包括：人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械使用費(fèi)、其他直接費(fèi)、間接費(fèi)。眾所周知，人工、材料、機(jī)械費(fèi)用占施工成本絕大部分，要想控制這部分施工成本就必須依靠科學(xué)合理的施工組織設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，而BIM施工管理的核心正是通過科學(xué)的數(shù)據(jù)分析對(duì)施工組織進(jìn)行合理優(yōu)化。要想做好BIM施工管理，LOD劃分又是重中之重，所以，LOD劃分對(duì)施工成本控制至關(guān)重要。

(1)通過BIM施工管理對(duì)工程所需勞動(dòng)力實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，精確計(jì)算出按工程進(jìn)度劃分的各階段各種工種人員的需求量，提出勞動(dòng)力計(jì)劃。同時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程進(jìn)度以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整勞動(dòng)力需求量，最終實(shí)現(xiàn)人員精細(xì)化管理。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)行BIM管理可降低5 %～10 %人工費(fèi)。

(2)通過BIM施工管理對(duì)工程所需原材料實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，精確計(jì)算出按工程進(jìn)度劃分的各階段各種原材的消耗量，提出原材計(jì)劃。同時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的材料消耗情況對(duì)比材料計(jì)劃，分析出原材料產(chǎn)生偏差的原因，如未按配合比拌和、施工現(xiàn)場(chǎng)浪費(fèi)等，從而為下次原材料計(jì)劃提供參考作用，最終實(shí)現(xiàn)原材料精細(xì)化管理。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)行BIM管理可節(jié)約5 %～15 %材料費(fèi)。

(3)通過BIM施工管理對(duì)工程所需機(jī)械設(shè)備實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，精確計(jì)算出按工程進(jìn)度劃分的各階段各種機(jī)械設(shè)備的消耗量，提出機(jī)械設(shè)備計(jì)劃。同時(shí)，可根據(jù)施工進(jìn)度，動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)械設(shè)備數(shù)量，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備精細(xì)化管理。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，實(shí)行BIM管理可降低5 %～10 %機(jī)械費(fèi)。

(4)通過對(duì)“人、材、機(jī)”的BIM動(dòng)態(tài)管理，全面實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，從而節(jié)省5 %～10 %工期。

5 結(jié)束語

由于近兩年BIM技術(shù)越來越火，各行各業(yè)都在探索符合自身行業(yè)的BIM發(fā)展之路。探索新技術(shù)是一件好事情，但不可盲目探索，否則會(huì)造成投入了巨大的資金、人力、物力但收效確甚微的情況，這種情況反而會(huì)影響B(tài)IM技術(shù)的發(fā)展。因此，探索需要遵循科學(xué)的方式方法。就目前BIM發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)來看，不管哪個(gè)行業(yè)，在實(shí)行BIM管理前期都需要進(jìn)行LOD的劃分，LOD劃分是否科學(xué)合理也是后期工作能否夠順利進(jìn)行的重要保障，從這一點(diǎn)就能看出LOD的重要性。各公司根據(jù)自己的實(shí)際情況以及施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行LOD劃分，千萬不能生搬硬套其他公司的LOD，以免出現(xiàn)BIM管理無法落地的情況。

民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程BIM施工管理才剛剛開始，還有很多方面需要不斷探索進(jìn)行完善。相信民航機(jī)場(chǎng)場(chǎng)道工程BIM施工管理在未來能形成一套成熟的體系。