民航機場場道工程施工階段BIM技術LOD研究

田家恒

(四川省場道工程有限公司, 四川成都 610036)

1 前言

1.1 LOD來源

LOD是Levels of Detail的簡稱，由游戲設計行業最先提出，意為多細節層次，旨在按不同距離來顯示不同精度的模型，是一種既能提升游戲運行性能又能兼顧近處模型質量的思想。

1.2 BIM技術中的LOD

BIM技術可廣泛應用于建筑工程、鐵路工程、公路工程、港口工程、水利水電工程等工程建設領域。對某一具體的工程而言，又可在其全生命期內的各階段(規劃、勘察、設計、施工、運維、拆除)應用[1]。

BIM技術中的LOD借鑒了游戲設計行業中的LOD思想，在其基礎上進行改良與擴展。其主要目的是根據工程不同階段來劃分施工模型的幾何信息與非幾何數據。其中，BIM模型深度等級可按需要選擇專業BIM模型深度等級進行組合[2]。

1.3 LOD劃分的意義

LOD的劃分與工程不同階段的工作內容相關。工程階段主要分為：立項階段、設計階段、施工階段，運維階段。本文主要對施工階段LOD劃分進行深入討論。

LOD劃分的意義主要在于明確每個階段BIM模型的精度和構件的相關信息。其意義好比是施工規范對施工的指導意義。科學合理的LOD劃分是進行BIM管理的重中之重。

2 民航機場場道工程

2.1 場道工程簡介

民航機場主要包括：航站區、飛行區、附屬設施區，其中飛行區主要包括供飛機起飛、著陸、滑行和停放使用的場地，包括跑道、升降帶、跑道端安全區、滑行道、機坪以及機場周邊對障礙物有限制要求的區域[3]。場道工程主要包括跑道系統、滑行道系統、機坪系統的建設。

2.2 場道工程主要施工內容

民航機場場道工程主要施工內容包括：土石方與地基處理工程、邊坡防護及支擋工程、道面工程、路面工程、排水工程、橋梁工程、涵隧工程、消防管網工程、圍界工程等[5]。

2.3 場道工程施工特點

2.3.1 作業面大

目前國內小型機場如3C級機場飛行區面積能達到40×104m2以上，而大型機場如4F級機場飛行區面積能達到200×104m2以上。

2.3.2 地下管線多

場區內的排水系統、助航燈光系統、通信系統通常鋪設在道面結構層中，供水、供油管道等系統通常埋設于道面結構層下方。

2.3.3 各專業協調難度大

由于場道工程施工過程中涉及的專業較多，且各專業施工插入點各不相同，也就造成了交叉作業區各專業協調難度大的局面。

2.4 場道工程主要施工流程

場道工程按照由下至上的總體思路進行施工，前期以土(石)方及地基處理為主，之后進行深層地下管線施工、道面基層施工、淺層地下管線施工、道面結構層施工、助航燈光及電力設施安裝調試以及附屬工程施工等。

3 民航機場場道工程LOD劃分

根據筆者多年從業經驗及對BIM技術的深入探索，將民航機場場道工程施工階段的LOD按照幾何模型及非幾何數據進行劃分。按照施工階段，將LOD分為從LOD100到LOD400共4個等級，其中，LOD100對應施工準備階段、LOD200對應二次深化階段、LOD300對應施工實施階段、LOD400對應工程竣工階段。各階段工作分工見表1幾何模型LOD劃分、表2非幾何數據LOD劃分。

模型單元的幾何表達精度宜采用LOD300級或LOD400級，用于加工制造的模型單元應采用LOD400級[4]。

3.1 幾何模型LOD劃分

幾何模型LOD劃分見表1。

表1 幾何模型LOD劃分

3.2 幾何模型說明

LOD100中的BIM模型主要包括二維圖形的邊界、高程、等信息。

LOD200中的BIM模型主要以體量建模為主，其參數主要包括三維模型的形狀、位置等信息，通過對體量模型進行分析能夠獲得初步工程量。

LOD300中的BIM模型主要是對三維模型進行細化，能夠獲得精確的工程量，并且能夠對BIM模型進行深入分析從而指導施工，提高施工效率。

LOD400中的BIM模型主要是對前期施工過程中的三維模型進行整合，從而得到整個場區的BIM模型以便后期進行成本核算、效益分析。

3.3 非幾何數據LOD劃分

非幾何數據LOD劃分見表2。

表2 非幾何數據LOD劃分

3.4 非幾何數據說明

LOD100中的BIM非幾何數據主要包括設計資料中各施工區域的技術指標信息。

LOD200中的BIM非幾何數據主要明確施工所需各項技術指標信息。

LOD300中的BIM非幾何數據主要明確施工期間所需的機械、人工進行配置。

LOD400中的BIM非幾何數據主要是收集前期數據進行成本核算、效益分析。

3.5 LOD劃分示例

排水工程LOD劃分見圖1～圖3。

4 LOD劃分效益分析

LOD劃分是BIM施工管理的靈魂，它的作用不僅僅是明確各階段BIM管理的目標，也是BIM施工管理成本控制的關鍵一環。

好的LOD劃分可以提高施工效率、精確控制原材料使用、合理進行施工組織，從而實現節省工期、減少原材浪費、節約人工和機械設備成本的目標。

施工成本主要包括：人工費、材料費、機械使用費、其他直接費、間接費。眾所周知，人工、材料、機械費用占施工成本絕大部分，要想控制這部分施工成本就必須依靠科學合理的施工組織設計來實現，而BIM施工管理的核心正是通過科學的數據分析對施工組織進行合理優化。要想做好BIM施工管理，LOD劃分又是重中之重，所以，LOD劃分對施工成本控制至關重要。

(1)通過BIM施工管理對工程所需勞動力實行動態管理，精確計算出按工程進度劃分的各階段各種工種人員的需求量，提出勞動力計劃。同時，可根據現場工程進度以及現場環境情況，動態調整勞動力需求量，最終實現人員精細化管理。根據以往施工經驗，實行BIM管理可降低5 %～10 %人工費。

(2)通過BIM施工管理對工程所需原材料實行動態管理，精確計算出按工程進度劃分的各階段各種原材的消耗量，提出原材計劃。同時，可根據現場反饋的材料消耗情況對比材料計劃，分析出原材料產生偏差的原因，如未按配合比拌和、施工現場浪費等，從而為下次原材料計劃提供參考作用，最終實現原材料精細化管理。根據以往施工經驗，實行BIM管理可節約5 %～15 %材料費。

(3)通過BIM施工管理對工程所需機械設備實行動態管理，精確計算出按工程進度劃分的各階段各種機械設備的消耗量，提出機械設備計劃。同時，可根據施工進度，動態調整機械設備數量，最終實現機械設備精細化管理。根據以往施工經驗，實行BIM管理可降低5 %～10 %機械費。

(4)通過對“人、材、機”的BIM動態管理，全面實現精細化管理，從而節省5 %～10 %工期。

5 結束語

由于近兩年BIM技術越來越火，各行各業都在探索符合自身行業的BIM發展之路。探索新技術是一件好事情，但不可盲目探索，否則會造成投入了巨大的資金、人力、物力但收效確甚微的情況，這種情況反而會影響BIM技術的發展。因此，探索需要遵循科學的方式方法。就目前BIM發展的經驗來看，不管哪個行業，在實行BIM管理前期都需要進行LOD的劃分，LOD劃分是否科學合理也是后期工作能否夠順利進行的重要保障，從這一點就能看出LOD的重要性。各公司根據自己的實際情況以及施工經驗進行LOD劃分，千萬不能生搬硬套其他公司的LOD，以免出現BIM管理無法落地的情況。

民航機場場道工程BIM施工管理才剛剛開始，還有很多方面需要不斷探索進行完善。相信民航機場場道工程BIM施工管理在未來能形成一套成熟的體系。