BIM 技術在杭州機場三期項目施工中的應用

呂君毅

（杭州蕭山國際機場有限公司，浙江杭州）

BIM（建筑信息模型）技術是建筑信息化發展下的產物，以大數據、云計算等信息技術為基礎，將工程項目的設計、施工、運營等各種信息加以整合，向管理人員提供全面的、實時的項目信息。由于BIM技術具有可視化、模擬行等特點，因此在施工管理方面有著獨特的應用優勢。目前常用的BIM 應用軟件有Revit、3DMax、Synchro、InfreWorks360 等若干種，在施工的不同階段選擇并熟練運用BIM軟件，能夠顯著提高工作效率，同時也成為施工管理人員必備的技能之一。

1 工程概況

浙江省杭州市蕭山機場三期工程于2018 年啟動建設，是浙江省推進“大通道建設”十大標志項目之一、2022 年杭州亞運會重要基礎配套項目，對打造區域樞紐機場、提升長三角機場群國際航空服務功能提供標桿性意義。本項目批復總投資270.74 億，T4 航站樓建筑面積71.9 萬平方米，工程與蕭山機場地鐵站、高鐵站建設同步進行，完工投運以后可服務約9 000萬人次的航運出行，杭州機場將成為集地鐵、高鐵、大巴、出租車等多種交通方式為一體化的機場綜合交通中心。

2 項目施工中BIM 技術的應用

2.1 搭建BIM技術硬件平臺

為實時獲取工程現場的人員、物料、機械的配置情況以及施工進度，方便進行動態管理，本工程中使用無人機沿著規劃路徑在固定點進行拍攝。DJI L1 型無人機的部分參數見表1。

表1 DJI L1 無人機關鍵參數

在拍攝方法上采用了“縮時拍”技術，其原理是人為設定攝像機的拍攝頻率，無人機搭載攝像機在飛行過程中對某一場景或某一物體，以特定頻率自動進行長時間的連續拍攝，進而得到由若干張照片組成的連續畫面，即縮時影片。同時，施工現場配備3 臺DELL臺式工作站的1 臺DELL 移動工作站，以便于BIM技術在項目中的應用。

2.2 搭建BIM技術軟件平臺

本工程中使用到的BIM技術軟件有多種類型，各專業的軟件配置如表2 所示。

表2 軟件配置

Autodesk Civil3D 可用于三維地形建模、土方計算、道路設計、管網設計。將前期無人機拍攝所得的電子地形圖以及其他勘察資料等輸入到該軟件中，可以自動生成曲面，配合地質資料創建出地貌模型[1]。在該模型上開展土方量計算、道路設計、管網規劃。Autodesk Revit 可用于施工場地的動態布置、可視化劃分，以及各類構件的參數化建模和進行碰撞檢測。除此之外，像InfreWorks360、3Dmax 等軟件，在虛擬漫游、動畫渲染等方面也有特殊應用，進一步提高了BIM技術在工程項目設計與施工等方面的應用價值。為了實現信息共享，要求本工程中所用軟件要支持rvt、dwg、nwd 等多種格式的數據，提高兼容性。

2.3 項目施工中BIM實施流程

本工程中BIM技術的實施流程大體如下：首先按照上文要求準備好配套的軟硬件設施，并同步做好人員配置、技術培訓，確保BIM技術的熟練運用。完成各項準備工作后，參考勘察資料、設計圖紙等信息，確定工程施工各個階段應用到的BIM技術，例如在土石方開挖階段主要應用Revit，在鋼結構搭建環節主要應用Tekla 等。然后利用這些BIM軟件構建模型，并進行4D 施工模擬，為現場施工的順利進行提供指導。在施工期間，使用釘釘、Fuzor、Autodesk Navisworks 等信息交互應用軟件，實時采集施工現場的進度信息、質量信息、造價信息等，讓現場施工管理得以動態化、可視化呈現，實現工程施工的遠程管理。最后收集工程施工資料并提交成果。整個流程如圖1 所示。

圖1 BIM 技術實施流程

2.4 項目施工中BIM技術的具體應用

2.4.1 深化設計

施工階段基于BIM 模型的深化設計能夠進一步驗證前期設計成果的科學性與可行性，對減少施工過程中的設計變更有積極幫助。基于BIM的深化設計流程如下：

（1） 將無人機三維地形掃描獲取的點坐標、電子地形圖，輸入到Civil3D 軟件中，自動生成地形曲面。

（2） 將新生成的曲面與原始地形曲面相結合，得到土方施工圖，對施工現場的地塊進行劃分。在三維模型上標記出土方平衡線，參照土方平衡線可以讓地塊的挖填方凈值達到最小，保證了土方開挖方案的經濟性。在此基礎上結合土方開挖方案合理配置機械設備，降低機械設備的閑置率。

（3） 使用Revit 軟件建立放坡模型，結合現場施工的具體要求在該模型上創建若干個放坡橫斷面，為施工管理提供依據。

（4） 對于該工程中的暖通部分、消防部分、給排水部分等，可以使用Revit 軟件中MEP 庫的模型素材，實現建筑模型的快速創建[2]。MEP 庫中可用于機場快速干道橋梁工程的模型素材如圖2 所示。

圖2 MEP 庫中的基本素材

2.4.2 施工方案可視化模擬

可視化是BIM技術的特點之一，基于BIM 技術的施工方案可視化能夠讓施工管理人員直觀、實時地掌握現場施工情況，有助于提高管理效率和保證工程質量。在機場土石方工程中，按照既定的命名規則對每個分區、分段、分層進行命名，保證每個區塊的唯一性。區塊作為BIM模型的最小單位，其尺寸為10 m×10 m×5 m，劃分后以“xx 區-xx 段--xx 層-xx 塊”進行表示。機場土建、機電等專業的BIM 模型均使用Revit 軟件進行設計，利用Revit 的參數化構件設計功能，除了可以得到機場建（構）筑物的三維模型，還能針對每一個具體的模型自動生成平面、立面、剖面等施工圖。同時，這些不同類型的施工圖之間具有很強的關聯性，可以做到“一處調整，處處修改”，提高了施工方案的可行性[3]。完成BIM 模型的建模后，使用InfraWorks360 軟件進行可視化模擬和交互式漫游，可視化模擬效果如圖3 所示。

圖3 可視化模擬效果

在可視化模擬場景中，施工管理人員可以自動切換第一人稱視角或第三人稱視角，然后通過拖動鼠標或者控制鍵盤等方式，在可視化模擬場景中移動，從而對施工方案有一個更加直觀、立體的認識。一方面能夠為后續的施工管理提供依據，另一方面也能及時發現施工方案中存在的不足，方便有針對性的改正，對提高施工質量有積極幫助。

2.4.3 施工現場管理

將BIM技術應用到工程項目的施工管理中，可以進一步提升管理信息化水平。在本工程中，施工管理人員需要在手機或平板上安裝BIM系統客戶端，將施工現場的實況信息拍攝并上傳至客戶端，以便于實現對現場施工的動態監管。同時，BIM系統將前端采集、上傳的信息與BIM模型相關聯，對比施工情況與施工方案是否存在差異，如果有說明施工存在質量缺陷。BIM系統自動定位缺陷位置，然后將信息再次反饋至客戶端。施工管理人員根據客戶端提供信息，查找相應位置并確認缺陷，及時采取改進措施，確保質量缺陷得以消除[4]。

例如，在本工程中使用Cibil3D 軟件生成地形曲面后，開展了高程和坡度分析。根據分析結果，施工管理人員認識到該地區地址類型以膨脹土為主，遇到降雨后容易發生滑坡現象。根據這一信息，指導施工人員在坡度較陡處提前修筑了臨時擋土墻，避免滑坡對施工現場的人員、機械等造成危害。同樣的，本工程中使用Navisworks 軟件進行場地規劃，指導物料與機具進行合理放置，不僅節約了場地空間，而且縮短了物料的運輸距離、降低了物料的運輸成本，為施工成本管理提供了有益幫助。

2.4.4 施工進度模擬

本工程的工程量較大、建設周期較長，對進度管理提出了較高的要求。將BIM技術應用到施工進度管理中，將實際進度與計劃進度做對比，在BIM 模型上用不同的顏色顯示進度正常、提前、滯后，讓施工管理人員能夠一目了然的掌握工程進度[5]。本工程中首先使用Civil3D 軟件和Revit 軟件進行工程建模，然后將建立的模型導入Infraworks360 中進行施工進度模擬，流程如圖4 所示。

圖4 基于BIM 的施工進度管理流程

在BIM技術的幫助下，施工管理人員能夠精準控制每月、每周、每天的施工進度，保證了整個施工周期內未發生進度遲滯問題，為合理配置資源、降低施工風險和控制施工成本創造了有利條件。

3 結論

信息技術與施工管理的融合，能夠顯著提升工程建設質量和施工單位的經濟效益。將BIM技術應用到項目施工中，一方面能夠利用BIM系統強大的信息處理能力和資源整合能力，將施工現場的實施狀況反映到了三維建筑模型中；另一方面又能充分發揮BIM技術在三維深化設計、可視化進度模擬等方面的應用價值，減少了設計變更，讓施工能夠按照計劃有序開展，從源頭上降低了質量瑕疵。