轻量化BIM技术在青茂口岸项目中的实践应用*

焦向军，熊 俐，霍振浩，郭洪飞

（1.中国港湾工程有限责任公司，北京 100027；2.珠海欣邦科技有限公司，广东珠海 519010；3.暨南大学物联网与物流工程研究院，广东珠海 519070）

0 引言

中国企业在全面建设具有国际竞争力的世界一流企业过程中[1]，仍有较多亟待解决的问题，基础管理工作仍滞后于战略业务发展，流程化的管理体系还不够健全和完善，可以通过以BIM、物联网为代表的信息技术驱动和支撑公司实现管理和创新。

BIM（Building Information Modeling）简称“建筑信息模型”，其核心是在工程建造前，预先在计算机中模拟建立1∶1富含各类信息的三维数字建筑信息模型，工程项目设计方、建造方、后期运营方可以借助IT 技术在不同阶段使用这个建筑信息模型进行沟通协作，能大幅度提高协同效率、节约资源、提升工程质量。BIM 作为建筑行业信息化实施的基础，广泛应用于英国、韩国、日本以及北欧的一些国家，并在全球工程建设领域获得了广泛认可[2]。

通过轻量化BIM 技术对建筑进行可视化分析，可以为项目工程提供解决方案。本文对该技术在青茂口岸项目施工中的应用进行了详细介绍，图1 所示为青茂口岸项目的全貌。

图1 青茂口岸项目全貌

1 项目概述

青茂口岸项目位于珠海拱北口岸西侧鸭涌河地段，是连接粤澳的专用跨境通道，设计日通关客流量为20万人次，仅供行人通行。包括以下3个部分：

（1）鸭涌河上廊桥形式的出入境专门通道，与珠海城轨接驳；

（2）粤澳两侧的出入境联检大楼，澳门侧为联检大楼兼具综合交通枢纽、会展及商务配套；

（3）关闸口岸至青州西南岸鸭涌河，打造生态景观及绿色走廊。

本项目通过轻量化BIM 技术对项目的整个周期进行管理，提高工程管理信息化水平，提高工程管理工作的效率，并且严格把关设计质量，获得很好的效率。

2 轻量化BIM技术应用优点

为确保项目能按进度实时完成各项任务，实施轻量化BIM 技术在公共建筑中的管理应用，建立BIM 管理办法与实施路线，确保设计质量，提高工程管理信息化水平以及工程管理工作效率。

（1）BIM 模型可为项目参建各方提供更高效的沟通平台，并实现设计成果的可视化及理解的一致性，及时发现、解决问题，提高沟通交流的效率和准确性。

（2）BIM 应用可大幅减少项目各专业之间的碰撞和冲突，降低项目设计变更、材料浪费和工期延长，节约项目建设成本。

（3）通过BIM 应用，可提前发现施工中的难点和技术关键点、施工进度冲突、资源分配需求等等，从而更好地保障项目建设质量，有效进行施工进度控制，甚至减少工期。

（4）BIM 应用可在项目规划设计前期预先考虑和模拟未来运营管理可能面对的需求或困难，在项目设计和建设阶段提前进行有针对性地设计和构建，保障未来运营管理更加合理、高效和经济。

（5）通过BIM 多维度结构化数据库，数据粒度达到构建级，实现及时准确地统计分析工程投资和成本数据，体现强大的投资控制能力。

3 轻量化BIM技术应用

3.1 工程设计BIM应用

由于BIM 的早期介入，在设计阶段建立BIM 模型，一方面可通过各专业的模型运行碰撞检测形成报告；另一方面是在建模过程中，可对各专业图纸进行校审。后者往往更为重要，对图纸中的错漏等问题有更全面地反映。通过BIM 报告的方式，将BIM 发现的问题进行汇总，并定期提交业主及设计方进行协调解决。这些问题有些可以快速得到解决，有些影响较大，涉及多个专业的协调，需要一定时间才能解决，而当设计做出调整之后，还需要再修改模型进行复核。这个过程需要问题的跟踪机制，才能确保所发现的问题得到彻底解决。

图2 BIM报告跟踪流程

在已建立BIM报告闭环管理流程，如图2所示，通过BIM例会协调、设计修改、BIM 复核后，记录问题的解决结果，使问题的结果明确、过程可追溯。

BIM报告跟踪流程是由业主提出BIM需求，BIM单位针对需求要求设计单位设计过程图纸，并根据图纸搭建BIM 模型，就可以对模型进行碰撞检测、净高分析、管线综合等操作，软件自动分析给出优化建议，设计单位对给出的建议进行设计复核与变更，更新BIM模型之后生成最终施工图。

3.2 土建施工BIM应用

利用BIM 模型进行图纸会审，在项目BIM 模型上进行深化，如图3 所示。对原有结构增加施工缝、流水段、二次结构、预留洞口预埋件等内容，检查深化后模型和其他专业的冲突情况，并依据模型核对结构预留洞，确保预留预埋准确，根据深化设计内容输出二次结构图、预留洞口如图指导实际施工。

图3 对实际结构进行优化

依据施工技术方案，利用BIM 技术搭建施工现场高支模型方案模型，如图4所示，同时通过高支模型技术方案演示，进行高支模型方案的研究和讨论，以分析高支模型方案的正确性、可行性，指导现场施工。

图4 高支模型图

3.3 机电施工BIM应用

根据项目模型进行机电深化设计，机电深化设计分两个阶段。第一阶段由设计单位主导，机电总包单位需根据设计提供的管线模型，进行结构预留预埋的详细核对，发现问题后及时反馈设计进行调整，调整后由设计输出项目结构预留预埋机电图纸，指导现场主体结构施工的预留预埋。第二阶段由施工总承包单位主导，需在机电模型基础上进行管线综合调整优化，并结合砌体工程、铝膜构件深化设计、精装修设计进行多方配合，根据调整优化及配合结果，输出项目砌体留洞图、铝膜构件深化图、项目综合机电末端点位布置图、管线综合平面图、剖面图、综合支吊架布置图，如图5所示。

图5 管线布置三维视图

3.4 幕墙和装饰装修施工BIM应用

3.4.1 幕墙系统

根据幕墙施工图完成其BIM 模型，进行项目幕墙面板的分格优化，并建立标准幕墙节点模型，核对幕墙龙骨生根位置、幕墙预埋件及幕墙与其他专业模型的冲突情况。根据幕墙嵌板分类，统计幕墙材料信息，如图6所示。

图6 幕墙与结构碰撞问题报告

3.4.2 装饰装修

因装修工程深化设计将准确校核土建隔墙与室内装饰墙完成面的关系，根据已有隔墙及装修完成面的调整可能性，重新调整房间完成面尺寸以及平立面装修图，并且还要考虑室内装饰与相关专业的交接部位。装修深化设计做出调整之后，还需要在与调整部位相关的其他专业图纸上分别做相应调整，传统的二维设计当调整方案确定后，与之相关的图纸就需要人工一个一个地做相应调整，致使深化设计效率低下，工作量增大[3]。总包方通过提供BIM深化设计模型，为装修分包方提供参数化联动的功能，一处调整，与之对应的图纸均可做到自动调整，从而提高工作效率。

对于整体工作流程，先要制定项目人员架构，搭建BIM工作环境并制定现场实施方案，通过BIM 创建精装模型，双方进行各方需求并对BIM 模型进行整合，每一个设计方法最后都要判断是否完成。若未完成，则要对整个精装模型进行重新创建以及方案调整，完成后对方案送审。整体流程如图7所示。

根据项目装饰装修施工图完成其BIM模型，如图8所示。结合装饰装修施工工序，对装饰工程中的关键部位和复杂工艺进行深化，针对装饰装修收边收口处的做法进行动态模拟，并输出施工动画，用以指导现场工人交底。

图7 装修深化设计流程

图8 精装修模型效果

3.5 施工管理BIM应用

3.5.1 BIM进度计划

通过BIM 的4D 反复模拟，项目经理利用直观的虚拟动画，如图9所示。在进行动态的优化分析后，得出了更为合理的施工进度计划。通过对不同功能建筑施工区进行合理划分，调整施工顺序，配置足够施工资源，确保其按期交付。

图9 青茂口岸4D施工模拟

3.5.2 通关方案模拟

作为总承包施工单位，必须对项目的交付使用进行履约，同时该项目作为广东省与澳门特别行政区的政治工程，其满足通关使用需求为项目的重大节点，因此总包必须协调各专业分包优先完成通关功能区，满足各职能部门的使用需求，确保市民顺利通关。本项工作通过BIM 可视化管理，与各分包明确重点完成区域，形成三维临时通关BIM 模型，录制通关路线，辅助方案的报批工作，如图10所示。

图10 青茂口岸通关方案

3.5.3 铝膜板研发

本项目澳方11-19F为标准层，同时为满足项目完工履约的时间节点，本部分采用铝模板施工，加快施工进度，确保年底封顶并且通关层可投入运营使用。

铝模板配模规则复杂，对技术人员的要求较高，以往的配模设计采用二维CAD方式进行，效率较低、不直观、构件没有信息化，无法实现虚拟拼装[4-5]。基于BIM 模型进行配模深化设计是大势所趋，具有直观、构件参数化、信息化、可虚拟拼装等多方面的优势，但手动进行配模设计工作量极大，且容易出错。针对上述问题，内置配模规则，基于土建BIM 模型自动配模，并形成配模、错漏检查、分区编码、列表统计、出加工图等完整流程的软件解决方案，如图11所示。

通过铝膜板的软件研发，实现了完成的铝模板构件库、自动、批量的配模及标注、出图功能以及数据集成与动态更新。

图11 11F铝模板

（1）完整的铝模板构件库

铝模板软件构件库完整丰富，高度参数化、智能化与软件功能联动，实现设计、生产、施工、仓储管理的全流程需求，同时可适应不同厂家产品的规格设置。

（2）自动、批量的配模及标注、出图功能

软件通过精确的几何计算，实现批量的自动配模，如图12 所示；同时批量生成多种视图、自动标注、批量导出加工图等功能，极大地提高配模设计效率。

图12 楼梯配模

（3）数据集成与动态更新

软件通过构件参数集成数据，满足各种分类统计功能，实现全流程的信息化；与构件参数联动的3D标注实时动态更新，极大方便了设计及审核过程。

3.5.4 BIM协同平台

自主研发的BIM 协同管理平台可对项目图档进行集中管理，如图13所示，实现项目管理文档的集中组织、更新、共享等管理，便于高效分发和共享。主要用于解决项目文档存储分散、信息不互通、不及时的协作痛点[6]。

图13 协同管理平台

基于IFC 交换格式标准和WebGL 技术，无需安装客户端及插件即可在网页中浏览BIM 模型的结构及详细属性信息，操作简单快捷，如图14 所示。实现BIM 模型的轻量化浏览，实现工程各方基于BIM 模型的可视化浏览、交流及问题跟踪解决，便于高效、便捷地可视化协作和交流。主要用于解决需要安装专有软件才能浏览，不同软件建立的BIM 模型不能流畅查阅的协作痛点。

图14 模拟信息浏览

4 结束语

本项目以青茂口岸项目工程为例，研究轻量化BIM 技术在其施工过程中的应用，基于市场的不断发展以及政府相关部门的大力推动，项目已于2019 年12 月20 日完工，获得了较好的技术、经验和人才的积累，通过土建施工、机电施工等模型的搭建，利用BIM 模型对多个方面进行协同工作，通过报告流程跟踪、装修深化设计，实现了设计流程可视化。

当前，中国轻量化BIM 技术正在飞速发展，轻量化BIM技术使得传统二维图纸飞跃到三维，BIM 在建筑行业的广泛应用是建筑行业信息化的必经之路。利用轻量化BIM 技术可以从设计延续到施工、运维阶段，有效提高本项目的建设、管理、运营水平，可以继续开展相关建筑方面的研究。