BIM技術在機場助航燈光施工中應用

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鄂州花湖機場是我國第一個專業(yè)性貨運樞紐機場，計劃建設2條E類跑道，長度均為3600米。西跑道為Ⅰ類精密進近儀表跑道，東跑道為Ⅱ類精密進近儀表跑道。北京佳和建設工程有限公司在項目建設中承建全場助航燈光施工內容，包括助航燈光、飛行區(qū)供電、燈光站施工工程。施工階段的bim工作要求為：基于施工圖設計模型開展深化設計，創(chuàng)建深化設計模型。應用工程管理平臺包括但不限于進度管理、質量驗評、計量支付、變更管理、安全管理、施工信息管理等。在施工深化期間，各施工標段統(tǒng)一開展BIM工作，聚集了全國近50%以上的BIM專業(yè)人才，各單位完成了上億個高精度構件。

一、項目難點和重點

1.工期非常緊張

鄂州花湖機場是湖北省一號工程，工期比其他新建機場要求縮短將近一半。北京佳和建設工程有限公司承擔全場助航燈光、飛行區(qū)供電、燈光站房屋建筑等工程，包括排管總量55公里、電纜井860座、各類助航燈具9463套，燈光站2座及各類監(jiān)控系統(tǒng)，施工合同要求在314天內完成。

2.按模施工，模型先行，模型未通過四方審核無法開始施工

模型先行，意味著剛入場的2～3個月需要項目核心技術人員與BIM工程師共同完成施工深化模型，要將其他項目在施工過程中逐步解決的沖突、優(yōu)化和施工邊界問題全部在深化階段完成。

3.國內尚無一例完整的助航燈光施工深化

BIM模型，許多工作需要在探索中前行國內機場領域BIM應用主要集中在航站樓領域，飛行區(qū)工程BIM施工應用極少。項目要求使用Bentley軟件平臺完成飛行區(qū)模型的構建，需要創(chuàng)建的BIM模型包括保護管、電纜等。其他項目中可不建模的構件，包括Bentley在內的主流BIM軟件平臺并未提供機場專業(yè)的設計建模工具。國內熟練掌握Bentley相關軟件平臺的工程技術人員數(shù)量極為有限。

4.BIM模型數(shù)量多，有大量的施工深化和優(yōu)化工作

鄂州花湖機場助航燈光及供電工程BIM標準要求高，電纜井鋼筋、電纜保護管、電纜是必須建模的構件，從電纜井數(shù)量、電纜長度就能估算出BIM建模工程量之大。同時，助航燈光模型還包括大量的施工深化，如道面區(qū)、土面區(qū)電纜保護管的路由優(yōu)化和確定，電纜排管和電纜井內的電纜排布，道肩上隔變箱的位置優(yōu)化等。

二、BIM技術施工階段主要應用點

鄂州花湖機場助航燈光及飛行區(qū)供電工程充分運用BIM技術，根據(jù)施工圖模型進行詳細的施工深化設計，現(xiàn)場施工定位、安裝及參數(shù)均按照BIM模型進行，質量驗評、計量支付均按照業(yè)主統(tǒng)一要求完成。BIM模型與傳統(tǒng)的二維圖紙相比更易理解，可有效地減少施工出錯的幾率，對施工人員的技能要求也進一步降低，從一定程度上減少了建設投資。

1.房建工程精細建模，確定優(yōu)化方案并指導施工

在Revit2018平臺上，使用多種快速建模工具結合自主二次開發(fā)進行快速建模，通用構件在現(xiàn)有基礎上進行修改提高精度，機場專業(yè)構件由BIM工程師對照廠家資料精細建模。按照鄂州花湖機場BIM建模標準，DN25以上直徑的電纜保護管需要建模，同時墻體開洞、橋架支吊架等構件均需與實際施工意圖一致，主要構件之間零碰撞。完成的BIM模型經(jīng)過多次審核和邊界確認，在此過程中生成了合理的施工深化方案，消除了現(xiàn)場因為管線不合理而返工的情況，如圖1所示。

2.電纜排管提前確定配合作業(yè)面，減少了臨時施工協(xié)調，并可與電纜井同步施工

地下管網(wǎng)在機場項目中是一大施工難點，管網(wǎng)種類多、局部密集，重力管道需要考慮到坡度要求，供油管不能有過多彎折等諸多因素。在以往施工中，不同施工單位常常因為各種交叉碰撞而導致返工，既損耗材料還延誤工期。在具備精細的BIM模型后，每一處的交叉處理能在施工實施前預知并提前規(guī)避，如圖2所示。在以往施工項目中，電纜井施工完成后才能確定排管的高程值，以保證電纜井預留洞口匹配。完成高精度施工深化BIM后，可以在模型中直接測量排管高程，現(xiàn)場按照模型數(shù)據(jù)施工排管，電纜井可同步施工，極大地縮短了施工工期。BIM技術還能提前確定作業(yè)面和交叉施工節(jié)點，在施工過程中通過查看BIM模型可以看到此處開挖是否會影響其他管道或者設備；確定開挖的安全范圍及深度，避免破壞其他管道或設備。對于復雜交叉作業(yè)面，如排管穿越排水溝節(jié)點，兩個施工團隊確定好施工時間，在排水溝施工過程中提前預埋排管支架和保護管，避免二次開挖而影響工程質量。

3.電纜保護管模型進行多次BIM模擬，實現(xiàn)路由優(yōu)化，有效地節(jié)約了建設投資

在建模過程中，多次進行電纜保護管BIM模型模擬，對可共管電纜實現(xiàn)“一管兩線”原則，減少建設投資；保護管和排水溝進行合模，確定好燈箱定位，使其盡量避開排水溝，避免燈箱與排水溝沖突而影響工程質量，如圖3所示。

4.電纜模型嚴格按照規(guī)范建模，對支架進行了改進，使電纜排布滿足規(guī)范要求

電纜建模過程中發(fā)現(xiàn)，飛行區(qū)供電的鎧裝電纜直徑較大，進入四通電纜井上支架需多次轉彎。若按照規(guī)范要求的鎧裝電纜轉彎半徑12D（D為電纜直徑），則需延長所有支架，這樣將造成井內操作空間不足，支架利用率低。出于保護電纜、節(jié)省資源的目的，修改了電纜井內電纜支架的排布和安裝，如圖4所示。不再使用四通電纜井圖集中的支架排布方案，改為“頂天立地”的安裝方案，在井的中間加上4個由四排槽鋼組成的電纜支架（支架層數(shù)與排管層數(shù)一致）。若后續(xù)有新增的電纜，可自行添加支架層數(shù)。對轉角井內直邊井壁上的支架進行補充添加，直通井電纜進井和出井位置的支架適當延長。

5.對施工中標記牌定位復雜的問題，通過數(shù)字模型溝通在施工實施前得到了解決

運用BIM模型進行合模，可以提前知道標記牌與排水溝或者電纜井的沖突情況，在施工前得到合理的解決，避免了返工或者破除硬化情況發(fā)生，同時對于標記牌互相遮擋的情況也能提前發(fā)現(xiàn)解決，如圖5所示。

6.通過自主開發(fā)設計建模工具集，大幅提高工作效率

BIM團隊自行研發(fā)的設計建模工具集包括電纜排管創(chuàng)建、保護管創(chuàng)建、電纜創(chuàng)建、電纜井配筋、排管電纜分配、燈具快速布置等。這些工具的有效使用，確保助航燈光BIM工作順利完成，如圖6所示。

7.施工質量驗評系統(tǒng)應用

質量驗評系統(tǒng)包括線上填報、線上審核、線上結算系統(tǒng)，是一個全新的系統(tǒng)。它融合了施工BIM模型、現(xiàn)場施工節(jié)點資料、驗收流程資料以及農民工工資結算的全方位流程系統(tǒng)。北京佳和建設工程有限公司對該系統(tǒng)進行了擴展，質量控制由項目管理人員現(xiàn)場控制轉換為勞務質量人員自控并線上填報，從勞務技術人員開始實施，提高勞務人員的整體質量觀念，真正做到讓“質量”深入第一線。線上可視化質量體系如圖7所示。

三、BIM技術應用價值

通過鄂州機場助航燈光及供電工程施工階段BIM技術的深入應用，對于大型機場項目實施BIM積累了豐富的經(jīng)驗，也提升了企業(yè)技術力量和管理水平。項目中BIM技術的應用價值主要體現(xiàn)在以下幾個方面。（1）建立了完整、高精度的助航燈光施工深化模型，有利于各建設參與方直觀了解施工的結果。（2）提前發(fā)現(xiàn)設計接口問題，在施工實施之前得到解決。（3）業(yè)主可提前明確需求，避免后期變更。（4）降低對施工實施人員的要求，減少施工中可能出現(xiàn)的返工現(xiàn)象。（5）在規(guī)定時間內高質量完成了整個施工任務。

四、結語

隨著我國民航領域的智慧化、數(shù)字化進程不斷提速，鄂州花湖機場助航燈光及供電工程施工階段的BIM應用成果必然會作為一個樣板工程，對后期其他機場工程的建設提供經(jīng)驗。

作者:劉飛飛 單位:北京佳和建設工程有限公司