BIM技術在杭州蕭山國際機場三期工程中的應用*

李越宇，丁應章，徐 強，王 飛

(中建三局集團有限公司(滬)，上海 200129)

0 引言

BIM即利用數(shù)字模型對項目進行設計、施工和運營的過程[1-2]。根據(jù)GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工應用標準》，建筑信息模型為在建工程的物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并依此進行設計、施工、運營的過程和結果的總稱。

杭州蕭山國際機場三期(交通中心)工程以施工圖為基礎，建立全專業(yè)完整的施工模型，并在施工階段全面應用BIM技術。

1 工程概況

杭州蕭山國際機場三期(交通中心)工程總建筑面積647 744m2，地下建筑面積400 196m2，地上建筑面積247 548m2(見圖1)。工程包含4層地下室，3層裙房，2棟10層星級酒店，2棟9層配套業(yè)務用房。其中最大建筑高度44.5m，最大挖深約19.55m。

圖1 杭州蕭山國際機場三期建筑效果

2 工程重難點

1)工程體量大，工期緊 該項目基坑覆蓋面積達11萬m2，分7個基坑區(qū)域同時施工，且實際施工工期比原投標工期壓縮約4.5個月(見圖2)。為合理劃分流水段、安排施工順序，采用Fuzor軟件模擬施工進度，以合理排布進度計劃及施工方案。

圖2 基坑分區(qū)

2)平面管理難度大 周邊環(huán)境較復雜，施工區(qū)域內(nèi)僅1條道路可作為出土道路，同時，按照工期要求，土方開挖階段平均日出土量高達1.5萬m3，故調(diào)度車輛的合理進出及交通路線規(guī)劃成為前期施工難點。因此，采用Twinmotion軟件模擬交通組織規(guī)劃，并進行方案比選確定最優(yōu)車輛進出路線。

3)工程量大，統(tǒng)計困難 總混凝土澆筑量約55萬m3，模板用量約64.5萬m2，在已有Revit建立的全專業(yè)模型基礎上，需通過Revit創(chuàng)建的模型計取工程量，制定符合算量軟件的建模規(guī)則，從而將Revit模型導入算量軟件進行工程量計算，實現(xiàn)一模多用。既滿足BIM模型的幾何信息要求，又為工程量統(tǒng)計提供服務，同時節(jié)省人工管理成本。

4)復雜基坑群中超大超深逆作法施工 7個基坑區(qū)域同時施工，其中C1區(qū)4層地下室采用半逆作法施工，基坑面積約4.1萬m2，大面積挖深19.55m，為浙江省最大、最深逆作法基坑。基坑南北側與在建高鐵、地鐵相鄰，西側為在建航站樓，東側為機場運營航站樓，施工難度極大。施工組織設計規(guī)劃初期，針對現(xiàn)場實際工況，使用Fuzor軟件進行逆作法施工模擬，規(guī)劃土方開挖與結構施工順序，并體現(xiàn)相應的出土路線。通過土方開挖模擬，順作區(qū)和逆作區(qū)的相對進度關系清晰，對項目初期規(guī)劃起到重要作用。

5)總承包管理難度大 施工期間需滿足機場不停航、不停運要求，且質(zhì)量安全文明施工要求高。工程涉及專業(yè)較多，包括但不限于機電、鋼結構、幕墻、精裝修等專業(yè)，分包方多、專業(yè)性強、各專業(yè)接口繁雜，給施工總承包管理帶來極大困難。因此采用BIM輕量化平臺，將業(yè)主、監(jiān)理、審計及各參建方加入平臺，通過在平臺上進行文件共享傳輸及直接查閱圖紙和模型，有效解決多專業(yè)協(xié)同問題。

3 BIM技術應用

根據(jù)實施過程中的重難點，針對性地采用BIM技術解決模型創(chuàng)建、管線綜合、一模多用、可視化交底、進度管理、施工模擬等工作。

3.1 模型創(chuàng)建

項目前期根據(jù)國家規(guī)范、標準、業(yè)主提供的BIM技術規(guī)格書及公司管理文件等，基于實際情況，建立統(tǒng)一標準、團隊管理辦法、管理流程及編碼體系等。規(guī)定各專業(yè)的建模標準、實施方案、交付標準、使用軟件等，為BIM技術的實施打好基礎，減少因標準不統(tǒng)一造成不同專業(yè)間模型無法整合的情況。

3.2 管線綜合

3.2.1碰撞檢查

傳統(tǒng)二維設計的管線綜合在實際施工中，由于管線碰撞引起的調(diào)整不低于總工程量的10%，個別項目的改動量高達15%，甚至20%[2]。因此前期建立模型后，需立即根據(jù)模型調(diào)整管線綜合，首先進行各專業(yè)間的碰撞檢查，找出設計與施工流程中的空間碰撞。

圖紙會審前，結構、建筑、機電碰撞問題共1 845個，對碰撞點進行分類總結后討論并反饋給設計方，施工前預先解決問題，防止不必要的變更與浪費。

3.2.2方案比選及優(yōu)化

除梳理及排除碰撞問題外，對管線排布方案進行優(yōu)化。以地下4層管線排布方案為例，設計單位前期要求全部使用管線穿梁方案，項目部根據(jù)實際情況，列舉僅橋架穿梁、橋架及水管穿梁綜合排布方案，具體如下。

1)僅橋架穿梁綜合排布方案(見圖3) ①強電與弱電橋架排布在0.4m高梁下，消防管道及噴淋管道等水管排布在0.9m高梁下；②排煙及排煙補風管排布在0.4m高梁下，水管及橋架遇風管上翻；③照明線槽及燈具排布在最底層并平鋪(消防及噴淋管道底部)。

圖3 僅橋架穿梁綜合排布方案

為盡量減少翻彎，考慮水管、橋架不同層布置，管線交叉時在梁窩內(nèi)上翻避讓。該方案凈高為2.95(燈線槽底面高度)-0.10(燈管高)-0.25(地坪漆找平層)=2.60m。按此方案排布，橋架穿洞1 555個。

2)橋架及水管穿梁綜合排布方案(見圖4) ①水管與橋架排布在0.4m高梁下，穿0.8m高梁中部；②排煙及排煙補風管排布在水管及電纜橋架下，錯層排布；③照明線槽及燈具排布在0.9m高梁及風管底部，遇管下翻。

圖4 橋架及水管穿梁綜合排布方案

為盡量保證凈高，水管、橋架穿梁同層布置，管線交叉時在梁窩內(nèi)上翻避讓。該方案凈高為2.95(風管底面高度)-0.05(支架)-0.25(地坪漆找平層)=2.65m。按此方案排布，橋架穿洞1 555個，水管主管(直徑≥65mm)穿洞1 467個。

在均滿足凈高要求的情況下，橋架及水管穿梁綜合排布方案中，水管穿梁需多穿洞1 467個，多花費73.95萬元?？紤]減少開洞、節(jié)省成本、節(jié)約工期、方便現(xiàn)場預留預埋、管道施工及后期檢修等因素，最終采取僅橋架穿梁綜合排布方案。

僅橋架穿梁方案費用如下：留洞1 555個，綜合單價600元/個，共93.3萬元。工期如下：①預留階段 橋架留洞土建專業(yè)施工需考慮降效10%；②安裝階段 安裝需穿洞，且上部作業(yè)面變低，增加支吊架數(shù)量，需考慮降效20%。

通過管線綜合調(diào)整優(yōu)化排布方案，項目共節(jié)約成本約770萬元。

3.2.3凈高分析

根據(jù)方案比選情況進行凈高分析。制作地下室凈高分析圖，將發(fā)現(xiàn)的問題分類匯總并提交設計。通過凈高分析，在施工前解決凈高問題，避免后期返工。若某些問題存在較大爭議，邀請業(yè)主、全過程監(jiān)理、設計等單位一同討論解決。

3.3 一模多用

Revit模型統(tǒng)計的工程量是模型幾何形狀下的實際量，而廣聯(lián)達GTJ2018統(tǒng)計的工程量為算量規(guī)則下的模型工程量[3]。項目采用Revit+廣聯(lián)達算量軟件，避免多次建模[4]。參考廣聯(lián)達GTJ2018的工程量計算規(guī)則，使用Revit創(chuàng)建施工圖模型，并利用GFC插件導入廣聯(lián)達GTJ2018，即可用于施工圖預算編制、混凝土工程量計取、模板腳手架用量統(tǒng)計、復雜構件計量等，實現(xiàn)一模多用，提高效率，節(jié)約管理成本。

利用GFC插件導出Revit文件時，需重點設置樓層、混凝土強度等級、構件算量類型，按圖紙設計要求修改后導出全部圖元，保存為GFC格式文件。后用廣聯(lián)達GTJ2018打開該文件，軟件自動將模型轉(zhuǎn)為GTJ格式文件，經(jīng)檢查無誤后進行匯總計算。

3.3.1模型轉(zhuǎn)化注意事項

3.3.1.1構件算量類別選擇

構件自動轉(zhuǎn)化結果不能保證完全準確和對應，因此導出時需手動設置對應構件的算量類別和自定義構件轉(zhuǎn)換規(guī)則。

3.3.1.2混凝土強度等級設置

Revit模型導出GFC格式文件時需先在樓層轉(zhuǎn)化中設置相應的混凝土強度等級，否則導入廣聯(lián)達GTJ2018后，即使統(tǒng)一設置樓層信息，構件混凝土強度等級依舊保留導出時的設置。

3.3.1.3重疊構件處理

Revit中發(fā)生構件重疊時軟件會自動提示，建模時隨建隨清，也可完成模型后利用第三方插件清查重疊構件，構件需按照清單計算規(guī)則統(tǒng)一扣減，避免重復計量。

GFC插件導出模型時會檢查模型，按檢查報告逐一修改模型問題，產(chǎn)生墻中心線繪制過長問題，需設置不允許連接及調(diào)整中心線長度的規(guī)則。

若墻、梁和板的連接較多，在Revit中修改較不便，且對計算機性能要求較高，修改時會反復重新生成模型，此時應導入廣聯(lián)達GTJ2018中進行調(diào)整。

3.3.1.4復雜構件的建模要求及轉(zhuǎn)化注意事項

1)梁加腋 水平梁加腋需用板繪制，頂標高為板底，底標高為加腋底，否則導入廣聯(lián)達GTJ2018后易因存在多個不同標高難以進行批量修改。

復雜造型的加腋梁如圖5所示，在廣聯(lián)達GTJ2018中難以創(chuàng)建且難以進行參數(shù)化精確控制，可直接使用Revit建模并提取工程量，可在算量報表中稍做修改增加此項。

圖5 復雜造型加腋梁

2)集水坑 在Revit中使用自建族繪制集水坑，族類型屬性選擇結構基礎，導入項目模型后扣除與筏板連接的體積，承臺扣除與集水井連接的體積，最后匯總計算為基礎結構模型。

若使用Revit直接放置集水坑族，導入廣聯(lián)達GTJ2018后會缺失，應在廣聯(lián)達GTJ2018中補畫該部分集水井。

承臺集水井及筏板底的墊層工程量統(tǒng)計中，廣聯(lián)達GTJ2018可一鍵自動生成，并貼合底部造型，此項彌補Revit中的不足。

3)樁承臺 該項目筏板基礎存在降板及水溝，且與樁承臺交匯布置，若承臺頂標高按筏板頂標高設置，會計量偏多。而在廣聯(lián)達GTJ2018中，樁承臺工程量計算時應扣除與筏板相交部分的體積，因此在Revit建模時應將承臺頂標高設置為筏板底標高。

4)坡道 在Revit中使用樓板繪制并命名為坡道，模型導出時若構件屬性選擇坡道，則導入廣聯(lián)達GTJ2018后會顯示定位錯誤無法計量，因此導出時選擇斜板，即可導入廣聯(lián)達GTJ2018中進行計量。

5)其他復雜結構構件 如復雜鋼結構等，使用Revit模型計取，可為施工現(xiàn)場備料及材料用量把控提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.3.2算量結果對比

該項目地下室結構工程量中，采取廣聯(lián)達GTJ2018所建模型的混凝土總工程量為393 519m3，Revit模型導入廣聯(lián)達GTJ2018后工程量為393 654m3， 兩者誤差為0.03%，誤差值在混凝土出量準確性范圍內(nèi)[5-6]。

3.4 可視化交底

項目C區(qū)為超大超深基坑逆作施工區(qū)，有復雜節(jié)點，利用BIM技術將復雜節(jié)點建立為模型，為深化設計、方案編制及交底提供可視化依據(jù)(見圖6)。

圖6 梁柱節(jié)點三維模型

3.5 進度管理

傳統(tǒng)項目進度管理存在可視性弱、不易協(xié)同、網(wǎng)絡計劃表達抽象等問題，無法充分優(yōu)化進度，導致工期拖延、成本增加[7]。

根據(jù)現(xiàn)場情況建立施工進度模型，將二維網(wǎng)絡計劃圖轉(zhuǎn)變?yōu)槿S模型，通過比對實際施工進度模型與計劃進度模型，分析進度情況，為調(diào)整提供參考。

3.6 施工模擬

項目C區(qū)為逆作施工區(qū)，初步規(guī)劃結構施工順序后，經(jīng)過模擬，不滿足施工進度要求，且由于周邊環(huán)境較復雜，沒有足夠的場地進行材料周轉(zhuǎn)及交通組織規(guī)劃，于是C區(qū)采用雙棧橋式逆作法，更新后施工順序如下：B0板施工→B2板逆作→底板施工→B3板順作(留土區(qū)B3板逆作)→B1板順作(見圖7)。

圖7 逆作施工順序

經(jīng)過調(diào)整，將B0板平面空間作為材料堆放場地及加工車間。其中鋼筋加工車間、鋼筋堆場等荷載較大，布置在棧橋區(qū)域(限載35kPa)；木工加工車間、周轉(zhuǎn)料具堆場等荷載較小，布置在非棧橋區(qū)域(限載2.5kPa)。

C1區(qū)B0，B2板均設棧橋重車道，并設置B0板通向B2板的斜棧橋，方便土方暗挖出土及材料運輸，提高施工效率。

B0至B2棧橋間的格構柱設置鋼斜撐，增加圍護體系穩(wěn)定性。棧橋重車道荷載嚴格按照設計荷載進行控制(樓板均布荷載≤35kPa，單車最大質(zhì)量≤50t)。

4 結語

本工程在施工管理全過程中運用BIM技術，在深化設計、施工工藝、工程進度、施工組織及協(xié)調(diào)配合方面運用BIM技術進行管理，實現(xiàn)工程管理由3D向4D，5D發(fā)展，力求提高工程管理信息化水平、工作效率，為工程全生命周期管理中的施工管理階段提供數(shù)字化信息，充分保障后期運營管理。