BIM技術(shù)在機場市政施工管理中的應(yīng)用

摘 要：隨著國家政策對智能建造的推動，BIM技術(shù)作為智能建造體系中最成熟的一部分，已經(jīng)于眾多項目中證明其在施工管理中的應(yīng)用價值。廣州白云機場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7.9 km主進(jìn)場城市道路1條、回場匝道橋1座、進(jìn)場隧道5條，在建設(shè)過程中存在進(jìn)場協(xié)調(diào)難、交叉作業(yè)復(fù)雜、施工盲點多和進(jìn)度管控滯后等問題。通過BIM技術(shù)在機場市政施工中的應(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，提高施工效率，推進(jìn)高質(zhì)量工程建造，對以后的同類型市政項目有參考和借鑒意義。

關(guān)鍵詞：BIM;市政工程;施工管理;機場;智能建造

中圖分類號：TU17 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：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、資源浪費嚴(yán)重、管理問題復(fù)雜和建造效率低等問題的突破點[1]。但目前我國智能建造整體尚處于進(jìn)場的初級階段，存在不同技術(shù)和應(yīng)用點各自為戰(zhàn)的現(xiàn)狀。想要實現(xiàn)真正的智能建造，必須打通各個技術(shù)的數(shù)據(jù)輸入和輸出接口，而這注定是一個漫長的過程[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)過多年實踐檢驗的技術(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

廣州白云國際機場三期擴建工程第二航站區(qū)室外工程及路側(cè)市政交通系統(tǒng)，包含一條總長約7.9 km的主進(jìn)場城市道路、回場匝道橋一座，以及主進(jìn)場路隧道、東側(cè)輔助進(jìn)場隧道、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。機場市政工程建成效果圖如圖1所示。

2 機場市政工程施工存在的問題

2.1 各專業(yè)分包管理難度大

在整個施工計劃中，各階段時間內(nèi)進(jìn)場的各專業(yè)工程不同，且各個專業(yè)的施工項目內(nèi)容繁多。隨著工程進(jìn)度推進(jìn)的不同階段特點會出現(xiàn)立體式分區(qū)段交叉作業(yè)[4]。對于復(fù)雜建筑如機場貨運庫，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)。在整個項目周期內(nèi)，總承包單位肩負(fù)著總協(xié)調(diào)、總負(fù)責(zé)的職責(zé)，如何對工程的進(jìn)度、質(zhì)量、安全、成品保護(hù)和現(xiàn)場施工等進(jìn)行綜合管理，是一個重要的問題[5]。

2.2 各專業(yè)深化設(shè)計復(fù)雜

由于建筑立面的復(fù)雜變化，傳統(tǒng)的深化設(shè)計方法實施起來難度很大，且設(shè)計精度不能滿足工程實際施工的需要[6]，必須對該項目的設(shè)計圖紙進(jìn)行二次深化。但該項目深化設(shè)計專業(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，需要強有力的設(shè)計管理團(tuán)隊統(tǒng)一管理，應(yīng)用BIM技術(shù)等信息化手段輔助深化設(shè)計，先形體、后平面，在一個統(tǒng)一的平臺上，土建、橋梁、機電、隧道和裝飾等各專業(yè)協(xié)同設(shè)計[7]，以有效提高深化設(shè)計水平和質(zhì)量。

2.3 安全文明施工標(biāo)準(zhǔn)高

廣州市對現(xiàn)場施工的揚塵、建筑垃圾、項目建設(shè)工程中的碳計量都有一定的要求。同時該工程項目具有工程結(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)計標(biāo)準(zhǔn)高、毗鄰飛行區(qū)和場地條件特殊等特點，可能會影響原有機場飛行區(qū)的正常工作進(jìn)度，使項目工期與質(zhì)量之間的平衡受到嚴(yán)重破壞，對項目進(jìn)度、成本的管理產(chǎn)生不良影響。

3 BIM技術(shù)在機場市政項目施工中的具體應(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，可以形成機場項目各參與方協(xié)同化、集成化施工進(jìn)度管理的局面，全方位實時地把控項目季度資源需求和供應(yīng)商料機的供應(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)度計劃相關(guān)聯(lián)，動態(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)度模擬測算得出的結(jié)果與實際進(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，能得出在同等施工進(jìn)度下的工程量完成標(biāo)準(zhǔn)評估和同等工程量完成下的施工進(jìn)度評估，判斷單次及總的設(shè)計變更對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，可以全方位實現(xiàn)對機場市政項目的成本管控機制，進(jìn)行實時精準(zhǔn)的造價預(yù)測、復(fù)核、分析，從而賦能參建方對于工程項目的高效成本管控。其關(guān)鍵技術(shù)在于通過將協(xié)同管理平臺的造價模塊與BIM模型進(jìn)行掛鉤，使得該模塊可以實現(xiàn)在各個時間節(jié)點都可以實時地檢索某一階段施工需要的人、機、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)，控制項目實施周期以便更早回籠投資[10]。

在大型機場附屬市政工程數(shù)字化營建的全生命周期過程中嚴(yán)格把控全場景數(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)場人員作業(yè)動態(tài)和智能建造設(shè)備調(diào)度狀況的實時監(jiān)控，并將后臺得到的數(shù)據(jù)與施工方案進(jìn)行對比，如圖3所示。隨后進(jìn)行調(diào)度上的優(yōu)化，實現(xiàn)人、機、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)場監(jiān)控數(shù)據(jù)為依據(jù)，對勞務(wù)人員進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)度，從而達(dá)到現(xiàn)場施工人員的最優(yōu)調(diào)配，減少人力資源的浪費，緩解因人口老齡化帶來的勞動力減缺等問題[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，實現(xiàn)工程質(zhì)量管理在各個環(huán)節(jié)的深層滲透，從建造團(tuán)隊結(jié)構(gòu)到各個施工人員的工作分配，從單位工程到檢驗批，實現(xiàn)工程質(zhì)量管控的實質(zhì)方案包含以下幾點。

3.3.1 基于BIM的施工圖會審

建筑行業(yè)傳統(tǒng)的施工依據(jù)是二維設(shè)計圖紙，但二維設(shè)計圖紙由于時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)施工圖紙設(shè)計問題，提高施工設(shè)計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模型與二維圖紙對照和校檢，如果發(fā)現(xiàn)二維圖紙所承載的設(shè)計想法與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，并出具問題報告，問題報告的一般形式為二維圖紙配合模型及文字進(jìn)行說明。通過將問題報告上傳BIM數(shù)字資產(chǎn)管理平臺，能實現(xiàn)項目各個參建方在設(shè)計層面的高效交流溝通，規(guī)避項目傳統(tǒng)施工圖會審的重復(fù)冗雜流程，業(yè)主和設(shè)計等單位對問題報告進(jìn)行復(fù)核和設(shè)計修改后，智能建造團(tuán)隊可以迅速作出響應(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)管理平臺進(jìn)行交接，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

通過基于BIM的施工圖會審制度，形成31份報告，發(fā)現(xiàn)并改正63余條模型問題，提交設(shè)計問題52條，進(jìn)行的BIM模型深化，完成建筑結(jié)構(gòu)近7萬m2面積，共11套模型、超1.7萬個構(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)所需的強度要求是一個傳統(tǒng)難題[12]。BIM技術(shù)具有賦予構(gòu)件基本屬性并快速識別構(gòu)件的優(yōu)點，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，是實現(xiàn)進(jìn)出場材料與設(shè)計吻合的有力保障，如圖6所示。同時，也應(yīng)檢查進(jìn)出場材料的合格報告、出廠清單、質(zhì)檢報告等資料是否滿足現(xiàn)場要求，并同步將其掃描以JPG的形式錄入BIM模型中所對應(yīng)的構(gòu)件。

3.3.3 基于BIM的設(shè)計變更

在施工過程中，若發(fā)生設(shè)計變更，則立即作出相關(guān)響應(yīng)，修改原設(shè)計的BIM模型并進(jìn)行檢查，針對修改后的內(nèi)容重新制定相關(guān)施工實施方案并執(zhí)行報批程序，同時為后面的工程量變更及運營維護(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模型本身就是一個規(guī)模巨大的建筑信息數(shù)據(jù)庫，具有能快速讀取模型中每個構(gòu)件的詳細(xì)建筑信息屬性的特點，讓參建方的所有建造人員從源頭清楚實際項目中每個構(gòu)件的種類、尺寸和在建造過程中所起到的作用，同時與施工方案和施工成本、進(jìn)度計劃相匹配，基于多終端數(shù)字可視技術(shù)交底的形式，對所有參建方的建造人員進(jìn)行施工過程中每個工藝流程的細(xì)致講解，是實現(xiàn)參建方每個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建周期內(nèi)對每道工藝流程進(jìn)行實時跟蹤?；贐IM技術(shù)的施工過程跟蹤的實現(xiàn)方式有賴于通過輕量化引擎在小型便攜移動終端設(shè)備上快速瀏覽BIM模型剖面和構(gòu)件信息的方式，隨時隨地進(jìn)行建造作業(yè)節(jié)點的詳細(xì)屬性和對應(yīng)施工規(guī)范和工藝標(biāo)準(zhǔn)，從而保證現(xiàn)場施工完全按照施工方案和二維交底圖紙進(jìn)行，現(xiàn)場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模型中相對應(yīng)的構(gòu)件[15]。

3.3.6 基于BIM技術(shù)的質(zhì)量驗收及檢查

基于BIM技術(shù)的質(zhì)量驗收及檢查的關(guān)鍵在于落實檢查驗收制度，來保障工程項目的每一個施工環(huán)節(jié)都嚴(yán)密根據(jù)相關(guān)要求和規(guī)范進(jìn)行查檢驗收，通過建筑信息模型巨大的數(shù)據(jù)庫，將該任務(wù)復(fù)雜繁多的查驗工作進(jìn)行解耦，并落實到底，將BIM模型與其相對應(yīng)的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)聯(lián)，簡化傳統(tǒng)檢查驗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終端即可開展檢查驗收工作，如圖8所示。

4 結(jié)束語

通過BIM技術(shù)在廣州白云國際機場擴建市政工程施工中的深度應(yīng)用，使得該項目在傳統(tǒng)的市政工程建造方式上得到了轉(zhuǎn)型和升級，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，減少了對傳統(tǒng)人力勞作的依賴，N0qdnsttpl0WVjjVsB+h27TCQuDAHQQ8/nd422GUJCw=實現(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)、云計算、光學(xué)掃描等先進(jìn)技術(shù)來進(jìn)行，更重要的是在實際建造過程中不斷去推動BIM技術(shù)作為信息載體在建造和運營全過程中進(jìn)行流轉(zhuǎn)，制定智能建造各項技術(shù)依靠BIM模型作為共通數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能將各項技術(shù)串聯(lián)起來，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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第一作者簡介：高天寶（1991-），男，工程師，全國一級建造師。研究方向為市政工程管理、BIM技術(shù)、智慧工地等。