大型机场 GTC施工项目管理中的技术创新与智慧建造

李鹏 卢喜成 刘亮 王彬

[摘要]针对成都天府国际机场综合换乘中心 GTC工程的特点、难点，以"科技创新、智慧建造"为核心，通过科技攻关技术创新、智慧建造高效管理，实现工程完美履约。工程建设过程积极推广应用新技术，并利用了数字化管理的创新管理方式，圆满实现了工期节点目标，确保施工质量及安全，取得了良好的经济效益和社会效益。

[关键词]成都天府国际机场;科技创新;智慧建造;高效建造

[中图分类号] TU712.1[文献标志码] A

对于大型复杂施工项目，技术创新、管理创新是提升项目管理水平的关键所在。成都天府国际机场综合换乘中心 GTC工程建设全过程中，坚持技术创新与智慧建造，在有效解决工程施工技术与项目管理重难点中提升项目管理水平，实现项目管理目标。

1项目管理背景

1.1工程项目概况

成都天府国际机场是国家"十三五"规划中要建设的我国最大的民用运输枢纽机场项目，定位为国家级国际航空枢纽、丝绸之路经济带中等级最高的航空港。天府国际机场航站区综合换乘中心 GTC是天府机场空中到地下立体交通体系的纽带，为进出航站楼的旅客提供交通换乘服务，实现高铁、地铁、民航、大巴等多种交通方式无缝换乘。

成都天府国际机场航站区 GTC标段总建筑面积约50万 m，合同额31.15亿元，主要包括综合换乘中心（ GTC南、北区）、T1停车楼、T2停车楼、PRT智能小车工程、高铁成自线天府机场站土建预留工程、地铁13号线、18号线机场站土建工程、捷运系统 APM土建工程、综合管廊、航站区陆侧总图道路工程等多项子单位工程。

1.2项目管理难点、特点

成都天府国际机场工程为国家重点工程，社会影响力巨大，建筑结构复杂、工期紧、标准高，将成都天府国际机场建设成"国际一流、国内领先"的人文、智慧、绿色、平安机场，优质高效完成建设任务是项目管理重点。

1.2.1工程建设规模大，施工组织难度大

本工程总建筑面积约50万 m2，标段内超大平面多个单体工程同时组织施工，工期仅3年半时间，同时本工程主材钢筋18万t、混凝土120万m3，周转材料等需求量大，物资供应及时与否对整个工期的影响极大;施工组织难度极大，需要借助智慧建造手段得以解决。

1.2.2受相邻标段施工影响大，场地交通受限

本标段四周与其他标段紧邻，场地道路受限，同时与其他标段存在施工场地及作业面相互多次移交、反移交，与相邻标段间的管理协调、协同施工是项目管理团队面对的巨大挑战。

1.2.3建筑复杂，施工技术难度大

本工程由多个单体结构相互叠层、纵横交错，结构复杂，多为"大截面、大跨度、重荷载、超长"混凝土结构;工程地层条件复杂，需采用控制爆破技术辅助开挖;同时有亚洲首条 PRT桥梁、大面积内置钢网箱芯模空心楼盖、大跨度屋盖钢结构安装、高大空间复杂曲面造型吊顶等多项难题，需要通过技术创新、科技攻关得以解决。

1.2.4质量安全、绿色施工管理标准高

工程质量目标确保"中国建设工程鲁班奖"和"中国钢结构金奖"，安全绿色施工目标为"住建部绿色施工科技示范工程"和"全国建设工程项目施工安全生产标准化工地";目标的实现须借助技术创新、管理创新引领，科学组织、精心施工、高效智慧建造圆满完成工程建设各项目标要求。

2项目管理分析、策划

2.1管理问题分析

项目管理问题主要围绕工程特点、重难点分析得出，针对工程建设意义大、社会关注度高、工期紧张、施工组织难度大、施工技术复杂、质量安全标准高等管理难点，经分析，本工程项目管理问题主要贯穿于工期、质量、安全和成本等方面。要解决这些管理问题，必须针对问题作出管理目标策划并实施。

2.2管理目标策划

项目部紧紧围绕工程重点和难点，从科技攻关、施工组织、质量创优、安全管理、绿色施工各方面进行目标策划，对项目管理全面分析和细化分解，并加强落实和实施：

（1）工期目标：合同总工期1187日历天，确保各项工期节点，顺利完成竣工验收。

（2）质量目标：质量验收合格率100%，创中国建设工程鲁班奖和中国钢结构金奖。

（3）科研目标：四川省建筑业新技术应用示范工程、住建部绿色施工科技示范工程。

（4）安全文明施工目标：全国建设工程项目施工安全生产标准化工地。

（5）绿色施工目標：四川省建筑业绿色施工示范工程。

3关键管理举措

3.1科技攻关技术创新

工程建设规模大，多单体纵横交错，体系复杂，施工难度大，项目必须扩展思路，大胆而又有计划创新和应用新技术、新设备、新工艺和新材料等，以科技为先导，靠技术创新助力施工攻坚。本工程推广应用了住建部"建筑业10项新技术中的10大项41子项"，较好地完成了"大跨度连续高拱结构超厚顶板模架技术""超长线性递推流水施工技术"等创新技术攻关;形成了"大跨度连续拱形结构施工关键技术研究与应用"、"复杂地层超长综合型深基坑施工技术"等关键技术，并总结形成了"钢网箱现浇混凝土空心楼盖体系施工工法"、"大跨度连续拱形结构模架体系施工工法"等多项省级工法。依靠工艺创新、技术创新、管理创新解决了施工中遇到的一项项实际难题，保证了工程施工顺利开展，提高了工程质量，加快了施工工期。

3.1.1 GTC结构施工关键技术

3.1.1.1大跨度连续拱形模架施工技术

针对大铁五连拱段拱形顶板，曲率大、拱高且板厚较厚的特点，创新设计并应用了单杆承载力高、架体稳定性好的新型 DURAI0K加强型碗扣体系;主龙骨采可拼接薄壁冷弯双 C型钢，实现采用不同长度模数以直代曲组合成不同曲率的弧;大里程高拱结构创造性设计成可拼接拱形析架体系，即采用可调斜支撑作为腹杆，可拼接薄壁冷弯双 C型钢作为上下弦杆组成析架体系，拱顶外侧则选用了 DP180悬臂支撑工具式外侧模架体，满足了大曲率高拱结构超厚顶板的模架设计要求。选用的 DURAI0K加强型碗扣脚手架支撑体系通过其自有的竖向斜杆、带碗顶托、可旋转底座等措施，提高了架体的承载力和稳定性;采用可拼接薄壁冷弯双 C型钢组成的拱形析架和 DP180悬臂支撑工具式外侧模架体，保证了大曲率高拱结构超厚顶板的碎顺利施工;混凝土成型质量较好，模架设计经济合理，经过实际验证取得了较好效果。依托本课题，已获"一种多拱形闭合结构的施工方法"发明专利1项。总结四川省省级工法"大跨度连续拱形结构模架体系施工工法"1项。

3.1.1.2超长线性结构递推流水技术

优化大铁跳仓施工工艺为顺序递推流水施工。大铁原设计跳仓施工，并设置后浇带;平均每40 m左右设置一条垂直于线路方向0.8 m宽的后浇带，同时横向施工缝间距不宜大于16 m。按规范要求，有后浇带时在不少于42天后进行后浇带封闭。本工程工期紧，如何缩短相邻两仓的施工间隔时间，同时可取消后浇带，使其上部航站区结构提前插入施工，是大铁结构施工面临的难题。通过优化混凝土配比，并添加镁质高性能膨胀抗裂剂，控制浇筑后混凝土残余应变，并经专家论证、设计认可，使得相邻两仓混凝土施工间隔时间降为7天，取消后浇带，从而实现顺序递推流水施工。递推流水施工方法因减少了相邻两仓混凝土浇筑间隔时间，大大缩短了施工工期，给航站区整体施工工期节约45天以上，提高了施工工效，大大降低了工程租转材料成本。

3.1.1.3钢筋密集区域复杂节点优化及浇筑方式的研究

通过对大铁钢筋密集区域复杂节点优化及浇筑方式的研究，优化了拱形结构梁板闭合箍筋，将嵌套式闭合箍筋优化为单肢箍构造，提高了钢筋绑扎施工效率，同时节省钢筋，加快了工程施工进度。通过密集钢筋处浇筑方式的研究，提出了采用自密实混凝土与普通混凝土相结合的施工方式，同时优化2种混凝土的配合比;有效保证了混凝土施工质量，无蜂窝、麻面、露筋等现象。

3.1.1.4密肋空心楼盖钢网箱内置芯模施工技术

针对 GTC停车楼空心密肋楼盖的结构特点，通过对多种芯模材料的研究、试验对比，采用了一种装配式钢网箱内置芯模新型材料，钢网箱内置芯模创造性地解决了市场上同类产品在拆模后的底部漏浆现象，做到了柱梁，肋梁，下翼缘板整体现浇一次成型工艺技术。本工程共采用9.5万个不同规格的钢网箱内置芯模，楼盖混凝土成型质量良好，底板无不平整、错台、裂缝及色差等缺陷，减少了后期装饰修补的工作量;鋼网箱内置芯模自重轻，运输及安装便捷，降低人工及机械成本。现已总结四川省省级工法"钢网箱现浇混凝土空心楼盖体系施工方法"1项，具有良好的推广价值。

3.1.1.5 PRT智能小车钢桥梁综合安装技术

成都天府国际机场为亚洲首座拥有 PRT的机场，通过对全长1500 m的 PRT钢结构轨道桥梁结构的分析并根据其结构特点合理拆分，进行分段加工制造、现场组装;同时根据现场实际不同吊装空间实施不同的吊装方案，保证了钢桥在施工工程中的安全性及安装精度要求，确保了PRT钢箱梁施工的顺利实施，安装质量及允许偏差符合规范及智能小车工程相关要求。项目总结了"一种用于 PRT的钢结构箱梁桥分叉段桥结构""一种用于 PRT的钢结构箱梁桥钢盖梁"及"一种用于 PRT的钢结构箱梁桥结构"等3项专利技术。

3.1.1.6多单体超大平面施工组织技术

针对多个单体、超大平面的特点，通过时间上、空间上划分不同施工阶段、划分不同施工区段，合理安排工序，并采用基于 BIM的数字化管控技术对现场工况进行模拟、管控，形成多单体超大平面混凝土结构动态高效施工组织技术，从而保证了施工组织有序推进，为同类别工程提供借鉴。

3.1.2复杂地层超长综合型深基坑关键施工技术

3.1.2.1复杂岩层下梯段爆破及预裂光面防扰动爆破技术

本工程地处我国西南地区，其地质条件特别复杂，存在较多岩层，主要为中风化砂岩、泥岩，强度高;作为整座航站楼的中心部位，其结构形式多样化，基坑较深，是整个航站区施工最复杂的标段，土石方量约为350万 m3，在前期施工中采用的方式为大型岩石臂机械进行破碎施工辅助开挖，但此种施工工效较低。针对复杂岩层的特点，施工中创新采用了梯段爆破及预裂光面防扰动爆破技术辅助开挖，使用了高精度的塑料导爆管雷管，采用逐孔起爆技术，降低单响起爆药量。在边坡和基桩部位，采用预裂爆破、空孔减震及分层装药相结合的爆破技术，并使用爆破监测仪器，完善每次起爆药量，使爆破振动速度在其安全允许范围内，保障了边坡围岩的稳定及基桩的安全。由于地质多变，大块率较高，经过不断实践，采用深孔与浅孔相结合的布孔方式，降低了爆破的大块率，提高了挖装速度，并使爆破效果达到理想的目标。

3.1.2.2绿色可回收装配式深基坑支护技术

原设计大铁基坑支护为排桩支护，围护桩在复杂岩层下成孔时间长，钻进困难。为提高工效，并响应绿色环保要求，研究并应用了绿色可回收装配式 GRF基坑支护技术，取代传统排桩支护。该技术依托于高分子复合材料组成的多层加筋绿色环保（可回收）新型支护面层及配套连接构件，在传统土钉墙支护机理的基础上，通过微颗粒防护层、防水层、高分子面层、加筋面层组成的复合面层代替喷混面层，通过连接构件将锚钉连接成整体。该技术保持土钉墙支护安全及设计机理的同时，兼具轻质、高强、绿色、环保、可回收、经济等特点，是一种可取代传统土钉墙及其它喷锚支护的新型绿色装配式土钉墙支护结构。大铁、地铁超长线性基坑绿色可回收装配式支护技术在成都天府国际机场成功应用，保证了大铁、地铁等基坑工程安全，施工顺利进行，并取得了较好的环保效益和经济效益;总结形成专利2项，省级工法1项。

3.1.2.3跨越超大基坑架设钢索挂电缆及水管施工技术

考虑到施工现场场地占地面积较大，工程体量大，作业点分散等特点，临水临电供给范围广、布置线路长，依据"安全可靠、方便施工、经济适用"的原则，特研发一种跨越超大基坑可架设电缆及水管的系统，该系统依托于专门设计的钢管承重支架及钢索，满足跨越基坑架设临水临电管线，可取代传统直埋临水临电管线施工。通过一种跨越超大基坑架设钢索装置的研发，有效实现了电缆及水管通过钢索跨越80 m宽 APM深基坑，避免了各种管线对基坑的绕行，大大节约成本。该项技术取得专利1项，形成省级工法1项。

3.1.2.4预拌流态固化土基槽填筑施工技术

针对成都天府国际机场 GTC标段基坑肥槽回填工程具有工作面狭小、回填要求较高、工期紧等特点，经多方论证，对肥槽宽度小于2.5 m 的区域采用新型材料预拌流态固化土进行回填以解决受限空间的填筑难题。回填固化土28天设计强度达到0.8 MPa，利用固化土密实性好、强度高、流动性强、抗渗性能好、压缩性低的特点，改善基槽回填的不均匀性。大面积、大规模预拌流态固化土生产、施工一体化综合应用工法是利用基坑开挖后或者废弃的地基土、渣土或尾矿等材料，将骨料分离后的土在工程现场封闭的搅拌机内掺入一定比例的流化剂、固化剂和工程循环水之后，形成强度在0.5-10 MPa范围内可调整、坍落度在180-200 mm的流动性好可泵送和自密实的回填材料;经过现场机械泵送和物理自流等方式将回填材料用于大面积或复杂部位的基础回填施工。成都天府机场是四川地区首个应用预拌流态固化土填筑技术的项目，使用该工艺代替传统土方回填工艺，施工便捷，易于保证质量。本技术适用于施工空间狭窄或结构复杂以及异形结构、工期短、质量要求高和环境保护要求高等基础的回填施工;且已联合设计院等单位编制了四川省预拌流态固化土填筑技术地方标准，具有良好推广价值和技术基础。

3.1.2.5深基坑内大体积可旋转式混凝土输送装置的研发应用

大铁底板厚、混凝土方量大且基坑深的特点，设计并应用了大体积、低缓冲混凝土输送装置，利用基坑高差，采用大口径可旋转工具式混凝土输送溜管，进行混凝土在基坑内的水平及垂直运输。该输送装置相对于传统溜管，通过在管道内设置缓冲板、增设软连接等多种措施的改进，提高了其使用效率和寿命，平均每1 h 浇筑方量达200 m3。该技术具有可连续型，拆卸安装便捷，浇筑面积大等特点，本技术在输料料斗上设置软连接的连接形式，有效避免了因混凝土冲击力大造成的影响，且可以使主输料管路进行摇摆，有效扩大了混凝土的浇筑面积，使流水段混凝土浇筑加快。该工具式输送装置易于拆卸安装，重复利用高，安装便捷，低造价，无油耗，耐久性强，周转次数高。该深基坑内大体积可旋转式混凝土输送装置已取得专利1项。

3.2智慧建造管理创新

3.2.1基于 BIM 的数字化项目管理平台的研发与应用

本项目开发并应用拥有自主知识产权的基于 BIM 的智慧工地管理平台，可通过手机端、Web 端、PC端实现对工程质量、安全、进度、BIM、人机料等集成管理，实现施工组织管理高效化、精细化、智能化。

（1）本工程应用智建平台对现场质量安全问题进行管控，分析质量安全问题发生的高频工作及不同建设周期对应的质量安全隐患风险点，在轻量化 BIM模型中对质量安全風险点进行评估呈现，并出具质量安全风险评估报告，辅助项目管理人员规避质量安全隐患。

（2）本工程构建了一套 BIM模型与智慧建造管理平台双向同步数据，将进度数据与 BIM模型进行深度挂接，可以实时而直观地了解到工程中的现场情况。从而实现基于现场实际情况进行的工序模拟与施工复盘。通过对 BIM模型进行轻量化，开发桌面 Web 端、AP移动端，通过点选某一具体构件即可显示该构件的名称、编号、施工进度情况等一系列基础信息，用不同颜色实时显示实现对计划进度与实际进度的对比分析及自动预警。

（3）本工程通过物联网采集施工现场信息，辅以 BIM技术，实现信息数据传输智慧建造管理平台，进行了相关智能监测管理。主要应用有：①采用人脸识别、车辆识别系统对现场人员及车辆进行智能管理;②对现场31台塔吊安装塔吊监测设备，与项目管理平台关联，实现大型机械设备的安全监测管理;③在线实时监测扬尘、PM值、风速、风力、噪声，对施工现场进行环保智能监测管理;④对深基坑变形监测、高大模架变形监测等于项目管理平台关联。

（4）针对 GTC北区屋盖钢结构研究基于 BIM模型与物联网结合的钢结构预制装配技术，将 BIM模型、二维码、物联网传感器等融合，专门开发 PC端、AP移动端，实现利用物联网技术进行分类、统计、分析、处理，实现在 BIM模型里面显示构件状态。

3.2.2基于 BIM 的深化设计及方案模拟

（1）利用 BIM技术对机电进行管线综合，利用 VR技术

进行漫游提前发现存在的碰撞问题，减少返工。利用管综 BIM模型直接导出施工图纸，指导现场施工。施工过程中对施工图模型进行信息补充、更新和完善，施工人员可以随时查看施工模型和施工工艺，实现施工现场信息高效传递和实时共享。

（2）利用 BIM对旅客过道等人员流动较大的区域以及吊顶较低处进行净高分析，提前发现净高达不到使用功能等问题。在保证图纸要求的前提下，通过净高优化提高空间利用率，减少返工。

（3）在本工程复杂深基坑施工、大铁密集区域钢筋节点优化、GTC北区屋面钢结构安装、大铁连续拱形结构模架施工、PRT钢结构吊装方案等方案选型、模拟、优化过程中，充分利用了基于 BIM 的精细化模型数据，取得了较好的应用效果。

3.2.3基于 BIM 的创新设备与新技术辅助数字化管理

（1）在施工阶段利用无人机采集现场施工进度数据，根据 BIM模型提交形象进度报告，通过对施工现场进行对比，更好地把控现场实际进度，分析滞后原因，合理协调后续工作开展，确保工期进度。

（2）采用了 BIM+"放样机器人"技术，将 BIM模型中的数据直接转化为现场的精准点位，利用放样机器人自动化特别强、精度特别高功能，自动对准、自动放养，大大提高工作效率;用三维激光扫描仪进行数据采集并进行逆向建模，通过逆向建模与原有模型进行对比、寻找误差，实时调整模型确保模型与现场一致。

（3）利用倾斜摄影对场区内的地形进行三维扫描，形成点云模型，生成实际地形。实际地形与 BIM进行模型结合实现虚实合一，大大便捷了施工现场管理;利用无人机720。全景摄像收集现场信息实时输人 BIM+数字化平台，完成虚拟和现实的融合。

（4）基于 BIM+AR增强现实交底，可以多人同时体验方案、样板交底;对样板及复杂工序提前感知，质量管理更为立体有效;通过建立这种虚拟样板使项目大大节约了做实体样板的时间、费用节约了项目成本。

基于 BIM的数字化管理在成都天府机场应用范围广，从深化设计到质量、安全、绿色施工、物料管理多维度，充分利用先进的互联网技术、物联网技术、BIM技术构建成了智能化信息管理系统，并取得软件著作权，将项目管理流程和先进技术融合，实现了数字化、信息化深度融合应用，大大提高了项目管理水平。

4管理效果评价

成都天府国际机场 GTC项目通过科技创新，智慧建造，精细管理，对项目实施各个阶段进行了充分有效的管理提升，成功达到了预定管理目标，管理成效显著。

（1）工期目标如期完成：工程于2017年12月25日开工，克服疫情、特大暴雨等不利因素影响，圆满完成了各工期节点要求，于2021年3月25日竣工验收，总工期39个月，实现了2021年6月27日天府机场通航，向建党百年献礼。与国内同类工程相比，工期大大缩短。

（2）项目先后通过全国建设工程项目施工安全生产标准化工地、中国钢结构金奖、住建部绿色施工科技示范工程、四川省建筑业新技术应用示范工程、四川省建筑业绿色施工示范工程等验收。项目质量创优、科技攻关、绿色施工、安全管理的方面管理目标得以完美实现。

（3）工程作为国家重点工程，项目科技含量高、功能复杂、受社会各界关注程度高，通过技术创新、管理创新，无论在工程的功能、质量、安全、进度、效益等方面均达到了令人满意的效果。施工过程中使用多项新技术、新工艺，并结合节能、减排、降耗的施工技术全过程绿色施工，不仅节约了资源，降低了成本，而且取得良好经济效益和社会效益。

5结束语

随着科技的进步和建筑业日新月异的发展，大型复杂工程施工项目的管理势必越来越依赖技术创新和智慧建造。成都天府国际机场 GTC工程建设过程中，通过技术创新与智慧建造的深层结合，攻克施工难题，提升项目管理水平，实现了工程完美履约，助力成都天府机场"神鸟"展翅高飞，赢得了广泛的社会好评，为大型机场 GTC项目等同类工程管理起到了借鉴作用。