BIM 技术在杭州机场三期项目施工中的应用

吕君毅

（杭州萧山国际机场有限公司，浙江杭州）

BIM（建筑信息模型）技术是建筑信息化发展下的产物，以大数据、云计算等信息技术为基础，将工程项目的设计、施工、运营等各种信息加以整合，向管理人员提供全面的、实时的项目信息。由于BIM技术具有可视化、模拟行等特点，因此在施工管理方面有着独特的应用优势。目前常用的BIM 应用软件有Revit、3DMax、Synchro、InfreWorks360 等若干种，在施工的不同阶段选择并熟练运用BIM软件，能够显著提高工作效率，同时也成为施工管理人员必备的技能之一。

1 工程概况

浙江省杭州市萧山机场三期工程于2018 年启动建设，是浙江省推进“大通道建设”十大标志项目之一、2022 年杭州亚运会重要基础配套项目，对打造区域枢纽机场、提升长三角机场群国际航空服务功能提供标杆性意义。本项目批复总投资270.74 亿，T4 航站楼建筑面积71.9 万平方米，工程与萧山机场地铁站、高铁站建设同步进行，完工投运以后可服务约9 000万人次的航运出行，杭州机场将成为集地铁、高铁、大巴、出租车等多种交通方式为一体化的机场综合交通中心。

2 项目施工中BIM 技术的应用

2.1 搭建BIM技术硬件平台

为实时获取工程现场的人员、物料、机械的配置情况以及施工进度，方便进行动态管理，本工程中使用无人机沿着规划路径在固定点进行拍摄。DJI L1 型无人机的部分参数见表1。

表1 DJI L1 无人机关键参数

在拍摄方法上采用了“缩时拍”技术，其原理是人为设定摄像机的拍摄频率，无人机搭载摄像机在飞行过程中对某一场景或某一物体，以特定频率自动进行长时间的连续拍摄，进而得到由若干张照片组成的连续画面，即缩时影片。同时，施工现场配备3 台DELL台式工作站的1 台DELL 移动工作站，以便于BIM技术在项目中的应用。

2.2 搭建BIM技术软件平台

本工程中使用到的BIM技术软件有多种类型，各专业的软件配置如表2 所示。

表2 软件配置

Autodesk Civil3D 可用于三维地形建模、土方计算、道路设计、管网设计。将前期无人机拍摄所得的电子地形图以及其他勘察资料等输入到该软件中，可以自动生成曲面，配合地质资料创建出地貌模型[1]。在该模型上开展土方量计算、道路设计、管网规划。Autodesk Revit 可用于施工场地的动态布置、可视化划分，以及各类构件的参数化建模和进行碰撞检测。除此之外，像InfreWorks360、3Dmax 等软件，在虚拟漫游、动画渲染等方面也有特殊应用，进一步提高了BIM技术在工程项目设计与施工等方面的应用价值。为了实现信息共享，要求本工程中所用软件要支持rvt、dwg、nwd 等多种格式的数据，提高兼容性。

2.3 项目施工中BIM实施流程

本工程中BIM技术的实施流程大体如下：首先按照上文要求准备好配套的软硬件设施，并同步做好人员配置、技术培训，确保BIM技术的熟练运用。完成各项准备工作后，参考勘察资料、设计图纸等信息，确定工程施工各个阶段应用到的BIM技术，例如在土石方开挖阶段主要应用Revit，在钢结构搭建环节主要应用Tekla 等。然后利用这些BIM软件构建模型，并进行4D 施工模拟，为现场施工的顺利进行提供指导。在施工期间，使用钉钉、Fuzor、Autodesk Navisworks 等信息交互应用软件，实时采集施工现场的进度信息、质量信息、造价信息等，让现场施工管理得以动态化、可视化呈现，实现工程施工的远程管理。最后收集工程施工资料并提交成果。整个流程如图1 所示。

图1 BIM 技术实施流程

2.4 项目施工中BIM技术的具体应用

2.4.1 深化设计

施工阶段基于BIM 模型的深化设计能够进一步验证前期设计成果的科学性与可行性，对减少施工过程中的设计变更有积极帮助。基于BIM的深化设计流程如下：

（1） 将无人机三维地形扫描获取的点坐标、电子地形图，输入到Civil3D 软件中，自动生成地形曲面。

（2） 将新生成的曲面与原始地形曲面相结合，得到土方施工图，对施工现场的地块进行划分。在三维模型上标记出土方平衡线，参照土方平衡线可以让地块的挖填方净值达到最小，保证了土方开挖方案的经济性。在此基础上结合土方开挖方案合理配置机械设备，降低机械设备的闲置率。

（3） 使用Revit 软件建立放坡模型，结合现场施工的具体要求在该模型上创建若干个放坡横断面，为施工管理提供依据。

（4） 对于该工程中的暖通部分、消防部分、给排水部分等，可以使用Revit 软件中MEP 库的模型素材，实现建筑模型的快速创建[2]。MEP 库中可用于机场快速干道桥梁工程的模型素材如图2 所示。

图2 MEP 库中的基本素材

2.4.2 施工方案可视化模拟

可视化是BIM技术的特点之一，基于BIM 技术的施工方案可视化能够让施工管理人员直观、实时地掌握现场施工情况，有助于提高管理效率和保证工程质量。在机场土石方工程中，按照既定的命名规则对每个分区、分段、分层进行命名，保证每个区块的唯一性。区块作为BIM模型的最小单位，其尺寸为10 m×10 m×5 m，划分后以“xx 区-xx 段--xx 层-xx 块”进行表示。机场土建、机电等专业的BIM 模型均使用Revit 软件进行设计，利用Revit 的参数化构件设计功能，除了可以得到机场建（构）筑物的三维模型，还能针对每一个具体的模型自动生成平面、立面、剖面等施工图。同时，这些不同类型的施工图之间具有很强的关联性，可以做到“一处调整，处处修改”，提高了施工方案的可行性[3]。完成BIM 模型的建模后，使用InfraWorks360 软件进行可视化模拟和交互式漫游，可视化模拟效果如图3 所示。

图3 可视化模拟效果

在可视化模拟场景中，施工管理人员可以自动切换第一人称视角或第三人称视角，然后通过拖动鼠标或者控制键盘等方式，在可视化模拟场景中移动，从而对施工方案有一个更加直观、立体的认识。一方面能够为后续的施工管理提供依据，另一方面也能及时发现施工方案中存在的不足，方便有针对性的改正，对提高施工质量有积极帮助。

2.4.3 施工现场管理

将BIM技术应用到工程项目的施工管理中，可以进一步提升管理信息化水平。在本工程中，施工管理人员需要在手机或平板上安装BIM系统客户端，将施工现场的实况信息拍摄并上传至客户端，以便于实现对现场施工的动态监管。同时，BIM系统将前端采集、上传的信息与BIM模型相关联，对比施工情况与施工方案是否存在差异，如果有说明施工存在质量缺陷。BIM系统自动定位缺陷位置，然后将信息再次反馈至客户端。施工管理人员根据客户端提供信息，查找相应位置并确认缺陷，及时采取改进措施，确保质量缺陷得以消除[4]。

例如，在本工程中使用Cibil3D 软件生成地形曲面后，开展了高程和坡度分析。根据分析结果，施工管理人员认识到该地区地址类型以膨胀土为主，遇到降雨后容易发生滑坡现象。根据这一信息，指导施工人员在坡度较陡处提前修筑了临时挡土墙，避免滑坡对施工现场的人员、机械等造成危害。同样的，本工程中使用Navisworks 软件进行场地规划，指导物料与机具进行合理放置，不仅节约了场地空间，而且缩短了物料的运输距离、降低了物料的运输成本，为施工成本管理提供了有益帮助。

2.4.4 施工进度模拟

本工程的工程量较大、建设周期较长，对进度管理提出了较高的要求。将BIM技术应用到施工进度管理中，将实际进度与计划进度做对比，在BIM 模型上用不同的颜色显示进度正常、提前、滞后，让施工管理人员能够一目了然的掌握工程进度[5]。本工程中首先使用Civil3D 软件和Revit 软件进行工程建模，然后将建立的模型导入Infraworks360 中进行施工进度模拟，流程如图4 所示。

图4 基于BIM 的施工进度管理流程

在BIM技术的帮助下，施工管理人员能够精准控制每月、每周、每天的施工进度，保证了整个施工周期内未发生进度迟滞问题，为合理配置资源、降低施工风险和控制施工成本创造了有利条件。

3 结论

信息技术与施工管理的融合，能够显著提升工程建设质量和施工单位的经济效益。将BIM技术应用到项目施工中，一方面能够利用BIM系统强大的信息处理能力和资源整合能力，将施工现场的实施状况反映到了三维建筑模型中；另一方面又能充分发挥BIM技术在三维深化设计、可视化进度模拟等方面的应用价值，减少了设计变更，让施工能够按照计划有序开展，从源头上降低了质量瑕疵。