机场货运站项目BIM 技术应用总结及前景展望——以成都天府国际机场国航货运站项目为例

徐鑫彦，蒲雪林（四川良友建设咨询有限公司， 四川 成都 610041）

0 引 言

近年来，随着我国经济与民用航空业的不断发展，国内许多大型民用航空机场从单一飞行场所逐渐发展成为包括飞机、汽车和轨道在内的大型综合航空交通枢纽，而由停机坪、进货区、理货区、集装货区、办公区和陆侧停车区等组成的机场货运站则是机场发展中的重要一环。

成都天府国际机场位于四川省成都市简阳市，北距成都市中心 50 km，为丝绸之路经济带中等级最高的航空港之一。其航空货运站面积为 12.2 万 m2，可满足 2025 年货邮吞吐量 70 万 t 的使用需求，其中国内 49 万 t、国际21 万 t。

国航货运站是成都天府国际机场航空货运站的重要组成部分之一，其建设目标紧跟“以航兴城、以城促航、产城融合”的整体发展格局，是“一带一路”倡议下的重要国际货运枢纽之一。作为国内外货物重要的集散和运输中心，该货运站的建设和信息化技术的结合应用可谓是必要之举。

目前，BIM 技术逐渐发展成为了我国新一代智慧城市建设的必要的技术手段和新时代国家信息化战略下建筑业发展的重要的技术支撑。中国民用航空局发布的《民用运输机场建筑信息模型应用统一标准》指出，应推动建筑信息模型在民用运输机场工程建设中的应用，全面提高民用运输机场工程建设、设计、施工和运维等单位的 BIM 应用能力。在机场类大型工程项目中，BIM 技术更是发挥自身的优势，最大化地缓解了机场建设规模大、周期长、专业多和质量要求高等难题。

为了解决国航货运站在建设中的实际问题，项目部采用了信息化技术进行项目管理，如基于 BIM 的建筑性能模拟分析、虚拟运营模拟设计优化、土石方工程优化、净高分析优化、精装修深化设计和钢结构深化设计等。凭借全新的 BIM 建筑理念和技术，国航货运站的建设全面实现了从建筑规划到运行维护的技术改革。这种将信息化与建筑结合在一起的创新技术，不仅体现了建筑业的发展趋势，而且给机场货运站行业的可持续健康发展提供了有力支撑。

1 BIM 技术下的项目全过程建设

成都天府国际机场国航基地工程的建筑总面积为69 366 m2，包括国内货运区、国际货运区和国际货代区3 个主要区域。工程存在工期紧、建筑体量大、组织难度大和钢结构难点工序多等建设重难点。为了解决各项工程难点，使项目保质保量地完工，项目部采用了 BIM 技术与建筑结合的方式，在可视化环境下进行虚拟建造。不仅提高了设计质量和项目管理水平，最大程度地实现了科学建造，确保了项目的顺利实施，而且提供了各项数据，以助力提高业主的项目运维管理水平。

1.1 设计阶段 BIM 技术应用分析

1.1.1 建筑性能的模拟分析

（1）日照分析优化。目前我国针对机场货运站的工程建设所制定的标准仍不完善，住建部和国家发展改革委颁布的《民用机场工程项目建设标准》（建标 105－2008）也仅在第 43 条和第 44 条涉及机场货运站的工程建设。货运站的建设标准粗略，导致了在进行机场货运站的工程设计时对实际情况、运行安全乃至空防安全等的考虑都不太全面，往往会出现室内采光不充足、饰面材质与货运站整体不协调等实际使用问题。因此，在项目规划过程中，运用 BIM 进行日照模拟分析和视线模拟分析等建筑性能的分析，对机场货运站建设的前期整体工程规划、后期设计细节和使用感受细节都进行了优化调整。以自然采光效果模拟为例，运用 BIM 技术可以分析天府机场国航货运站的相关设计方案、所在地区及建筑群体的位置规划等；并综合考虑该项目的实际情况，对室内主体的布局、饰面材料、围护结构，以及自然可见光强度和透射比等进行调整，以改善室内自然采光的效果。在有效改善室内自然采光环境的同时，还能提高国航货运站环境和建筑的品质，确保项目建设的高标准和高质量。

（2）建筑能耗模拟分析优化。运营成本一直是决定机场货运站收入的重要指标。早期在机场货运站建设中，由于没有充分研究与考虑建筑能耗的合理性和空间的综合利用率，有的机场货运站虽然建有大型冷库，但没有合理地对冷库设备进行分区，即使冷藏一点点货物也要将冷库的设备全部打开，致使在大多数时候机场货运站所获得的利润都不够抵销冷库所消耗的电费。因此，对于机场货运站来说，能耗的控制尤为重要。一般来说，采用传统的能源消耗模拟工具进行分析是开始于建筑施工图设计阶段，不仅分析工具难以选取，对能源消耗模拟结果的准确性难以保证，而且不能按照项目实际分析节能设计的合理性和经济性，从而无法实现经济利益的最大化。基于 BIM 的建筑能耗模拟分析，不仅可以对建筑性能进行更全面的评估和分析，实现可视化的建筑节能设计，而且启动时间可以提前到设计阶段，从而帮助业主更早地发现实际存在的能耗问题，并及时有效地加以解决，减少不必要的损失。值得注意的是，基于 BIM 的能耗分析工具不仅具有强大的计算功能，还包含建筑材料及数据信息等综合建筑数据库，依据能耗模拟分析的建筑设计结果及其数据，结合货运站的建筑选材热工能耗参数，优化货运站建筑空间的设置与功能分区；根据货运站的货运量和所需的照明及其电力负荷等参数，计算得出理论上各使用阶段货运站所需的能耗，并进行综合设计和运用。

1.1.2 虚拟运营模拟的设计优化

机场库区货运站的建设流程主要是按照机场货物运输各个主要业务模块的作业流程和要求体系进行设计的，要求机场货运站便于货品的收取、仓储和装卸且快捷，而货运工作用房分布是否合理、货运车辆运输线路是否通畅、监控设备及人员是否合理分配等，都有可能对货运站作业管理流程的正常运行产生直接影响。因此，对建设中的国航货运站进行虚拟运营尤为重要。在货运站施工前，应用 BIM 技术在电脑或 VR 中对机场货运站进行模拟运行，可提前发现在建设时不易察觉的使用安全问题，提前对机场货运站进行优化，避免出现安检通道窄、地磅秤重量小和叉车使用不便等问题，以确保其在机场通航后能正常运行。将 BIM 与 GIS 相结合，还可对机场货运站的流程进行模拟，包括模拟机场货运站的实际物流路径、实际货运量和货物的处理量，以确保其实际货运处理能力达到机场对货运站的要求。在货运站建成运行之后，对虚拟运营进行模拟，还可以预测未来货运站的货运量、航量和货运分类量；再根据预测的数据，及时对货运站的运营条件作相应的调整，以保证货运站能高效有序地运行。

1.1.3 基于土方经济测算的土石方设计优化

在传统工程项目中，对于土石方量的核算，无论是在工程预算还是在工程结算，都是争议的焦点。为了减少误差，在此项目中，基于初勘图纸和无人机航拍技术，运用 BIM分别建立原始地表和设计地表模型，并对土石方的开挖与回填进行动画模拟，使得土石方的挖运分析和土方计算更加直观明了（见表 1），并且大大降低了土方的测算误差。

“故意无视”是一个法律概念。它是指对于一个你能知晓或者你应该知晓的信息你没有去知晓，或者你知道某个人的行为会对社会或他人造成伤害，但是你假装没有看见而不采取任何行动。它有两个前提，即参与主体较多和暂时没有出现打破现状的事件发生。故意无视并非是对事件的全面无视，人们在意的只是表面对自己有益、有利于安于现状或是迫于恐惧而做出的主观上认为对自己无害的选择等方面。这是人类的通病，我们所有人，在某些情况下，都是故意视而不见的。例如，在金融行业，人们清楚地看到银行利率被操纵，但大家都故意无视这些事实，仍然把按揭的房子出售给那些根本还不起贷款的人们④。

表1 挖/填方概要表

通过 BIM 进行土方测算，得出该地块总体需填方为 8 565.85 m3。该方法不仅解决了传统方法中计算量大、精度低、数据错漏多的问题，还提高了土方计算的精准性，降低了成本。基于 BIM 进行土石方优化，不仅为项目本身提供了土地平整的数据依据，还对填挖方区域进行了分析，并优化了土石方调配方案，进而降低了工程的支出费用。

1.1.4 设计图的分析优化

随着国民经济的进一步发展，我国对机场环境建设的技术要求越来越高，对机场建筑及其环境的各项功能都提出了全新的要求。为了有效避免因技术或能力不足而导致机场货运站在设计和运营过程中可能出现的潜藏风险，项目部在机场货运站的设计阶段就应用 BIM 技术，全专业地进行三维模型的还原搭建：将单一的二维图纸升格为三维的立体模型，并对三维模型中的空间进行检验分析，从而明确各构件之间的空间碰撞关系；在三维模型中对设计图进行审校，在货运站施工之前及时发现设计偏差问题，并快速进行修改与优化，有效避免了各专业施工的反复，极大地节约了工期和材料等成本。此外，在货运站的三维模型中可以进行视频漫游，以第一视角对模型内部进行漫游检查，及时对管线排布进行优化，还可以制作漫游视频，提前浏览货运站的建筑全貌，为竣工后货运站的日常使用和维护提供了一系列更加便利的解决方案。

1.2 施工阶段 BIM 技术的虚拟建造应用

1.2.1 精装修的深化设计

在精装修设计施工中，往往也面对诸多问题。例如：CAD 图纸的表达能力、个人的工作经验和图纸的深化程度等，都会造成精装修工作的不确定性；由于精装修设计和原本的建筑结构设计不是同一家单位，会出现信息传递失误和施工配合环节产生偏差；在传统施工模式下，管道、设备和吊顶等的位置因施工误差而造成与设计图纸不符，可能导致临时变更精装修方案。为了避免此类问题的发生，此项目采用 BIM 进行精装修的深化设计。首先，通过全专业的三维模型，快速方便地查找到专业之间的碰撞问题；其次，参照所生成的精准的三维模型和数据表格，对幕墙、石材等进行预加工，既保证了设计的完整性，又降低了施工难度，还保证了工期；最后，在 BIM 模型中配合精装修设计，快速渲染效果图，统计工程量，计算装修成本等，以便建设单位对精装修方案进行可视化比选。

应用 BIM 技术对精装修进行深化设计，不仅提高了设计图纸的成果质量，而且凭借其可视化、快速出图等特点解决了施工过程中的一系列难题，在保证工期的同时，还降低了项目成本。

1.2.2 钢结构的深化设计

随着 BIM 技术在建筑业被广泛应用与推广，BIM 与钢结构的结合也逐渐受到业内人士的关注。众所周知，钢结构工程在整个项目中是一项较为复杂的工序，往往先要在工厂进行加工生产，再运到施工现场进行安装。这就要求钢结构的前期设计必须精准，工厂加工时必须严控误差，施工拼装时必须准确无误。BIM 技术的应用无疑为钢结构工程带来了许多实质性的帮助。在此项目中，BIM 技术在钢结构施工中的应用，主要体现在对钢结构的深化预制。通过 BIM 搭建三维实体模型，与土建、机电和幕墙等专业配合，确保钢结构留洞和洞口加固的精准；以此为基础，在遵守相关设计规范和图纸规定的前提下，不断深化与完善构件布置、构件截面和主要节点构造，以确保预制加工时精准下料。

2 BIM 技术在机场类项目的应用总结与展望

2.1 项目全过程 BIM 技术应用总结

国航货运站项目将 BIM 技术贯穿于设计和施工等阶段，解决了图纸问题、辅助了方案优化、提供了可视化决策环境等，从而有效地降低了项目建造成本，提升了项目的管理能力，增强了企业的核心竞争力。同时，项目信息数据化是智慧运维和智慧城市的基础，而如何基于项目数据模型进行运维管理是我们下一阶段研究的重要工作。

2.2 BIM＋技术的应用展望

2.2.1 项目数据化建设

机场之类的大型工程项目，其本身的数据十分庞大。从管理方角度上看，与项目相关的数据都能清晰地呈现在各项财务报表中；从基层角度上看，与项目相关联的数据，如每天工人数量、窝工情况和材料用量等，更是层出不穷。随着机场项目规模越来越大，其中的管理数据跨度也会越来越大，难度也随之成倍增长。同时，随着项目的开展，数据丢失、数据错误及同一项数据无法实现信息共享等的情况屡见不鲜。另外，整个行业在正确管理和统计这些庞大数据的问题上，也都会面临非常大的挑战。因此，在实施此类项目过程中，通过项目数据化来管理项目、服务项目是一个必要且有效的方式。例如，我们将作业标准（如建模标准、装配标准和钢筋绑扎标准等）数据化，根据项目实际情况，建立统一的相关标准要求（见表2），使项目开展过程中的各参建方都用同一个标准去管理项目，就可简化项目管理流程，提高项目管理效率。

表2 建模精度标准表

在实施机场等大型项目过程中，加工详图的数量远远大于施工图的数量，如记录一个钢结构设计需要几十张施工图，而加工详图则达成百上千张，各个环节的人员工作量相当巨大。如果开展项目数据化建设，运用三维模型来简化纸质数据，将所有与钢结构相关的图形都统一导入标准数据库中，就能便捷准确地使用相关图形。

2.2.2 BIM＋技术下的项目运营

（1）运营流程信息化建设。运营流程是项目管理的重要要素之一。对于大型国际机场的货运站，共享货运信息是一个相对必要的发展趋势，将货代协同管理信息、货物收发、储存和配送，以及机场货物进出港查询信息等与各货主公示，都将提升机场货运站的运营质量。运营流程信息化科目包括询盘、订舱并准备报关资料、货物入仓、确认货物入仓、补料、报关、打板、入仓、出提单、空运、目的机场报关、出仓、配送和完成。通过流程信息化的建立，货运管理人员及时将适用于相关航班的货品进行装配和拉卸的有关动态信息进行公布，货运站的管理人员、货主和代理人都可以随时查询并掌握货物进出港的各种动态信息，还可以及时与机场的货运管理人员进行了交流，共同营造一个公开透明的机场货运管理环境，提高大型国际机场货运站的服务管理质量。

（2）基于物联网的项目运营。物联网，即万物相连的互联网，虽然其核心和基础仍然是互联网，但其用户端已延伸和扩展到了任何物品，并在物品之间进行信息交换。物联网作为新兴技术之一，为智慧城市的建设注入了更多的创新解决方案。借助物联网，项目运营者可以将影响项目的各类因素纳入统一的管理体系中，高效、及时且全面地开展各项工作，包括项目材料的收纳统计、出入车辆的信息采集和高危工序的安全管控等，从而将项目管理由点及面地铺展开来。基于物联网，将机场类大型项目打造成智慧工地，不仅可以实现全过程实时监督跟踪，包括对物资进行统一编码、对各个运输环节进行终端扫描、对相关节点进行管理控制等，还可以在平台上进行实时信息更新，将项目管理落到实处，达到数据集成共享的目的。

3 结 语

随着国内外电商的快速崛起和市场对航空运输需求的迅速增长，市场对航空货运也提出了更高的要求，机场货运站应该与时俱进。BIM 这项新兴理念与技术的出现，不仅为机场货运站的建设提供了全新的思路和方法，而且为我国机场的发展提供了强有力的创新支撑。BIM 技术在实施机场货运站项目过程中的应用，提升了航空物流的服务品质，对实现经济结构转型升级、加快推进民航强国建设具有重要意义。