BIM 技術(shù)在杭州機(jī)場三期項(xiàng)目施工中的應(yīng)用

呂君毅

（杭州蕭山國際機(jī)場有限公司，浙江杭州）

BIM（建筑信息模型）技術(shù)是建筑信息化發(fā)展下的產(chǎn)物，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)為基礎(chǔ)，將工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等各種信息加以整合，向管理人員提供全面的、實(shí)時的項(xiàng)目信息。由于BIM技術(shù)具有可視化、模擬行等特點(diǎn)，因此在施工管理方面有著獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢。目前常用的BIM 應(yīng)用軟件有Revit、3DMax、Synchro、InfreWorks360 等若干種，在施工的不同階段選擇并熟練運(yùn)用BIM軟件，能夠顯著提高工作效率，同時也成為施工管理人員必備的技能之一。

1 工程概況

浙江省杭州市蕭山機(jī)場三期工程于2018 年啟動建設(shè)，是浙江省推進(jìn)“大通道建設(shè)”十大標(biāo)志項(xiàng)目之一、2022 年杭州亞運(yùn)會重要基礎(chǔ)配套項(xiàng)目，對打造區(qū)域樞紐機(jī)場、提升長三角機(jī)場群國際航空服務(wù)功能提供標(biāo)桿性意義。本項(xiàng)目批復(fù)總投資270.74 億，T4 航站樓建筑面積71.9 萬平方米，工程與蕭山機(jī)場地鐵站、高鐵站建設(shè)同步進(jìn)行，完工投運(yùn)以后可服務(wù)約9 000萬人次的航運(yùn)出行，杭州機(jī)場將成為集地鐵、高鐵、大巴、出租車等多種交通方式為一體化的機(jī)場綜合交通中心。

2 項(xiàng)目施工中BIM 技術(shù)的應(yīng)用

2.1 搭建BIM技術(shù)硬件平臺

為實(shí)時獲取工程現(xiàn)場的人員、物料、機(jī)械的配置情況以及施工進(jìn)度，方便進(jìn)行動態(tài)管理，本工程中使用無人機(jī)沿著規(guī)劃路徑在固定點(diǎn)進(jìn)行拍攝。DJI L1 型無人機(jī)的部分參數(shù)見表1。

表1 DJI L1 無人機(jī)關(guān)鍵參數(shù)

在拍攝方法上采用了“縮時拍”技術(shù)，其原理是人為設(shè)定攝像機(jī)的拍攝頻率，無人機(jī)搭載攝像機(jī)在飛行過程中對某一場景或某一物體，以特定頻率自動進(jìn)行長時間的連續(xù)拍攝，進(jìn)而得到由若干張照片組成的連續(xù)畫面，即縮時影片。同時，施工現(xiàn)場配備3 臺DELL臺式工作站的1 臺DELL 移動工作站，以便于BIM技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用。

2.2 搭建BIM技術(shù)軟件平臺

本工程中使用到的BIM技術(shù)軟件有多種類型，各專業(yè)的軟件配置如表2 所示。

表2 軟件配置

Autodesk Civil3D 可用于三維地形建模、土方計(jì)算、道路設(shè)計(jì)、管網(wǎng)設(shè)計(jì)。將前期無人機(jī)拍攝所得的電子地形圖以及其他勘察資料等輸入到該軟件中，可以自動生成曲面，配合地質(zhì)資料創(chuàng)建出地貌模型[1]。在該模型上開展土方量計(jì)算、道路設(shè)計(jì)、管網(wǎng)規(guī)劃。Autodesk Revit 可用于施工場地的動態(tài)布置、可視化劃分，以及各類構(gòu)件的參數(shù)化建模和進(jìn)行碰撞檢測。除此之外，像InfreWorks360、3Dmax 等軟件，在虛擬漫游、動畫渲染等方面也有特殊應(yīng)用，進(jìn)一步提高了BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工等方面的應(yīng)用價值。為了實(shí)現(xiàn)信息共享，要求本工程中所用軟件要支持rvt、dwg、nwd 等多種格式的數(shù)據(jù)，提高兼容性。

2.3 項(xiàng)目施工中BIM實(shí)施流程

本工程中BIM技術(shù)的實(shí)施流程大體如下：首先按照上文要求準(zhǔn)備好配套的軟硬件設(shè)施，并同步做好人員配置、技術(shù)培訓(xùn)，確保BIM技術(shù)的熟練運(yùn)用。完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，參考勘察資料、設(shè)計(jì)圖紙等信息，確定工程施工各個階段應(yīng)用到的BIM技術(shù)，例如在土石方開挖階段主要應(yīng)用Revit，在鋼結(jié)構(gòu)搭建環(huán)節(jié)主要應(yīng)用Tekla 等。然后利用這些BIM軟件構(gòu)建模型，并進(jìn)行4D 施工模擬，為現(xiàn)場施工的順利進(jìn)行提供指導(dǎo)。在施工期間，使用釘釘、Fuzor、Autodesk Navisworks 等信息交互應(yīng)用軟件，實(shí)時采集施工現(xiàn)場的進(jìn)度信息、質(zhì)量信息、造價信息等，讓現(xiàn)場施工管理得以動態(tài)化、可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)工程施工的遠(yuǎn)程管理。最后收集工程施工資料并提交成果。整個流程如圖1 所示。

圖1 BIM 技術(shù)實(shí)施流程

2.4 項(xiàng)目施工中BIM技術(shù)的具體應(yīng)用

2.4.1 深化設(shè)計(jì)

施工階段基于BIM 模型的深化設(shè)計(jì)能夠進(jìn)一步驗(yàn)證前期設(shè)計(jì)成果的科學(xué)性與可行性，對減少施工過程中的設(shè)計(jì)變更有積極幫助。基于BIM的深化設(shè)計(jì)流程如下：

（1） 將無人機(jī)三維地形掃描獲取的點(diǎn)坐標(biāo)、電子地形圖，輸入到Civil3D 軟件中，自動生成地形曲面。

（2） 將新生成的曲面與原始地形曲面相結(jié)合，得到土方施工圖，對施工現(xiàn)場的地塊進(jìn)行劃分。在三維模型上標(biāo)記出土方平衡線，參照土方平衡線可以讓地塊的挖填方凈值達(dá)到最小，保證了土方開挖方案的經(jīng)濟(jì)性。在此基礎(chǔ)上結(jié)合土方開挖方案合理配置機(jī)械設(shè)備，降低機(jī)械設(shè)備的閑置率。

（3） 使用Revit 軟件建立放坡模型，結(jié)合現(xiàn)場施工的具體要求在該模型上創(chuàng)建若干個放坡橫斷面，為施工管理提供依據(jù)。

（4） 對于該工程中的暖通部分、消防部分、給排水部分等，可以使用Revit 軟件中MEP 庫的模型素材，實(shí)現(xiàn)建筑模型的快速創(chuàng)建[2]。MEP 庫中可用于機(jī)場快速干道橋梁工程的模型素材如圖2 所示。

圖2 MEP 庫中的基本素材

2.4.2 施工方案可視化模擬

可視化是BIM技術(shù)的特點(diǎn)之一，基于BIM 技術(shù)的施工方案可視化能夠讓施工管理人員直觀、實(shí)時地掌握現(xiàn)場施工情況，有助于提高管理效率和保證工程質(zhì)量。在機(jī)場土石方工程中，按照既定的命名規(guī)則對每個分區(qū)、分段、分層進(jìn)行命名，保證每個區(qū)塊的唯一性。區(qū)塊作為BIM模型的最小單位，其尺寸為10 m×10 m×5 m，劃分后以“xx 區(qū)-xx 段--xx 層-xx 塊”進(jìn)行表示。機(jī)場土建、機(jī)電等專業(yè)的BIM 模型均使用Revit 軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用Revit 的參數(shù)化構(gòu)件設(shè)計(jì)功能，除了可以得到機(jī)場建（構(gòu)）筑物的三維模型，還能針對每一個具體的模型自動生成平面、立面、剖面等施工圖。同時，這些不同類型的施工圖之間具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，可以做到“一處調(diào)整，處處修改”，提高了施工方案的可行性[3]。完成BIM 模型的建模后，使用InfraWorks360 軟件進(jìn)行可視化模擬和交互式漫游，可視化模擬效果如圖3 所示。

圖3 可視化模擬效果

在可視化模擬場景中，施工管理人員可以自動切換第一人稱視角或第三人稱視角，然后通過拖動鼠標(biāo)或者控制鍵盤等方式，在可視化模擬場景中移動，從而對施工方案有一個更加直觀、立體的認(rèn)識。一方面能夠?yàn)楹罄m(xù)的施工管理提供依據(jù)，另一方面也能及時發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的不足，方便有針對性的改正，對提高施工質(zhì)量有積極幫助。

2.4.3 施工現(xiàn)場管理

將BIM技術(shù)應(yīng)用到工程項(xiàng)目的施工管理中，可以進(jìn)一步提升管理信息化水平。在本工程中，施工管理人員需要在手機(jī)或平板上安裝BIM系統(tǒng)客戶端，將施工現(xiàn)場的實(shí)況信息拍攝并上傳至客戶端，以便于實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場施工的動態(tài)監(jiān)管。同時，BIM系統(tǒng)將前端采集、上傳的信息與BIM模型相關(guān)聯(lián)，對比施工情況與施工方案是否存在差異，如果有說明施工存在質(zhì)量缺陷。BIM系統(tǒng)自動定位缺陷位置，然后將信息再次反饋至客戶端。施工管理人員根據(jù)客戶端提供信息，查找相應(yīng)位置并確認(rèn)缺陷，及時采取改進(jìn)措施，確保質(zhì)量缺陷得以消除[4]。

例如，在本工程中使用Cibil3D 軟件生成地形曲面后，開展了高程和坡度分析。根據(jù)分析結(jié)果，施工管理人員認(rèn)識到該地區(qū)地址類型以膨脹土為主，遇到降雨后容易發(fā)生滑坡現(xiàn)象。根據(jù)這一信息，指導(dǎo)施工人員在坡度較陡處提前修筑了臨時擋土墻，避免滑坡對施工現(xiàn)場的人員、機(jī)械等造成危害。同樣的，本工程中使用Navisworks 軟件進(jìn)行場地規(guī)劃，指導(dǎo)物料與機(jī)具進(jìn)行合理放置，不僅節(jié)約了場地空間，而且縮短了物料的運(yùn)輸距離、降低了物料的運(yùn)輸成本，為施工成本管理提供了有益幫助。

2.4.4 施工進(jìn)度模擬

本工程的工程量較大、建設(shè)周期較長，對進(jìn)度管理提出了較高的要求。將BIM技術(shù)應(yīng)用到施工進(jìn)度管理中，將實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度做對比，在BIM 模型上用不同的顏色顯示進(jìn)度正常、提前、滯后，讓施工管理人員能夠一目了然的掌握工程進(jìn)度[5]。本工程中首先使用Civil3D 軟件和Revit 軟件進(jìn)行工程建模，然后將建立的模型導(dǎo)入Infraworks360 中進(jìn)行施工進(jìn)度模擬，流程如圖4 所示。

圖4 基于BIM 的施工進(jìn)度管理流程

在BIM技術(shù)的幫助下，施工管理人員能夠精準(zhǔn)控制每月、每周、每天的施工進(jìn)度，保證了整個施工周期內(nèi)未發(fā)生進(jìn)度遲滯問題，為合理配置資源、降低施工風(fēng)險和控制施工成本創(chuàng)造了有利條件。

3 結(jié)論

信息技術(shù)與施工管理的融合，能夠顯著提升工程建設(shè)質(zhì)量和施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。將BIM技術(shù)應(yīng)用到項(xiàng)目施工中，一方面能夠利用BIM系統(tǒng)強(qiáng)大的信息處理能力和資源整合能力，將施工現(xiàn)場的實(shí)施狀況反映到了三維建筑模型中；另一方面又能充分發(fā)揮BIM技術(shù)在三維深化設(shè)計(jì)、可視化進(jìn)度模擬等方面的應(yīng)用價值，減少了設(shè)計(jì)變更，讓施工能夠按照計(jì)劃有序開展，從源頭上降低了質(zhì)量瑕疵。