BIM 技術(shù) 在深圳機場新一期擴建工程中的應(yīng)用。

隨著 BIM技術(shù)進入到應(yīng)用普及階段，為大型工程項目在有效運用信息、合理安排工期、減少項目變更、控制項目成本上提供解決手段。深圳機場作為現(xiàn)代化大型國際空港，在新一期擴建工程引入三維地理信息及BIM技術(shù)，深入探索基于BIM技術(shù)的工程建設(shè)和管理模式，著力打造國內(nèi)數(shù)字化機場建設(shè)示范工程，希望可為國內(nèi)其它機場建設(shè)提供范例和經(jīng)驗。

前言

隨著建筑工程規(guī)模的不斷擴大，如何在工程項目中有效的運用信息技術(shù)，快速處理與工程項目相關(guān)信息，合理安排工期、控制成本，盡量消除由于規(guī)劃和設(shè)計不當(dāng)造成的工程損失和工期延誤，實現(xiàn)整個建筑工程周期乃至整個建筑物生命周期中的全面信息管理已成為我國建筑行業(yè)亟需考慮的問題[1]。

深圳寶安國際機場是中國境內(nèi)集海、陸、空、鐵聯(lián)運為一體的現(xiàn)代化大型國際空港，其新一期擴建工程面臨規(guī)模大、接口多、標準高、時間緊等眾多難題，為應(yīng)對上述問題在新一期建設(shè)中引入BIM技術(shù)，創(chuàng)新深圳機場規(guī)劃、設(shè)計、施工等建設(shè)管理模式，以提升建設(shè)管理效率，筑牢全生命周期智慧運維管理基礎(chǔ)，希望可為國內(nèi)其他機場建設(shè)和應(yīng)用BIM技術(shù)提供范例和經(jīng)驗。

一、BIM的基本概念及發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 BIM基本概念

BIM 的概念最初是由美國Autodesk 公司于2002年首次提出，將BIM 定義為：建筑物在設(shè)計和建造過程中，創(chuàng)建和使用的可計算數(shù)字信息。國際標準組織設(shè)施信息委員會(Facilities Information Council)將BIM定義為：在開放的工業(yè)標準下對設(shè)施的物流和功能特性及其相關(guān)的項目生命周期信息的可計算或可運算的形式表現(xiàn)，從而為決策提供支持，以便更好地實現(xiàn)項目的價值。

BIM（Building information Modeling，即：建筑信息模型）是利用數(shù)字模型對項目進行設(shè)計、施工、運維的過程。BIM模型包含項目所有的幾何、物理、功能和性能信息，項目不同的參與方在項目的各個階段可以基于同一模型，進行協(xié)同工作，對項目進行分析和模擬。在設(shè)計、施工、運行的工程全生命周期，實現(xiàn)信息共享和無損傳遞，提高工程建設(shè)的質(zhì)量和效率，節(jié)約項目成本，提升科學(xué)決策和管理水平。

1.2 國內(nèi)外BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

BIM從20世紀90年代提出至今，已經(jīng)從概念普及進入到應(yīng)用普及階段，開展從小范圍、企業(yè)內(nèi)的試驗到局部范圍、多方協(xié)同的實踐，并且逐步向全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、全生命周期實施應(yīng)用邁進。目前，美國、新加坡、日本、韓國等多個國家已在建筑行業(yè)提出BIM應(yīng)用要求，并建立相關(guān)BIM企業(yè)級和行業(yè)級應(yīng)用標準。

美國是較早啟動建筑業(yè)信息化研究的國家，至今其BIM研究與應(yīng)用均走在世界前列。目前，美國大多建筑項目已經(jīng)開始應(yīng)用BIM，BIM的應(yīng)用點種類繁多，出臺BIM相關(guān)技術(shù)標準，形成各類BIM組織和協(xié)會。根據(jù)McGraw Hill的調(diào)研，2007年美國工程建設(shè)行業(yè)采用BIM的比例為28%，至2012年已達71%。在英國，英政府要求強制使用BIM，英國內(nèi)閣辦公室于2011年5月發(fā)布“政府建設(shè)戰(zhàn)略”文件，其中包含整個關(guān)于建筑信息模型的章節(jié)，章節(jié)中明確要求，到2016年，政府要求全面協(xié)同的3D·BIM，并將全部的文件以信息化管理。

BIM技術(shù)應(yīng)用在我國建筑、水電等行業(yè)BIM應(yīng)用起步相對其他行業(yè)較早，目前已在全力推廣。2011年5月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》(簡稱《綱要》)，在總體目標和專項信息技術(shù)應(yīng)用中9次提到建筑信息模型(BIM)。2016年9月19日，住建部印發(fā)《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》要求在“十三五”期間，全面提高建筑業(yè)信息化水平，著力增強BIM、大數(shù)據(jù)、智能化、移動通訊、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)集成應(yīng)用能力。2016年12月，住建部正式發(fā)布BIM最高國家標準《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》，規(guī)定模型結(jié)構(gòu)與擴展、數(shù)據(jù)互用、模型應(yīng)用等諸多內(nèi)容，為BIM技術(shù)的應(yīng)用實施提供基礎(chǔ)支持。2017年2月，國務(wù)院辦公廳發(fā)文《關(guān)于促進建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見》（國辦發(fā)（2017）19號），提到“加快推進建筑信息模型（BIM）技術(shù)在規(guī)劃、勘察、設(shè)計、施工和運營維護全過程的集成應(yīng)用，實現(xiàn)工程建設(shè)項目全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理，為項目方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，促進建筑業(yè)提質(zhì)增效?！?015年5月4日，深圳市建筑工務(wù)署發(fā)布全國首個政府公共工程BIM實施綱要和標準，明確建筑工務(wù)署B(yǎng)IM應(yīng)用總體定位和規(guī)劃，給出實施BIM的具體范圍和階段，明確BIM實施的價值點和技術(shù)路線，按照綱要目標， 2016年8月30日，深圳市人民政府印發(fā)《深圳市信息化發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，明確提出推動建筑信息模型（BIM）在建筑工程中的應(yīng)用。2017年深圳政府工程項目應(yīng)全面應(yīng)用BIM技術(shù)，當(dāng)前深圳市政府投資的大型公共工程已基本落實該綱要要求，呈現(xiàn)多點開花狀態(tài)。

同建筑、水電行業(yè)相比，目前機場建設(shè)行業(yè)BIM應(yīng)用還處于起步階段，隨著中國民航信息化建設(shè)進程的不斷推進，BIM技術(shù)將成為機場建設(shè)行業(yè)工程建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。

BIM應(yīng)用特點

二、 深圳機場新一期擴建工程概況

根據(jù)《深圳寶安國際機場總體規(guī)劃（2015版）》，機場新一期擴建工程位于現(xiàn)有T3航站樓北側(cè)，項目總占地約128公頃（主體建筑及站坪、滑行道用地124公頃，北片區(qū)綜合配套用地3.6公頃）。本期擴建項目除衛(wèi)星廳及其配套系統(tǒng)及設(shè)施外，還包括第三跑道、與之相配套的滑行道、聯(lián)絡(luò)道、機坪以及能源中心等，其中衛(wèi)星廳建筑面積約23.8萬平方米，規(guī)劃近機位61個（含20個組合機位），遠機位10個，配置兩條垂直聯(lián)絡(luò)道以及旅客捷運系統(tǒng)和行李輸送系統(tǒng)等。當(dāng)前工程正處于初步設(shè)計階段，分析項目現(xiàn)狀，當(dāng)前深圳機場新一期擴建項目面臨幾大方面的問題。

深圳機場新一期擴建工程范圍示意圖

2.1 專業(yè)覆蓋多、關(guān)系復(fù)雜、技術(shù)難度大

新一期擴建工程作為一項大型民用機場建設(shè)工程，其包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、機電、公用配套等公共和民用建筑專業(yè)，機場規(guī)劃、場道、助航燈光、通信、導(dǎo)航、氣象、供油、弱電等民航行業(yè)所有專業(yè)，這些專業(yè)都有其獨立的操作空間、時間和技術(shù)要求，各專業(yè)的進度、質(zhì)量集中一起，必然出現(xiàn)交叉重疊，提高設(shè)計、施工的技術(shù)難度。

2.2 工程建設(shè)周期長，工程進度緊張

據(jù)深圳市政府指示，以2020年底投入使用作為深圳機場衛(wèi)星廳項目總進度目標，原設(shè)計工作已嚴重滯后，后由同濟大學(xué)進度課題組對衛(wèi)星廳工程進度計劃進行重新編排，當(dāng)前設(shè)計工作已進入初步設(shè)計階段，預(yù)計2017年年底完成施工圖設(shè)計，與新的計劃進度基本一致，但存在出圖工作量大、時間緊等問題。

2.3 項目參建方多，各方能力參差不齊

新一期擴建工程涉及業(yè)主、設(shè)計總包、設(shè)計分包、施工總包、施工分包、系統(tǒng)供應(yīng)商、施工監(jiān)理、造價咨詢、BIM管理咨詢等多方單位，各個參與方參建能力參差不齊，尤其在BIM平臺不統(tǒng)一，缺乏BIM應(yīng)用技術(shù)上。

三、BIM技術(shù)在深圳機場擴建工程各階段的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在設(shè)計階段應(yīng)用

設(shè)計階段，利用BIM開展多專業(yè)三維協(xié)同設(shè)計，提前進行管線碰撞檢測、管線綜合、凈高分析等工作，減少“錯漏碰缺”問題；根據(jù)BIM模型可視化特點，檢查設(shè)備房空間布置是否優(yōu)化，后期檢修是否便利；利用BIM模型核查衛(wèi)星廳與捷運、行李隧道、綜合管廊，以及和既有11號線、穗莞深等復(fù)雜邊界關(guān)系，提前發(fā)現(xiàn)上述工程在空間接口、專業(yè)接口等存在的問題，提高設(shè)計產(chǎn)品質(zhì)量，加快設(shè)計成果的穩(wěn)定。

3.2 BIM技術(shù)在施工階段應(yīng)用

BIM技術(shù)在施工階段的應(yīng)用仍需不斷探索。工程開工前，利用BIM技術(shù)進行工程設(shè)計方案的三維可視化交底，確?，F(xiàn)場施工人員對設(shè)計方案的準確理解，做到“按圖施工”；利用模型進行施工場地布置模擬，合理劃分施工區(qū)域，合理規(guī)劃材料堆放區(qū)，做到施工有序，堆放有序；針對復(fù)雜節(jié)點，提前進行施工工序模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的沖突問題，優(yōu)化施工工序，提高施工效率與施工質(zhì)量等。

施工建設(shè)期間，利用本項目自主研發(fā)的建設(shè)管理平臺將檔案、報建、進度、變更、支付、質(zhì)量、安全等進行統(tǒng)一管理，為各參建方提供協(xié)同工作環(huán)境，實現(xiàn)傳統(tǒng)工程管理手段向“線上+線下”模式的轉(zhuǎn)變，為本期擴建工程提供多角度、全過程的數(shù)字化管控服務(wù)。

3.3 BIM技術(shù)在運維階段應(yīng)用

運維階段BIM技術(shù)應(yīng)用尚處于規(guī)劃中，計劃將設(shè)計與施工BIM成果與機場后期運維管理相結(jié)合，進一步補充完善現(xiàn)有運維系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，打造基于BIM技術(shù)的機場智慧運維管理平臺，實現(xiàn)工程檔案、實物資產(chǎn)、設(shè)備運營維護、備件庫存、周邊實時監(jiān)護的有效管控，全面提高機場運營管理的質(zhì)量和效率，降低運維成本，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供數(shù)字化的技術(shù)支持，保證機場運營的安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟的。

四、BIM技術(shù)在深圳機場擴建工程中的具體實踐

為響應(yīng)國家及深圳市推動建筑信息模型應(yīng)用的要求、符合深圳機場集團提出的創(chuàng)新信息化管理體制、把握“智慧機場”建設(shè)新機遇，同時為解決新一期擴建工程建設(shè)面臨的規(guī)模大、接口多、標準高、時間緊等眾多難題，深圳機場在新一期擴建工程中引入BIM技術(shù)，以BIM標準體系編制、BIM協(xié)同管理平臺建設(shè)、BIM模型設(shè)計及審查、三維地理信息模型輔助設(shè)計等4個應(yīng)用點推進機場建設(shè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

4.1 制定BIM實施工作框架，編制BIM標準體系

由擴建工程指揮部牽頭組織BIM咨詢單位，以“平臺分建、責(zé)任各領(lǐng)、過程管控”為基本原則，建立項目BIM實施工作框架并提供相應(yīng)管理咨詢服務(wù)，推動新一期擴建工程項目責(zé)任分明、命令統(tǒng)一、數(shù)據(jù)安全、順利開展。

為優(yōu)化BIM工作的有效開展，編制《深圳機場新一期擴建工程項目BIM實施規(guī)劃報告》、《深圳機場BIM模型技術(shù)標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM協(xié)同管理標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM數(shù)據(jù)對象編碼標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM數(shù)據(jù)移交標準》（征求意見稿）等技術(shù)標準體系，明確BIM工作內(nèi)容及要點。

4.2 建立BIM協(xié)同管理平臺，提高工作效率

機場新一期擴建工程以“一個平臺、一個模型、一個數(shù)據(jù)架構(gòu)”為指導(dǎo)思想，建立BIM協(xié)同及建設(shè)管理平臺，以ProjectWise作為文件協(xié)同管理平臺，配套開發(fā)有協(xié)同管理門戶、綜合管理、設(shè)計管理、施工管理、數(shù)字化檔案管理等功能，用于本項目的全過程管控。BIM協(xié)同及建設(shè)管理平臺包括PW協(xié)同管理平臺和建設(shè)管理平臺兩個子平臺。

（1）PW協(xié)同管理平臺

PW平臺為設(shè)計、建模及文件管理協(xié)同工作平臺。各參建單位通過PW平臺進行協(xié)同設(shè)計、建模及文件管理工作，通過PW平臺可實現(xiàn)設(shè)計協(xié)同、互提資料、階段性成果審核，以及成果文件管理。

（2）建設(shè)管理平臺

建設(shè)管理平臺為檔案管理及線上辦公平臺，開發(fā)功能涵蓋：個人辦公、綜合展示、合同管理、報建管理、文檔管理、施工管理（進度、質(zhì)量、安全）、工程變更等。建管平臺將通過信息化手段，實現(xiàn)指揮部與參建各方進行線上協(xié)同工作，將工程建設(shè)全過程實現(xiàn)精細化管控，實現(xiàn)“線上辦公，管理留痕”。

深圳機場新一期擴建工程BIM建設(shè)管理平臺

4.3 BIM模型設(shè)計與審查，優(yōu)化設(shè)計方案

4.3.1 模型設(shè)計

國內(nèi)BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中大多應(yīng)用于施工階段，完整的設(shè)計階段應(yīng)用BIM技術(shù)案例較少。

深圳機場本期擴建工程在設(shè)計階段要求應(yīng)用BIM三維模型設(shè)計，建立衛(wèi)星廳、捷運系統(tǒng)、綜合管廊、能源中心等工程設(shè)計、施工、竣工模型，二維圖紙與三維模型同步。核查設(shè)計接口之間、工程與周邊環(huán)境之間的關(guān)系，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計接口不協(xié)調(diào)問題，及時修改設(shè)計。

如綜合管廊與衛(wèi)星廳、能源中心的接口問題；登機橋樁基與行李隧道、下穿通道、穗莞深保護區(qū)域轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的沖突問題；衛(wèi)星廳基坑與捷運基坑接口問題；綜合管廊與周邊環(huán)境問題等。

衛(wèi)星廳工程西北指廊樣板段模型

衛(wèi)星廳工程BIM模型

4.3.2 模型審查

在設(shè)計單位提交BIM模型后，深圳機場擴建指揮部及BIM咨詢單位通過BIM模型對設(shè)計方案進行三維可視化審核。目前主要使用碰撞檢測及凈空分析、設(shè)計接口檢查、漫游審查、造價控制等方法進行審核。

（1）碰撞檢測及凈空分析

利用BIM軟件對設(shè)計模型（特別是管線綜合部分）進行碰撞檢查，并依據(jù)碰撞檢查結(jié)果調(diào)整、優(yōu)化設(shè)計方案。本期擴建工程對第一版施工圖模型進行碰撞檢測，共發(fā)現(xiàn)上萬個碰撞點。本期擴建工程，通過在設(shè)計階段應(yīng)用BIM技術(shù)，將管碰撞問題前置解決，減少在施工階段發(fā)現(xiàn)問題引起變更。

衛(wèi)星廳工程BIM模型管線碰撞圖

（2）設(shè)計接口檢查

深圳機場新一期擴建工程利用無人機對機場范圍進行地理信息數(shù)據(jù)航拍采集后，利用業(yè)軟件創(chuàng)建生成機場范圍內(nèi)三維地理信息模型，借助模型可獲得機場用地范圍內(nèi)任意地點、區(qū)域的真實的可量測長度、坐標及高程，輔助新一期擴建工程項目設(shè)計和施工。利用傾斜攝影模型與各單位各專業(yè)設(shè)計模型進行總裝，核查工程內(nèi)部接口是否統(tǒng)一、工程與外部環(huán)境是否協(xié)調(diào)等問題。

衛(wèi)星廳BIM模型與傾斜攝影模型總裝

（3）漫游審查

在一個虛擬的三維環(huán)境中，用動態(tài)交互的方式對未來的衛(wèi)星廳、捷運系統(tǒng)工程進行全方位的審視。在模擬旅客進、出港流線，可以實現(xiàn)多種設(shè)計方案、多種環(huán)境效果的實時切換比較，可讓設(shè)計師獲得身臨其境的體驗，有助于設(shè)計方案的優(yōu)化。

利用BIM模型對設(shè)計方案進行三維可視化仿真審查

（4）造價控制

通過BIM模型，對深圳機場新一期擴建工程初步設(shè)計及施工圖階段的主要項進行工程量統(tǒng)計、對比，并提供方案決策參考，從而達到投資控制的目的。

（5）施工模擬

在深圳機場新一期擴建各工程招標文件中對BIM技術(shù)應(yīng)用提出具體的要求，包括施工深化模型、三維可視化交底、施工場地布置模擬、復(fù)雜施工工序模擬等。同時編制施工階段BIM應(yīng)用指導(dǎo)手冊，以指導(dǎo)BIM在施工過程中的應(yīng)用，發(fā)揮BIM在施工過程中的作用。

 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點深化模型示意圖

衛(wèi)星廳工程施工模擬示意圖

五、總結(jié)與建議

深圳機場新一期擴建工程具有項目定位高、專業(yè)類型多、工程接口復(fù)雜、數(shù)據(jù)龐雜、管理協(xié)調(diào)困難等特點，引入BIM技術(shù)應(yīng)用，改善了傳統(tǒng)靠平面、剖面或者節(jié)點大樣理解細部的復(fù)雜情況，可以實現(xiàn)工程各階段的工作效率增高，成本減少。而在深圳機場新一期擴建工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用不再停留于BIM模型本身，而將重點轉(zhuǎn)向?qū)IM模型與工程建設(shè)管理相結(jié)合，重點關(guān)注利用BIM重新梳理項目各階段及各應(yīng)用對數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用流程和方式。

為持續(xù)推進BIM技術(shù)在深圳機場新一期擴建工程中的有效應(yīng)用，解決實際設(shè)計、施工、運營中可能存在的問題，

需：

（1）多方參與，進一步完善深圳機場BIM技術(shù)標準體系，指導(dǎo)施工深化模型建立，最終形成一套能夠在民航領(lǐng)域推廣的標準體系；

（2）梳理各階段BIM應(yīng)用點，編制BIM應(yīng)用指導(dǎo)手冊，為工程建設(shè)增加亮點，提升工程品質(zhì)；

（3）將地理信息三維模型進一步與地下三維綜合管網(wǎng)模型、三維地質(zhì)模型、新一期擴建工程三維模型、T3航站樓模型等共同組成機場完整的三維數(shù)字沙盤，為機場未來數(shù)字化、智慧化運營管理創(chuàng)造條件。

縱觀國內(nèi)建筑信息模型發(fā)展現(xiàn)狀及結(jié)合BIM在深圳機場新一期擴建工程中的應(yīng)用，BIM技術(shù)應(yīng)用向深度和廣度發(fā)展，需要從觀念、認識、行動上改變，從而推動技術(shù)上的革新，真正發(fā)揮建筑信息模型全生命周期管理在實際工程項目建設(shè)中的作用。