BIM技术在机场市政施工管理中的应用

摘 要：随着国家政策对智能建造的推动，BIM技术作为智能建造体系中最成熟的一部分，已经于众多项目中证明其在施工管理中的应用价值。广州白云机场T3第二航站区市政配套工程包含第二航站区室外工程及路侧市政交通系统，共计7.9 km主进场城市道路1条、回场匝道桥1座、进场隧道5条，在建设过程中存在进场协调难、交叉作业复杂、施工盲点多和进度管控滞后等问题。通过BIM技术在机场市政施工中的应用，发挥BIM技术的模拟性、可视性、协调性等方面的优势，提高施工效率，推进高质量工程建造，对以后的同类型市政项目有参考和借鉴意义。

关键词：BIM;市政工程;施工管理;机场;智能建造

中图分类号：TU17 文献标志码：A 文章编号：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”规划以后，我国相继提出了诸多明确大力扶持智能建造生态发展的政策。智能建造作为一种集成了智能化、工业化、数字化的先进建造理念，是改变传统建筑行业人工依赖大、环境污染多、资源浪费严重、管理问题复杂和建造效率低等问题的突破点[1]。但目前我国智能建造整体尚处于进场的初级阶段，存在不同技术和应用点各自为战的现状。想要实现真正的智能建造，必须打通各个技术的数据输入和输出接口，而这注定是一个漫长的过程[2]。目前应用的最成熟的智能建造技术，还是BIM技术。

BIM，即Building Information Modeling，应用BIM技术主要指的是围绕建筑三维模型进行的设计和建造管理工作。在智能建造数据输入和输出接口统一前，其作为一种成熟的经过多年实践检验的技术，可以作为数据的信息载体，进行IFC标准格式的建筑信息读取和封装，可以将建筑的全部信息划分为语义信息、几何信息、属性信息和空间拓扑关系等在建筑的全生命周期建造中进行流转[3]。

1 工程概况

广州白云国际机场三期扩建工程第二航站区室外工程及路侧市政交通系统，包含一条总长约7.9 km的主进场城市道路、回场匝道桥一座，以及主进场路隧道、东侧辅助进场隧道、楼前下穿隧道、西往北匝道和北往西匝道5条隧道，主要包括了道路工程、桥梁工程、隧道工程、室外给排水和管线工程、隧道配套雨水泵站工程及电气工程等专业工程。机场市政工程建成效果图如图1所示。

2 机场市政工程施工存在的问题

2.1 各专业分包管理难度大

在整个施工计划中，各阶段时间内进场的各专业工程不同，且各个专业的施工项目内容繁多。随着工程进度推进的不同阶段特点会出现立体式分区段交叉作业[4]。对于复杂建筑如机场货运库，需要做好各专业协同建造，建立全新的信息化管理系统。在整个项目周期内，总承包单位肩负着总协调、总负责的职责，如何对工程的进度、质量、安全、成品保护和现场施工等进行综合管理，是一个重要的问题[5]。

2.2 各专业深化设计复杂

由于建筑立面的复杂变化，传统的深化设计方法实施起来难度很大，且设计精度不能满足工程实际施工的需要[6]，必须对该项目的设计图纸进行二次深化。但该项目深化设计专业多、覆盖面广，各系统的技术接口和连续控制复杂，且伴随着界面交叉复杂，需要强有力的设计管理团队统一管理，应用BIM技术等信息化手段辅助深化设计，先形体、后平面，在一个统一的平台上，土建、桥梁、机电、隧道和装饰等各专业协同设计[7]，以有效提高深化设计水平和质量。

2.3 安全文明施工标准高

广州市对现场施工的扬尘、建筑垃圾、项目建设工程中的碳计量都有一定的要求。同时该工程项目具有工程结构复杂、工程构件和建造材料多样、各专业穿插建造、建造面积大、设计标准高、毗邻飞行区和场地条件特殊等特点，可能会影响原有机场飞行区的正常工作进度，使项目工期与质量之间的平衡受到严重破坏，对项目进度、成本的管理产生不良影响。

3 BIM技术在机场市政项目施工中的具体应用

3.1 全方位施工模拟的进度管控

通过进行全方位的BIM施工模拟，可以形成机场项目各参与方协同化、集成化施工进度管理的局面，全方位实时地把控项目季度资源需求和供应商料机的供应情况，协调施工进度和资源供给的同步状况，提高项目管理水平[8]，如图2所示。

建设单位基于BIM技术的4D建造模拟优化施工方案将BIM模型与施工进度计划相关联，动态模拟建造过程，施工过程采用信息化手段采集施工生产数据进行监控，与施工计划执行情况校核，将通过BIM技术进行施工进度模拟测算得出的结果与实际进行的施工进度进行工程量和工程进度的双向对照监测，能得出在同等施工进度下的工程量完成标准评估和同等工程量完成下的施工进度评估，判断单次及总的设计变更对施工所需工期的影响，从而作为数字化清单根据赋能每次的施工任务调整[9]。

3.2 全方位施工模拟的成本管控

通过BIM技术在施工方案模拟中的深度应用，可以全方位实现对机场市政项目的成本管控机制，进行实时精准的造价预测、复核、分析，从而赋能参建方对于工程项目的高效成本管控。其关键技术在于通过将协同管理平台的造价模块与BIM模型进行挂钩，使得该模块可以实现在各个时间节点都可以实时地检索某一阶段施工需要的人、机、法、料和环等情况。例如，通过5D模拟的结果优化融资方案，降低总利息指数，控制项目实施周期以便更早回笼投资[10]。

在大型机场附属市政工程数字化营建的全生命周期过程中严格把控全场景数字化管理，基于BIM技术这一数字化工具，进行施工现场人员作业动态和智能建造设备调度状况的实时监控，并将后台得到的数据与施工方案进行对比，如图3所示。随后进行调度上的优化，实现人、机、法、料和环等施工要素的精益化控制，以基于BIM技术的工程进度模拟方案和现场监控数据为依据，对劳务人员进行自适应调度，从而达到现场施工人员的最优调配，减少人力资源的浪费，缓解因人口老龄化带来的劳动力减缺等问题[11]。

3.3 基于BIM的工程质量管控

BIM技术对于工程的质量管控，主要体现在形成了以BIM技术为框架的数字建造质量管理体系，实现工程质量管理在各个环节的深层渗透，从建造团队结构到各个施工人员的工作分配，从单位工程到检验批，实现工程质量管控的实质方案包含以下几点。

3.3.1 基于BIM的施工图会审

建筑行业传统的施工依据是二维设计图纸，但二维设计图纸由于时间或工程师自身水平的限制，往往本身存在许多问题，而施工图会审往往是解决这些问题最有效的方式之一。随着BIM技术的发展，通过在传统施工图会审的基础上结合BIM技术的逆向校审，是发现施工图纸设计问题，提高施工设计图纸纠偏效率的最佳手段，如图4所示。

该手段的具体工作流程为：将BIM模型与二维图纸对照和校检，如果发现二维图纸所承载的设计想法与BIM模型存在偏差，则需着重检查BIM模型的准确性。在保证BIM模型是正确的前提下，基于BIM技术进行各专业之间构件的碰撞检查，如图5所示，并出具问题报告，问题报告的一般形式为二维图纸配合模型及文字进行说明。通过将问题报告上传BIM数字资产管理平台，能实现项目各个参建方在设计层面的高效交流沟通，规避项目传统施工图会审的重复冗杂流程，业主和设计等单位对问题报告进行复核和设计修改后，智能建造团队可以迅速作出响应，从而进行BIM模型变更，并将轻量化后的模型通过数字资产管理平台进行交接，指导现场施工。

通过基于BIM的施工图会审制度，形成31份报告，发现并改正63余条模型问题，提交设计问题52条，进行的BIM模型深化，完成建筑结构近7万m2面积，共11套模型、超1.7万个构件的BIM模型深化工作。

3.3.2 基于BIM的材料质量管理

交付工程结构的质量与施工材料的质量息息相关，如何保证施工材料达到建筑结构所需的强度要求是一个传统难题[12]。BIM技术具有赋予构件基本属性并快速识别构件的优点，通过将施工材料的所有参数录入BIM模型，并进行复核，是实现进出场材料与设计吻合的有力保障，如图6所示。同时，也应检查进出场材料的合格报告、出厂清单、质检报告等资料是否满足现场要求，并同步将其扫描以JPG的形式录入BIM模型中所对应的构件。

3.3.3 基于BIM的设计变更

在施工过程中，若发生设计变更，则立即作出相关响应，修改原设计的BIM模型并进行检查，针对修改后的内容重新制定相关施工实施方案并执行报批程序，同时为后面的工程量变更及运营维护等相关工作打下基础[13]。

3.3.4 基于BIM的三维交底

BIM模型本身就是一个规模巨大的建筑信息数据库，具有能快速读取模型中每个构件的详细建筑信息属性的特点，让参建方的所有建造人员从源头清楚实际项目中每个构件的种类、尺寸和在建造过程中所起到的作用，同时与施工方案和施工成本、进度计划相匹配，基于多终端数字可视技术交底的形式，对所有参建方的建造人员进行施工过程中每个工艺流程的细致讲解，是实现参建方每个员工在施工前就做到“心中有数”的有力保障[14]，如图7所示。

3.3.5 基于BIM技术的施工过程跟踪

施工员需要在建筑的全生命营建周期内对每道工艺流程进行实时跟踪。基于BIM技术的施工过程跟踪的实现方式有赖于通过轻量化引擎在小型便携移动终端设备上快速浏览BIM模型剖面和构件信息的方式，随时随地进行建造作业节点的详细属性和对应施工规范和工艺标准，从而保证现场施工完全按照施工方案和二维交底图纸进行，现场施工所用的材料和构件完全满足施工的安全性和结构性要求。如果出现有不符合要求的施工环节，则立即追根溯源，并根据施工方案进行整改，并将其整个过程通过JPG格式进行反馈，并由智能建造组将出现问题的原因、责任人、整改方案和复核人员等信息形成清单并录入BIM模型中相对应的构件[15]。

3.3.6 基于BIM技术的质量验收及检查

基于BIM技术的质量验收及检查的关键在于落实检查验收制度，来保障工程项目的每一个施工环节都严密根据相关要求和规范进行查检验收，通过建筑信息模型巨大的数据库，将该任务复杂繁多的查验工作进行解耦，并落实到底，将BIM模型与其相对应的规范和技术标准相关联，简化传统检查验收中需要带上施工图纸、规范及技术标准等诸多资料的麻烦，仅仅带上便携的小型移动终端即可开展检查验收工作，如图8所示。

4 结束语

通过BIM技术在广州白云国际机场扩建市政工程施工中的深度应用，使得该项目在传统的市政工程建造方式上得到了转型和升级，由粗放式的施工建造转变为绿色、智能、工业化建造，缩短了建造工期，减少了对传统人力劳作的依赖，N0qdnsttpl0WVjjVsB+h27TCQuDAHQQ8/nd422GUJCw=实现了工程的精细化、可控化、智能化建造。

智能建造作为一种全新的建造理念，是建筑行业未来转型发展的必定方向。然而，智能建造的发展不能一味地靠不断融合物联网、云计算、光学扫描等先进技术来进行，更重要的是在实际建造过程中不断去推动BIM技术作为信息载体在建造和运营全过程中进行流转，制定智能建造各项技术依靠BIM模型作为共通数据的标准，这样才能将各项技术串联起来，减少智能建造的研发成本，提质增效，从而更好地赋能建筑行业高质健康的发展。

参考文献：

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第一作者简介：高天宝（1991-），男，工程师，全国一级建造师。研究方向为市政工程管理、BIM技术、智慧工地等。