张述涛 洪班儿

(民航中南机场设计研究院(广州)有限公司，广州 510405)

引言

BIM及数字化技术通过采集、处理、贮存、传输、分析和应用等环节[1]，将传统施工管理过渡到以“智慧化、精益化”管理为核心的基础平台，并提供多种现场的应用场景[2]，最大程度提升施工过程信息的利用价值和使效率最大化[3]，有效保障工程质量与安全，推进参建各方协同管理。目前，BIM及数字化技术在国防、交通、城市管理、工程建设等领域已有了较为成熟的应用[4]。工程建设领域，房屋、市政、水利、铁路等行业起步较早，相关技术发展已较为成熟，民航行业尤其是民航专业工程则起步较晚，目前仍处在探索的阶段。

近些年民航局大力倡导“四型机场”的建设，机场建设领域也随之积极响应，在“智慧机场”方面，BIM及数字化技术的应用最为广泛，如深圳机场、鄂州机场等建设项目均入选了近两年民航局四型机场示范项目名单，主要应用点集中在智慧工地、BIM三维模型建造、施工质量控制等方面，相关应用也逐渐发展、成熟[5]。

机场不停航施工，在机场不关闭或者部分时段关闭并按照航班计划接收和放行航空器的情况下，在飞行区内实施工程施工，短平快的施工组织是重中之重。不停航施工是机场改扩建工程有别于其它建设工程的特点之一，也是改扩建工程的重点和难点。BIM及数字化技术在这方面则体现出它独特的优势[6]。纵观目前在各机场建设领域的应用，在机场不停航施工方面目前还鲜有应用。

随着国家在建设领域加大力度推广工程总承包(EPC)模式，民航局在2020年4月份发行了民航专业工程项目的工程总承包管理办法征求意见稿，标志着民航机场建设领域在未来也将大力发展工程总承包(EPC)，尤其是以设计企业为牵头单位的联合体形式，将会是未来民航专业工程总承包模式的主要形式，如何发挥工程总承包(EPC)模式下设计、采购、施工的一体化优势，如何让传统设计企业转型进行施工现场管理，BIM及数字化施工技术的应用将是一个较优的选择，目前BIM及数字化施工技术在机场工程总承包管理方面的应用也仍处于空白状态。

本文重点介绍BIM及数字化施工技术在民航局首个工程总承包试点项目——北海机场站坪扩建工程设计施工总承包项目中的具体应用。该项目将BIM及数字化施工技术应用于工程总承包的所有管理要素，目的在于帮助设计企业牵头工程总承包项目具体实施，以促进设计施工有效融合、保障不停航施工安全、提高工程总承包管理效率、确保工程质量和安全。实践证明，BIM及数字化施工技术的应用也为该项目的顺利完成作出了贡献，并入选“2020年度民航局四型机场示范项目”名单，可做为类似机场工程项目提供借鉴和参考。

1 项目背景

北海机场站坪扩建工程设计施工总承包项目，建设内容为现状站坪扩建9.6万m2，新增14个机位，配套相应的助航灯光、供配电及飞行区消防等设施，项目投资金额约1.6亿元人民币。

项目建设规模不大，却是全国首个在民航局备案招标的工程总承包试点项目，也是第一个由设计单位牵头实施的民航专业工程总承包项目。同时，项目作为一个典型的机场不停航施工项目，施工效率影响因素多，施工安全要求高，因此对施工管理水平的要求较高。

为响应《中国民航四型机场建设行动纲要》的相关要求，项目引进和开发了各项适用于设计牵头的工程总承包管理的信息化管理平台。

2 具体实施技术思路

据有关文献资料介绍，在大型建设工程项目中，信息交流的问题导致工程变更和工程实施的错误约占工程总成本的3%～5%，搭建统一的信息平台，提供有效的信息化解决方案，有利于实现规范管理与流程再造，采用即时信息、资源共享等方法来实现管理效率的提高[7]。

项目具体的技术思路可归纳为“1+3+8+13”：

“1”代表一站式管理，项目部专门设置数字化信息管理中心，采用系统集成管理所有信息化平台，用一块大屏同时展示所有平台的工作信息；

“3”代表三种信息化技术；

“8”代表应用范围涵盖工程总承包管理的8大要素；

“13”代表13个具体信息化技术应用点，穿插应用于总承包管理要素中。如图1所示。

图1 项目实施技术思路

3 应用点在管理要素中的应用

本项目应用BIM及数字化技术，13个应用点贯穿于工程总承包管理的8大核心要素中。

3.1 设计管理

(1)设计阶段三维建模

本项目三维模型仅作为现场施工协同管理的载体，模型精度介于LOD300～LOD400即可。

(2)BIM模型碰撞检查

模拟工程建造过程，提前发现问题，优化和修改设计方案，保证设计方案的准确性和可实施性。

(3)基于BIM协同管理平台的设计管理

模型审核无误后，轻量化上传平台，保证平台运行顺畅。设计阶段成果线上共享，各方线上会审、论证； 施工阶段发现的设计问题，基于三维模型准确定位，发起事件，设计项目组及时调整方案； 设计成果、校审记录、会审记录、联系单、变更单等文件全程线上归档。通过平台，可做到对设计方案的调整全过程留痕，实现设计管理可追溯，确保设计阶段的设计施工有效融合。如图2所示。

图2 基于BIM协同管理平台的设计管理

3.2 进度管理

(1)离散化三维设计模型

根据设计方案和施工组织设计，将三维设计模型离散化成若干构件。以道面工程为例，根据道面分块图及现场施工工序，将混凝土道面按板块划分成若干单构件并进行编号。

(2)模型构件绑定产值与工期信息

信息化管理中心提前根据联合体编制的进度计划对每个构件绑定产值信息和工期信息，平台自动统计项目的产值完成情况和工期进展情况。

(3)BIM协同管理平台实时更新形象进度、产值统计

图3 BIM协同管理平台实时更新形象进度、产值统计

根据每日施工完成情况绑定相应模型构件，BIM协同管理平台实时自动更新形象进度和产值，实现项目进度的可视化管理，为项目过程中的进度管控和及时纠偏打下基础。如图3所示。

3.3 安全文明施工管理

在安全教育方面，除了传统的授课方式外，引进了VR安全体验舱，让管理人员和劳务人员身临其境地体验安全事故，提高全体人员的安全意识。

不停航施工管理，是本项目安全文明施工管理的重点，为保障不停航施工安全，解决传统不停航施工区域人员、机械管控难度大、管控范围不全面、机械超高判断难度大、现场安全文明施工管理效率低等问题，本项目结合物联网、GIS、北斗高精度定位等技术，开发了不停航施工人员安全管控平台、不停航施工机械安全及超高管控平台，对人员、机械轨迹进行管控。结合全场的高清视频监控和BIM协同管理平台的事件管理功能，确保设计牵头有效落实，保证设计施工有效融合。

(1)不停航施工人员安全管控系统

通过在智能前端设备安全帽上安装定位装置和声音报警装置，实时了解人员运动轨迹，当人员跨越预先设置的电子围栏时，安全帽自动发出告警，移动端APP及时通知管理人员进行处理。

当施工临近区域有航空器滑行需停止作业时，信息化管理中心向安全帽发送语音信息，通知现场人员停止施工作业、注意避让。采用人脸识别闸机对施工道口进行“人证合一”严格管控。如图4所示。

(2)不停航施工机械安全及限高管控系统

与人员管理相似，进行施工机械的防越界管控。根据飞行区限高相关规定，提前设置施工区域的限制高度。实时监控机械在不停航施工区域内的高度，当机械自身高度超过限高时发出告警，及时告示其停止作业，确保飞行区的运行安全。如图5所示。

(3)基于BIM协同平台的安全文明事件管理

图5 基于物联网技术不停航施工机械安全及限高管控平台

图6 安全文明施工事件管理流程

提前制定安全文明施工检查表，管理人员对照检查表，通过视频监控、各数字化管控平台或现场巡察发现问题时，在BIM协同管理平台上发起整改事件。基于三维模型，迅速定位事件发生地点，及时整改，经审核验收合格后形成闭环，实现总承包联合体内部协同管理。如图6所示。

3.4 质量管理

采用碾压质量管控平台对碾压工艺进行全过程监控； 采用三维激光扫描技术辅助道面工程内部验收和地下管线等隐蔽工程三维重构； 对拌合站及实验室数据进行监控和平台展示，从施工原材料、检测过程方面管控工程质量； 结合以上监控手段和BIM协同管理平台的事件管理功能，确保设计牵头有效落实，保证设计施工有效融合。

(1)碾压质量管控系统

通过安装北斗导航装置，对碾压机械的碾压轨迹、行驶速度、碾压范围和碾压遍数等进行实时监控，保证土方和道面基层的碾压质量。如图7所示。

(2)三维激光扫描测量技术

三维激光扫描技术可在短时间内获取高密度点高程数据，在公路、市政等行业已有较多应用，在机场项目鲜有应用。本项目主要应用于道面工程内部验收(道面高程、相邻板块高差、道面厚度的合格评定)和地下管线等隐蔽工程三维重构方面。有效提高道面工程质量验收的检测频率和检测效率，精准反映地下工程的实际位置，全面掌控工程施工质量。如图8～9所示。

图7 碾压质量管控系统

图8 三维激光扫描在道面工程内部验收的应用

(3)拌合站和实验室数据监控平台

通过拌合站和实验室数据监控平台，对水泥混凝土拌合站的配合比、工地实验室数据进行监控，实时统计数据合格率，及时发现和解决过程中的质量问题，实现过程管控。实施过程中共发现23组异常数据，管理人员及时结合试验报告进行调整，避免了工程质量问题的发生。如图10～11所示。

图9 三维激光扫描反映管线埋设情况及埋设位置

图11 实验室数据监控系统

(4)基于BIM协同管理平台的质量事件管理

提前将行业验收评定标准录入BIM协同管理平台质量问题库，管理人员参照问题库对每道工序进行检查，发现问题时在BIM协同管理平台上发起整改事件，基于三维模型迅速定位事件发生地点，及时整改，经验收合格后形成闭环，实现总承包联合体内部协同管理。具体工作流程与安全文明施工事件管理类似。

3.5 人员、物料、机械管理

人员、物料、机械相关报审资料、证书、进场信息等，实时录入平台，实现管理可溯源。使用二维码技术，在设备、机械上粘贴二维码，现场可实时掌握设备、机械的相关信息。如图12所示。

图12 二维码集成展示机械信息

3.6 资料管理

按照民航行业竣工要求，在BIM协同管理平台上提前录入资料目录，施工过程中按目录及时归档工程资料，保证日常资料归档的及时性和完整性。施工日志的线上报送，直接导出符合民航专业验收要求的纸质版施工日志存档备查，减少了资料管理人员的日常工作量。

4 应用效果

项目BIM及数字化技术的应用，实现了施工过程的智能化管理，提升了施工管理水平，有效保证了不停航施工安全，项目进度、工程质量等方面得到了有效控制，促进了项目设计与施工的有效融合，设计施工总承包的优势得以发挥。

(1)设计施工有效融合，充分发挥工程总承包模式的优势。BIM协同管理平台实现了设计施工的协同管理，提高了设计与施工之间的沟通效率。工程未发生设计变更，也未发生过任何一起因设计回复不及时而影响施工的事件。

(2)不停航施工安全问题得到了有效的保障，不停航施工效率明显提升，工程进度得到了有效管控。直至项目结束，未发生对机场运行产生影响的安全问题，项目合同工期300天，实际工期仅为196天，工期较计划提前近35%。

(3)提高了现场管理人员的工作效率。牵头单位在项目部每个部门仅派驻1～2名管理人员，就能有效监督和把控部门的日常工作。

(4)实现了项目实施全过程质量和安全的控制。BIM协同管理平台发起的各类安全、文明、质量事件超过了600条，并均已落实整改到位，真正落实了设计单位牵头工程总承包的职责。

(5)联合体项目部统一信息交换格式标准，施工过程事件、工程资料管理过程留痕，提高项目资料归档效率，实现联合体内部数据资源共享。

5 结论与建议

(1)北海机场站坪扩建工程设计施工总承包项目将BIM及数字化技术应用于工程总承包管理各要素中，有效促进了设计施工的融合，发挥工程总承包(EPC)模式的优势，真正落实了设计牵头的职责，并取得了显著的效果。

(2)针对本项目的特点，将BIM及数字化的重点应用于机场不停航施工方面，在行业内率先开发了适用于机场不停航施工特性的安全、质量管控系统，有效保障了不停航施工的安全，提升了施工效率。

(3)由于本项目工期紧张，开发周期短，BIM协同管理平台及各数字化技术的应用还有进一步改进和完善的空间。