大型機場 GTC施工項目管理中的技術創新與智慧建造

李鵬 盧喜成 劉亮 王彬

[摘要]針對成都天府國際機場綜合換乘中心 GTC工程的特點、難點，以"科技創新、智慧建造"為核心，通過科技攻關技術創新、智慧建造高效管理，實現工程完美履約。工程建設過程積極推廣應用新技術，并利用了數字化管理的創新管理方式，圓滿實現了工期節點目標，確保施工質量及安全，取得了良好的經濟效益和社會效益。

[關鍵詞]成都天府國際機場;科技創新;智慧建造;高效建造

[中圖分類號] TU712.1[文獻標志碼] A

對于大型復雜施工項目，技術創新、管理創新是提升項目管理水平的關鍵所在。成都天府國際機場綜合換乘中心 GTC工程建設全過程中，堅持技術創新與智慧建造，在有效解決工程施工技術與項目管理重難點中提升項目管理水平，實現項目管理目標。

1項目管理背景

1.1工程項目概況

成都天府國際機場是國家"十三五"規劃中要建設的我國最大的民用運輸樞紐機場項目，定位為國家級國際航空樞紐、絲綢之路經濟帶中等級最高的航空港。天府國際機場航站區綜合換乘中心 GTC是天府機場空中到地下立體交通體系的紐帶，為進出航站樓的旅客提供交通換乘服務，實現高鐵、地鐵、民航、大巴等多種交通方式無縫換乘。

成都天府國際機場航站區 GTC標段總建筑面積約50萬 m，合同額31.15億元，主要包括綜合換乘中心（ GTC南、北區）、T1停車樓、T2停車樓、PRT智能小車工程、高鐵成自線天府機場站土建預留工程、地鐵13號線、18號線機場站土建工程、捷運系統 APM土建工程、綜合管廊、航站區陸側總圖道路工程等多項子單位工程。

1.2項目管理難點、特點

成都天府國際機場工程為國家重點工程，社會影響力巨大，建筑結構復雜、工期緊、標準高，將成都天府國際機場建設成"國際一流、國內領先"的人文、智慧、綠色、平安機場，優質高效完成建設任務是項目管理重點。

1.2.1工程建設規模大，施工組織難度大

本工程總建筑面積約50萬 m2，標段內超大平面多個單體工程同時組織施工，工期僅3年半時間，同時本工程主材鋼筋18萬t、混凝土120萬m3，周轉材料等需求量大，物資供應及時與否對整個工期的影響極大;施工組織難度極大，需要借助智慧建造手段得以解決。

1.2.2受相鄰標段施工影響大，場地交通受限

本標段四周與其他標段緊鄰，場地道路受限，同時與其他標段存在施工場地及作業面相互多次移交、反移交，與相鄰標段間的管理協調、協同施工是項目管理團隊面對的巨大挑戰。

1.2.3建筑復雜，施工技術難度大

本工程由多個單體結構相互疊層、縱橫交錯，結構復雜，多為"大截面、大跨度、重荷載、超長"混凝土結構;工程地層條件復雜，需采用控制爆破技術輔助開挖;同時有亞洲首條 PRT橋梁、大面積內置鋼網箱芯模空心樓蓋、大跨度屋蓋鋼結構安裝、高大空間復雜曲面造型吊頂等多項難題，需要通過技術創新、科技攻關得以解決。

1.2.4質量安全、綠色施工管理標準高

工程質量目標確保"中國建設工程魯班獎"和"中國鋼結構金獎"，安全綠色施工目標為"住建部綠色施工科技示范工程"和"全國建設工程項目施工安全生產標準化工地";目標的實現須借助技術創新、管理創新引領，科學組織、精心施工、高效智慧建造圓滿完成工程建設各項目標要求。

2項目管理分析、策劃

2.1管理問題分析

項目管理問題主要圍繞工程特點、重難點分析得出，針對工程建設意義大、社會關注度高、工期緊張、施工組織難度大、施工技術復雜、質量安全標準高等管理難點，經分析，本工程項目管理問題主要貫穿于工期、質量、安全和成本等方面。要解決這些管理問題，必須針對問題作出管理目標策劃并實施。

2.2管理目標策劃

項目部緊緊圍繞工程重點和難點，從科技攻關、施工組織、質量創優、安全管理、綠色施工各方面進行目標策劃，對項目管理全面分析和細化分解，并加強落實和實施：

（1）工期目標：合同總工期1187日歷天，確保各項工期節點，順利完成竣工驗收。

（2）質量目標：質量驗收合格率100%，創中國建設工程魯班獎和中國鋼結構金獎。

（3）科研目標：四川省建筑業新技術應用示范工程、住建部綠色施工科技示范工程。

（4）安全文明施工目標：全國建設工程項目施工安全生產標準化工地。

（5）綠色施工目標：四川省建筑業綠色施工示范工程。

3關鍵管理舉措

3.1科技攻關技術創新

工程建設規模大，多單體縱橫交錯，體系復雜，施工難度大，項目必須擴展思路，大膽而又有計劃創新和應用新技術、新設備、新工藝和新材料等，以科技為先導，靠技術創新助力施工攻堅。本工程推廣應用了住建部"建筑業10項新技術中的10大項41子項"，較好地完成了"大跨度連續高拱結構超厚頂板模架技術""超長線性遞推流水施工技術"等創新技術攻關;形成了"大跨度連續拱形結構施工關鍵技術研究與應用"、"復雜地層超長綜合型深基坑施工技術"等關鍵技術，并總結形成了"鋼網箱現澆混凝土空心樓蓋體系施工工法"、"大跨度連續拱形結構模架體系施工工法"等多項省級工法。依靠工藝創新、技術創新、管理創新解決了施工中遇到的一項項實際難題，保證了工程施工順利開展，提高了工程質量，加快了施工工期。

3.1.1 GTC結構施工關鍵技術

3.1.1.1大跨度連續拱形模架施工技術

針對大鐵五連拱段拱形頂板，曲率大、拱高且板厚較厚的特點，創新設計并應用了單桿承載力高、架體穩定性好的新型 DURAI0K加強型碗扣體系;主龍骨采可拼接薄壁冷彎雙 C型鋼，實現采用不同長度模數以直代曲組合成不同曲率的弧;大里程高拱結構創造性設計成可拼接拱形析架體系，即采用可調斜支撐作為腹桿，可拼接薄壁冷彎雙 C型鋼作為上下弦桿組成析架體系，拱頂外側則選用了 DP180懸臂支撐工具式外側模架體，滿足了大曲率高拱結構超厚頂板的模架設計要求。選用的 DURAI0K加強型碗扣腳手架支撐體系通過其自有的豎向斜桿、帶碗頂托、可旋轉底座等措施，提高了架體的承載力和穩定性;采用可拼接薄壁冷彎雙 C型鋼組成的拱形析架和 DP180懸臂支撐工具式外側模架體，保證了大曲率高拱結構超厚頂板的碎順利施工;混凝土成型質量較好，模架設計經濟合理，經過實際驗證取得了較好效果。依托本課題，已獲"一種多拱形閉合結構的施工方法"發明專利1項。總結四川省省級工法"大跨度連續拱形結構模架體系施工工法"1項。

3.1.1.2超長線性結構遞推流水技術

優化大鐵跳倉施工工藝為順序遞推流水施工。大鐵原設計跳倉施工，并設置后澆帶;平均每40 m左右設置一條垂直于線路方向0.8 m寬的后澆帶，同時橫向施工縫間距不宜大于16 m。按規范要求，有后澆帶時在不少于42天后進行后澆帶封閉。本工程工期緊，如何縮短相鄰兩倉的施工間隔時間，同時可取消后澆帶，使其上部航站區結構提前插入施工，是大鐵結構施工面臨的難題。通過優化混凝土配比，并添加鎂質高性能膨脹抗裂劑，控制澆筑后混凝土殘余應變，并經專家論證、設計認可，使得相鄰兩倉混凝土施工間隔時間降為7天，取消后澆帶，從而實現順序遞推流水施工。遞推流水施工方法因減少了相鄰兩倉混凝土澆筑間隔時間，大大縮短了施工工期，給航站區整體施工工期節約45天以上，提高了施工工效，大大降低了工程租轉材料成本。

3.1.1.3鋼筋密集區域復雜節點優化及澆筑方式的研究

通過對大鐵鋼筋密集區域復雜節點優化及澆筑方式的研究，優化了拱形結構梁板閉合箍筋，將嵌套式閉合箍筋優化為單肢箍構造，提高了鋼筋綁扎施工效率，同時節省鋼筋，加快了工程施工進度。通過密集鋼筋處澆筑方式的研究，提出了采用自密實混凝土與普通混凝土相結合的施工方式，同時優化2種混凝土的配合比;有效保證了混凝土施工質量，無蜂窩、麻面、露筋等現象。

3.1.1.4密肋空心樓蓋鋼網箱內置芯模施工技術

針對 GTC停車樓空心密肋樓蓋的結構特點，通過對多種芯模材料的研究、試驗對比，采用了一種裝配式鋼網箱內置芯模新型材料，鋼網箱內置芯模創造性地解決了市場上同類產品在拆模后的底部漏漿現象，做到了柱梁，肋梁，下翼緣板整體現澆一次成型工藝技術。本工程共采用9.5萬個不同規格的鋼網箱內置芯模，樓蓋混凝土成型質量良好，底板無不平整、錯臺、裂縫及色差等缺陷，減少了后期裝飾修補的工作量;鋼網箱內置芯模自重輕，運輸及安裝便捷，降低人工及機械成本。現已總結四川省省級工法"鋼網箱現澆混凝土空心樓蓋體系施工方法"1項，具有良好的推廣價值。

3.1.1.5 PRT智能小車鋼橋梁綜合安裝技術

成都天府國際機場為亞洲首座擁有 PRT的機場，通過對全長1500 m的 PRT鋼結構軌道橋梁結構的分析并根據其結構特點合理拆分，進行分段加工制造、現場組裝;同時根據現場實際不同吊裝空間實施不同的吊裝方案，保證了鋼橋在施工工程中的安全性及安裝精度要求，確保了PRT鋼箱梁施工的順利實施，安裝質量及允許偏差符合規范及智能小車工程相關要求。項目總結了"一種用于 PRT的鋼結構箱梁橋分叉段橋結構""一種用于 PRT的鋼結構箱梁橋鋼蓋梁"及"一種用于 PRT的鋼結構箱梁橋結構"等3項專利技術。

3.1.1.6多單體超大平面施工組織技術

針對多個單體、超大平面的特點，通過時間上、空間上劃分不同施工階段、劃分不同施工區段，合理安排工序，并采用基于 BIM的數字化管控技術對現場工況進行模擬、管控，形成多單體超大平面混凝土結構動態高效施工組織技術，從而保證了施工組織有序推進，為同類別工程提供借鑒。

3.1.2復雜地層超長綜合型深基坑關鍵施工技術

3.1.2.1復雜巖層下梯段爆破及預裂光面防擾動爆破技術

本工程地處我國西南地區，其地質條件特別復雜，存在較多巖層，主要為中風化砂巖、泥巖，強度高;作為整座航站樓的中心部位，其結構形式多樣化，基坑較深，是整個航站區施工最復雜的標段，土石方量約為350萬 m3，在前期施工中采用的方式為大型巖石臂機械進行破碎施工輔助開挖，但此種施工工效較低。針對復雜巖層的特點，施工中創新采用了梯段爆破及預裂光面防擾動爆破技術輔助開挖，使用了高精度的塑料導爆管雷管，采用逐孔起爆技術，降低單響起爆藥量。在邊坡和基樁部位，采用預裂爆破、空孔減震及分層裝藥相結合的爆破技術，并使用爆破監測儀器，完善每次起爆藥量，使爆破振動速度在其安全允許范圍內，保障了邊坡圍巖的穩定及基樁的安全。由于地質多變，大塊率較高，經過不斷實踐，采用深孔與淺孔相結合的布孔方式，降低了爆破的大塊率，提高了挖裝速度，并使爆破效果達到理想的目標。

3.1.2.2綠色可回收裝配式深基坑支護技術

原設計大鐵基坑支護為排樁支護，圍護樁在復雜巖層下成孔時間長，鉆進困難。為提高工效，并響應綠色環保要求，研究并應用了綠色可回收裝配式 GRF基坑支護技術，取代傳統排樁支護。該技術依托于高分子復合材料組成的多層加筋綠色環保（可回收）新型支護面層及配套連接構件，在傳統土釘墻支護機理的基礎上，通過微顆粒防護層、防水層、高分子面層、加筋面層組成的復合面層代替噴混面層，通過連接構件將錨釘連接成整體。該技術保持土釘墻支護安全及設計機理的同時，兼具輕質、高強、綠色、環保、可回收、經濟等特點，是一種可取代傳統土釘墻及其它噴錨支護的新型綠色裝配式土釘墻支護結構。大鐵、地鐵超長線性基坑綠色可回收裝配式支護技術在成都天府國際機場成功應用，保證了大鐵、地鐵等基坑工程安全，施工順利進行，并取得了較好的環保效益和經濟效益;總結形成專利2項，省級工法1項。

3.1.2.3跨越超大基坑架設鋼索掛電纜及水管施工技術

考慮到施工現場場地占地面積較大，工程體量大，作業點分散等特點，臨水臨電供給范圍廣、布置線路長，依據"安全可靠、方便施工、經濟適用"的原則，特研發一種跨越超大基坑可架設電纜及水管的系統，該系統依托于專門設計的鋼管承重支架及鋼索，滿足跨越基坑架設臨水臨電管線，可取代傳統直埋臨水臨電管線施工。通過一種跨越超大基坑架設鋼索裝置的研發，有效實現了電纜及水管通過鋼索跨越80 m寬 APM深基坑，避免了各種管線對基坑的繞行，大大節約成本。該項技術取得專利1項，形成省級工法1項。

3.1.2.4預拌流態固化土基槽填筑施工技術

針對成都天府國際機場 GTC標段基坑肥槽回填工程具有工作面狹小、回填要求較高、工期緊等特點，經多方論證，對肥槽寬度小于2.5 m 的區域采用新型材料預拌流態固化土進行回填以解決受限空間的填筑難題。回填固化土28天設計強度達到0.8 MPa，利用固化土密實性好、強度高、流動性強、抗滲性能好、壓縮性低的特點，改善基槽回填的不均勻性。大面積、大規模預拌流態固化土生產、施工一體化綜合應用工法是利用基坑開挖后或者廢棄的地基土、渣土或尾礦等材料，將骨料分離后的土在工程現場封閉的攪拌機內摻入一定比例的流化劑、固化劑和工程循環水之后，形成強度在0.5-10 MPa范圍內可調整、坍落度在180-200 mm的流動性好可泵送和自密實的回填材料;經過現場機械泵送和物理自流等方式將回填材料用于大面積或復雜部位的基礎回填施工。成都天府機場是四川地區首個應用預拌流態固化土填筑技術的項目，使用該工藝代替傳統土方回填工藝，施工便捷，易于保證質量。本技術適用于施工空間狹窄或結構復雜以及異形結構、工期短、質量要求高和環境保護要求高等基礎的回填施工;且已聯合設計院等單位編制了四川省預拌流態固化土填筑技術地方標準，具有良好推廣價值和技術基礎。

3.1.2.5深基坑內大體積可旋轉式混凝土輸送裝置的研發應用

大鐵底板厚、混凝土方量大且基坑深的特點，設計并應用了大體積、低緩沖混凝土輸送裝置，利用基坑高差，采用大口徑可旋轉工具式混凝土輸送溜管，進行混凝土在基坑內的水平及垂直運輸。該輸送裝置相對于傳統溜管，通過在管道內設置緩沖板、增設軟連接等多種措施的改進，提高了其使用效率和壽命，平均每1 h 澆筑方量達200 m3。該技術具有可連續型，拆卸安裝便捷，澆筑面積大等特點，本技術在輸料料斗上設置軟連接的連接形式，有效避免了因混凝土沖擊力大造成的影響，且可以使主輸料管路進行搖擺，有效擴大了混凝土的澆筑面積，使流水段混凝土澆筑加快。該工具式輸送裝置易于拆卸安裝，重復利用高，安裝便捷，低造價，無油耗，耐久性強，周轉次數高。該深基坑內大體積可旋轉式混凝土輸送裝置已取得專利1項。

3.2智慧建造管理創新

3.2.1基于 BIM 的數字化項目管理平臺的研發與應用

本項目開發并應用擁有自主知識產權的基于 BIM 的智慧工地管理平臺，可通過手機端、Web 端、PC端實現對工程質量、安全、進度、BIM、人機料等集成管理，實現施工組織管理高效化、精細化、智能化。

（1）本工程應用智建平臺對現場質量安全問題進行管控，分析質量安全問題發生的高頻工作及不同建設周期對應的質量安全隱患風險點，在輕量化 BIM模型中對質量安全風險點進行評估呈現，并出具質量安全風險評估報告，輔助項目管理人員規避質量安全隱患。

（2）本工程構建了一套 BIM模型與智慧建造管理平臺雙向同步數據，將進度數據與 BIM模型進行深度掛接，可以實時而直觀地了解到工程中的現場情況。從而實現基于現場實際情況進行的工序模擬與施工復盤。通過對 BIM模型進行輕量化，開發桌面 Web 端、AP移動端，通過點選某一具體構件即可顯示該構件的名稱、編號、施工進度情況等一系列基礎信息，用不同顏色實時顯示實現對計劃進度與實際進度的對比分析及自動預警。

（3）本工程通過物聯網采集施工現場信息，輔以 BIM技術，實現信息數據傳輸智慧建造管理平臺，進行了相關智能監測管理。主要應用有：①采用人臉識別、車輛識別系統對現場人員及車輛進行智能管理;②對現場31臺塔吊安裝塔吊監測設備，與項目管理平臺關聯，實現大型機械設備的安全監測管理;③在線實時監測揚塵、PM值、風速、風力、噪聲，對施工現場進行環保智能監測管理;④對深基坑變形監測、高大模架變形監測等于項目管理平臺關聯。

（4）針對 GTC北區屋蓋鋼結構研究基于 BIM模型與物聯網結合的鋼結構預制裝配技術，將 BIM模型、二維碼、物聯網傳感器等融合，專門開發 PC端、AP移動端，實現利用物聯網技術進行分類、統計、分析、處理，實現在 BIM模型里面顯示構件狀態。

3.2.2基于 BIM 的深化設計及方案模擬

（1）利用 BIM技術對機電進行管線綜合，利用 VR技術

進行漫游提前發現存在的碰撞問題，減少返工。利用管綜 BIM模型直接導出施工圖紙，指導現場施工。施工過程中對施工圖模型進行信息補充、更新和完善，施工人員可以隨時查看施工模型和施工工藝，實現施工現場信息高效傳遞和實時共享。

（2）利用 BIM對旅客過道等人員流動較大的區域以及吊頂較低處進行凈高分析，提前發現凈高達不到使用功能等問題。在保證圖紙要求的前提下，通過凈高優化提高空間利用率，減少返工。

（3）在本工程復雜深基坑施工、大鐵密集區域鋼筋節點優化、GTC北區屋面鋼結構安裝、大鐵連續拱形結構模架施工、PRT鋼結構吊裝方案等方案選型、模擬、優化過程中，充分利用了基于 BIM 的精細化模型數據，取得了較好的應用效果。

3.2.3基于 BIM 的創新設備與新技術輔助數字化管理

（1）在施工階段利用無人機采集現場施工進度數據，根據 BIM模型提交形象進度報告，通過對施工現場進行對比，更好地把控現場實際進度，分析滯后原因，合理協調后續工作開展，確保工期進度。

（2）采用了 BIM+"放樣機器人"技術，將 BIM模型中的數據直接轉化為現場的精準點位，利用放樣機器人自動化特別強、精度特別高功能，自動對準、自動放養，大大提高工作效率;用三維激光掃描儀進行數據采集并進行逆向建模，通過逆向建模與原有模型進行對比、尋找誤差，實時調整模型確保模型與現場一致。

（3）利用傾斜攝影對場區內的地形進行三維掃描，形成點云模型，生成實際地形。實際地形與 BIM進行模型結合實現虛實合一，大大便捷了施工現場管理;利用無人機720。全景攝像收集現場信息實時輸人 BIM+數字化平臺，完成虛擬和現實的融合。

（4）基于 BIM+AR增強現實交底，可以多人同時體驗方案、樣板交底;對樣板及復雜工序提前感知，質量管理更為立體有效;通過建立這種虛擬樣板使項目大大節約了做實體樣板的時間、費用節約了項目成本。

基于 BIM的數字化管理在成都天府機場應用范圍廣，從深化設計到質量、安全、綠色施工、物料管理多維度，充分利用先進的互聯網技術、物聯網技術、BIM技術構建成了智能化信息管理系統，并取得軟件著作權，將項目管理流程和先進技術融合，實現了數字化、信息化深度融合應用，大大提高了項目管理水平。

4管理效果評價

成都天府國際機場 GTC項目通過科技創新，智慧建造，精細管理，對項目實施各個階段進行了充分有效的管理提升，成功達到了預定管理目標，管理成效顯著。

（1）工期目標如期完成：工程于2017年12月25日開工，克服疫情、特大暴雨等不利因素影響，圓滿完成了各工期節點要求，于2021年3月25日竣工驗收，總工期39個月，實現了2021年6月27日天府機場通航，向建黨百年獻禮。與國內同類工程相比，工期大大縮短。

（2）項目先后通過全國建設工程項目施工安全生產標準化工地、中國鋼結構金獎、住建部綠色施工科技示范工程、四川省建筑業新技術應用示范工程、四川省建筑業綠色施工示范工程等驗收。項目質量創優、科技攻關、綠色施工、安全管理的方面管理目標得以完美實現。

（3）工程作為國家重點工程，項目科技含量高、功能復雜、受社會各界關注程度高，通過技術創新、管理創新，無論在工程的功能、質量、安全、進度、效益等方面均達到了令人滿意的效果。施工過程中使用多項新技術、新工藝，并結合節能、減排、降耗的施工技術全過程綠色施工，不僅節約了資源，降低了成本，而且取得良好經濟效益和社會效益。

5結束語

隨著科技的進步和建筑業日新月異的發展，大型復雜工程施工項目的管理勢必越來越依賴技術創新和智慧建造。成都天府國際機場 GTC工程建設過程中，通過技術創新與智慧建造的深層結合，攻克施工難題，提升項目管理水平，實現了工程完美履約，助力成都天府機場"神鳥"展翅高飛，贏得了廣泛的社會好評，為大型機場 GTC項目等同類工程管理起到了借鑒作用。