BIM技术在杭州萧山国际机场三期工程中的应用*

李越宇，丁应章，徐 强，王 飞

(中建三局集团有限公司(沪)，上海 200129)

0 引言

BIM即利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程[1-2]。根据GB/T 51235—2017《建筑信息模型施工应用标准》，建筑信息模型为在建工程的物理和功能特性进行数字化表达，并依此进行设计、施工、运营的过程和结果的总称。

杭州萧山国际机场三期(交通中心)工程以施工图为基础，建立全专业完整的施工模型，并在施工阶段全面应用BIM技术。

1 工程概况

杭州萧山国际机场三期(交通中心)工程总建筑面积647 744m2，地下建筑面积400 196m2，地上建筑面积247 548m2(见图1)。工程包含4层地下室，3层裙房，2栋10层星级酒店，2栋9层配套业务用房。其中最大建筑高度44.5m，最大挖深约19.55m。

图1 杭州萧山国际机场三期建筑效果

2 工程重难点

1)工程体量大，工期紧 该项目基坑覆盖面积达11万m2，分7个基坑区域同时施工，且实际施工工期比原投标工期压缩约4.5个月(见图2)。为合理划分流水段、安排施工顺序，采用Fuzor软件模拟施工进度，以合理排布进度计划及施工方案。

图2 基坑分区

2)平面管理难度大 周边环境较复杂，施工区域内仅1条道路可作为出土道路，同时，按照工期要求，土方开挖阶段平均日出土量高达1.5万m3，故调度车辆的合理进出及交通路线规划成为前期施工难点。因此，采用Twinmotion软件模拟交通组织规划，并进行方案比选确定最优车辆进出路线。

3)工程量大，统计困难 总混凝土浇筑量约55万m3，模板用量约64.5万m2，在已有Revit建立的全专业模型基础上，需通过Revit创建的模型计取工程量，制定符合算量软件的建模规则，从而将Revit模型导入算量软件进行工程量计算，实现一模多用。既满足BIM模型的几何信息要求，又为工程量统计提供服务，同时节省人工管理成本。

4)复杂基坑群中超大超深逆作法施工 7个基坑区域同时施工，其中C1区4层地下室采用半逆作法施工，基坑面积约4.1万m2，大面积挖深19.55m，为浙江省最大、最深逆作法基坑。基坑南北侧与在建高铁、地铁相邻，西侧为在建航站楼，东侧为机场运营航站楼，施工难度极大。施工组织设计规划初期，针对现场实际工况，使用Fuzor软件进行逆作法施工模拟，规划土方开挖与结构施工顺序，并体现相应的出土路线。通过土方开挖模拟，顺作区和逆作区的相对进度关系清晰，对项目初期规划起到重要作用。

5)总承包管理难度大 施工期间需满足机场不停航、不停运要求，且质量安全文明施工要求高。工程涉及专业较多，包括但不限于机电、钢结构、幕墙、精装修等专业，分包方多、专业性强、各专业接口繁杂，给施工总承包管理带来极大困难。因此采用BIM轻量化平台，将业主、监理、审计及各参建方加入平台，通过在平台上进行文件共享传输及直接查阅图纸和模型，有效解决多专业协同问题。

3 BIM技术应用

根据实施过程中的重难点，针对性地采用BIM技术解决模型创建、管线综合、一模多用、可视化交底、进度管理、施工模拟等工作。

3.1 模型创建

项目前期根据国家规范、标准、业主提供的BIM技术规格书及公司管理文件等，基于实际情况，建立统一标准、团队管理办法、管理流程及编码体系等。规定各专业的建模标准、实施方案、交付标准、使用软件等，为BIM技术的实施打好基础，减少因标准不统一造成不同专业间模型无法整合的情况。

3.2 管线综合

3.2.1碰撞检查

传统二维设计的管线综合在实际施工中，由于管线碰撞引起的调整不低于总工程量的10%，个别项目的改动量高达15%，甚至20%[2]。因此前期建立模型后，需立即根据模型调整管线综合，首先进行各专业间的碰撞检查，找出设计与施工流程中的空间碰撞。

图纸会审前，结构、建筑、机电碰撞问题共1 845个，对碰撞点进行分类总结后讨论并反馈给设计方，施工前预先解决问题，防止不必要的变更与浪费。

3.2.2方案比选及优化

除梳理及排除碰撞问题外，对管线排布方案进行优化。以地下4层管线排布方案为例，设计单位前期要求全部使用管线穿梁方案，项目部根据实际情况，列举仅桥架穿梁、桥架及水管穿梁综合排布方案，具体如下。

1)仅桥架穿梁综合排布方案(见图3) ①强电与弱电桥架排布在0.4m高梁下，消防管道及喷淋管道等水管排布在0.9m高梁下；②排烟及排烟补风管排布在0.4m高梁下，水管及桥架遇风管上翻；③照明线槽及灯具排布在最底层并平铺(消防及喷淋管道底部)。

图3 仅桥架穿梁综合排布方案

为尽量减少翻弯，考虑水管、桥架不同层布置，管线交叉时在梁窝内上翻避让。该方案净高为2.95(灯线槽底面高度)-0.10(灯管高)-0.25(地坪漆找平层)=2.60m。按此方案排布，桥架穿洞1 555个。

2)桥架及水管穿梁综合排布方案(见图4) ①水管与桥架排布在0.4m高梁下，穿0.8m高梁中部；②排烟及排烟补风管排布在水管及电缆桥架下，错层排布；③照明线槽及灯具排布在0.9m高梁及风管底部，遇管下翻。

图4 桥架及水管穿梁综合排布方案

为尽量保证净高，水管、桥架穿梁同层布置，管线交叉时在梁窝内上翻避让。该方案净高为2.95(风管底面高度)-0.05(支架)-0.25(地坪漆找平层)=2.65m。按此方案排布，桥架穿洞1 555个，水管主管(直径≥65mm)穿洞1 467个。

在均满足净高要求的情况下，桥架及水管穿梁综合排布方案中，水管穿梁需多穿洞1 467个，多花费73.95万元。考虑减少开洞、节省成本、节约工期、方便现场预留预埋、管道施工及后期检修等因素，最终采取仅桥架穿梁综合排布方案。

仅桥架穿梁方案费用如下：留洞1 555个，综合单价600元/个，共93.3万元。工期如下：①预留阶段 桥架留洞土建专业施工需考虑降效10%；②安装阶段 安装需穿洞，且上部作业面变低，增加支吊架数量，需考虑降效20%。

通过管线综合调整优化排布方案，项目共节约成本约770万元。

3.2.3净高分析

根据方案比选情况进行净高分析。制作地下室净高分析图，将发现的问题分类汇总并提交设计。通过净高分析，在施工前解决净高问题，避免后期返工。若某些问题存在较大争议，邀请业主、全过程监理、设计等单位一同讨论解决。

3.3 一模多用

Revit模型统计的工程量是模型几何形状下的实际量，而广联达GTJ2018统计的工程量为算量规则下的模型工程量[3]。项目采用Revit+广联达算量软件，避免多次建模[4]。参考广联达GTJ2018的工程量计算规则，使用Revit创建施工图模型，并利用GFC插件导入广联达GTJ2018，即可用于施工图预算编制、混凝土工程量计取、模板脚手架用量统计、复杂构件计量等，实现一模多用，提高效率，节约管理成本。

利用GFC插件导出Revit文件时，需重点设置楼层、混凝土强度等级、构件算量类型，按图纸设计要求修改后导出全部图元，保存为GFC格式文件。后用广联达GTJ2018打开该文件，软件自动将模型转为GTJ格式文件，经检查无误后进行汇总计算。

3.3.1模型转化注意事项

3.3.1.1构件算量类别选择

构件自动转化结果不能保证完全准确和对应，因此导出时需手动设置对应构件的算量类别和自定义构件转换规则。

3.3.1.2混凝土强度等级设置

Revit模型导出GFC格式文件时需先在楼层转化中设置相应的混凝土强度等级，否则导入广联达GTJ2018后，即使统一设置楼层信息，构件混凝土强度等级依旧保留导出时的设置。

3.3.1.3重叠构件处理

Revit中发生构件重叠时软件会自动提示，建模时随建随清，也可完成模型后利用第三方插件清查重叠构件，构件需按照清单计算规则统一扣减，避免重复计量。

GFC插件导出模型时会检查模型，按检查报告逐一修改模型问题，产生墙中心线绘制过长问题，需设置不允许连接及调整中心线长度的规则。

若墙、梁和板的连接较多，在Revit中修改较不便，且对计算机性能要求较高，修改时会反复重新生成模型，此时应导入广联达GTJ2018中进行调整。

3.3.1.4复杂构件的建模要求及转化注意事项

1)梁加腋 水平梁加腋需用板绘制，顶标高为板底，底标高为加腋底，否则导入广联达GTJ2018后易因存在多个不同标高难以进行批量修改。

复杂造型的加腋梁如图5所示，在广联达GTJ2018中难以创建且难以进行参数化精确控制，可直接使用Revit建模并提取工程量，可在算量报表中稍做修改增加此项。

图5 复杂造型加腋梁

2)集水坑 在Revit中使用自建族绘制集水坑，族类型属性选择结构基础，导入项目模型后扣除与筏板连接的体积，承台扣除与集水井连接的体积，最后汇总计算为基础结构模型。

若使用Revit直接放置集水坑族，导入广联达GTJ2018后会缺失，应在广联达GTJ2018中补画该部分集水井。

承台集水井及筏板底的垫层工程量统计中，广联达GTJ2018可一键自动生成，并贴合底部造型，此项弥补Revit中的不足。

3)桩承台 该项目筏板基础存在降板及水沟，且与桩承台交汇布置，若承台顶标高按筏板顶标高设置，会计量偏多。而在广联达GTJ2018中，桩承台工程量计算时应扣除与筏板相交部分的体积，因此在Revit建模时应将承台顶标高设置为筏板底标高。

4)坡道 在Revit中使用楼板绘制并命名为坡道，模型导出时若构件属性选择坡道，则导入广联达GTJ2018后会显示定位错误无法计量，因此导出时选择斜板，即可导入广联达GTJ2018中进行计量。

5)其他复杂结构构件 如复杂钢结构等，使用Revit模型计取，可为施工现场备料及材料用量把控提供数据依据。

3.3.2算量结果对比

该项目地下室结构工程量中，采取广联达GTJ2018所建模型的混凝土总工程量为393 519m3，Revit模型导入广联达GTJ2018后工程量为393 654m3， 两者误差为0.03%，误差值在混凝土出量准确性范围内[5-6]。

3.4 可视化交底

项目C区为超大超深基坑逆作施工区，有复杂节点，利用BIM技术将复杂节点建立为模型，为深化设计、方案编制及交底提供可视化依据(见图6)。

图6 梁柱节点三维模型

3.5 进度管理

传统项目进度管理存在可视性弱、不易协同、网络计划表达抽象等问题，无法充分优化进度，导致工期拖延、成本增加[7]。

根据现场情况建立施工进度模型，将二维网络计划图转变为三维模型，通过比对实际施工进度模型与计划进度模型，分析进度情况，为调整提供参考。

3.6 施工模拟

项目C区为逆作施工区，初步规划结构施工顺序后，经过模拟，不满足施工进度要求，且由于周边环境较复杂，没有足够的场地进行材料周转及交通组织规划，于是C区采用双栈桥式逆作法，更新后施工顺序如下：B0板施工→B2板逆作→底板施工→B3板顺作(留土区B3板逆作)→B1板顺作(见图7)。

图7 逆作施工顺序

经过调整，将B0板平面空间作为材料堆放场地及加工车间。其中钢筋加工车间、钢筋堆场等荷载较大，布置在栈桥区域(限载35kPa)；木工加工车间、周转料具堆场等荷载较小，布置在非栈桥区域(限载2.5kPa)。

C1区B0，B2板均设栈桥重车道，并设置B0板通向B2板的斜栈桥，方便土方暗挖出土及材料运输，提高施工效率。

B0至B2栈桥间的格构柱设置钢斜撑，增加围护体系稳定性。栈桥重车道荷载严格按照设计荷载进行控制(楼板均布荷载≤35kPa，单车最大质量≤50t)。

4 结语

本工程在施工管理全过程中运用BIM技术，在深化设计、施工工艺、工程进度、施工组织及协调配合方面运用BIM技术进行管理，实现工程管理由3D向4D，5D发展，力求提高工程管理信息化水平、工作效率，为工程全生命周期管理中的施工管理阶段提供数字化信息，充分保障后期运营管理。