深圳機場：BIM 技術在新一期擴建工程中的應用

BIM 技術 在深圳機場新一期擴建工程中的應用。

隨著 BIM技術進入到應用普及階段，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，深入探索基于BIM技術的工程建設和管理模式，著力打造國內數字化機場建設示范工程，希望可為國內其它機場建設提供范例和經驗。

前言

隨著建筑工程規模的不斷擴大，如何在工程項目中有效的運用信息技術，快速處理與工程項目相關信息，合理安排工期、控制成本，盡量消除由于規劃和設計不當造成的工程損失和工期延誤，實現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亟需考慮的問題[1]。

深圳寶安國際機場是中國境內集海、陸、空、鐵聯運為一體的現代化大型國際空港，其新一期擴建工程面臨規模大、接口多、標準高、時間緊等眾多難題，為應對上述問題在新一期建設中引入BIM技術，創新深圳機場規劃、設計、施工等建設管理模式，以提升建設管理效率，筑牢全生命周期智慧運維管理基礎，希望可為國內其他機場建設和應用BIM技術提供范例和經驗。

一、BIM的基本概念及發展現狀

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：建筑物在設計和建造過程中，創建和使用的可計算數字信息。國際標準組織設施信息委員會(Facilities Information Council)將BIM定義為：在開放的工業標準下對設施的物流和功能特性及其相關的項目生命周期信息的可計算或可運算的形式表現，從而為決策提供支持，以便更好地實現項目的價值。

BIM（Building information Modeling，即：建筑信息模型）是利用數字模型對項目進行設計、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，進行協同工作，對項目進行分析和模擬。在設計、施工、運行的工程全生命周期，實現信息共享和無損傳遞，提高工程建設的質量和效率，節約項目成本，提升科學決策和管理水平。

1.2 國內外BIM技術發展現狀

BIM從20世紀90年代提出至今，已經從概念普及進入到應用普及階段，開展從小范圍、企業內的試驗到局部范圍、多方協同的實踐，并且逐步向全產業鏈協同、全生命周期實施應用邁進。目前，美國、新加坡、日本、韓國等多個國家已在建筑行業提出BIM應用要求，并建立相關BIM企業級和行業級應用標準。

美國是較早啟動建筑業信息化研究的國家，至今其BIM研究與應用均走在世界前列。目前，美國大多建筑項目已經開始應用BIM，BIM的應用點種類繁多，出臺BIM相關技術標準，形成各類BIM組織和協會。根據McGraw Hill的調研，2007年美國工程建設行業采用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，英國內閣辦公室于2011年5月發布“政府建設戰略”文件，其中包含整個關于建筑信息模型的章節，章節中明確要求，到2016年，政府要求全面協同的3D·BIM，并將全部的文件以信息化管理。

BIM技術應用在我國建筑、水電等行業BIM應用起步相對其他行業較早，目前已在全力推廣。2011年5月住房和城鄉建設部發布《2011—2015年建筑業信息化發展綱要》(簡稱《綱要》)，在總體目標和專項信息技術應用中9次提到建筑信息模型(BIM)。2016年9月19日，住建部印發《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》要求在“十三五”期間，全面提高建筑業信息化水平，著力增強BIM、大數據、智能化、移動通訊、物聯網等信息技術集成應用能力。2016年12月，住建部正式發布BIM最高國家標準《建筑信息模型應用統一標準》，規定模型結構與擴展、數據互用、模型應用等諸多內容，為BIM技術的應用實施提供基礎支持。2017年2月，國務院辦公廳發文《關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發（2017）19號），提到“加快推進建筑信息模型（BIM）技術在規劃、勘察、設計、施工和運營維護全過程的集成應用，實現工程建設項目全生命周期數據共享和信息化管理，為項目方案優化和科學決策提供依據，促進建筑業提質增效?！?015年5月4日，深圳市建筑工務署發布全國首個政府公共工程BIM實施綱要和標準，明確建筑工務署BIM應用總體定位和規劃，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路線，按照綱要目標， 2016年8月30日，深圳市人民政府印發《深圳市信息化發展“十三五”規劃》，明確提出推動建筑信息模型（BIM）在建筑工程中的應用。2017年深圳政府工程項目應全面應用BIM技術，當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，呈現多點開花狀態。

同建筑、水電行業相比，目前機場建設行業BIM應用還處于起步階段，隨著中國民航信息化建設進程的不斷推進，BIM技術將成為機場建設行業工程建設發展的必然趨勢。

BIM應用特點

二、 深圳機場新一期擴建工程概況

根據《深圳寶安國際機場總體規劃（2015版）》，機場新一期擴建工程位于現有T3航站樓北側，項目總占地約128公頃（主體建筑及站坪、滑行道用地124公頃，北片區綜合配套用地3.6公頃）。本期擴建項目除衛星廳及其配套系統及設施外，還包括第三跑道、與之相配套的滑行道、聯絡道、機坪以及能源中心等，其中衛星廳建筑面積約23.8萬平方米，規劃近機位61個（含20個組合機位），遠機位10個，配置兩條垂直聯絡道以及旅客捷運系統和行李輸送系統等。當前工程正處于初步設計階段，分析項目現狀，當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 專業覆蓋多、關系復雜、技術難度大

新一期擴建工程作為一項大型民用機場建設工程，其包括建筑、結構、設備、機電、公用配套等公共和民用建筑專業，機場規劃、場道、助航燈光、通信、導航、氣象、供油、弱電等民航行業所有專業，這些專業都有其獨立的操作空間、時間和技術要求，各專業的進度、質量集中一起，必然出現交叉重疊，提高設計、施工的技術難度。

2.2 工程建設周期長，工程進度緊張

據深圳市政府指示，以2020年底投入使用作為深圳機場衛星廳項目總進度目標，原設計工作已嚴重滯后，后由同濟大學進度課題組對衛星廳工程進度計劃進行重新編排，當前設計工作已進入初步設計階段，預計2017年年底完成施工圖設計，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主、設計總包、設計分包、施工總包、施工分包、系統供應商、施工監理、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平臺不統一，缺乏BIM應用技術上。

三、BIM技術在深圳機場擴建工程各階段的應用

3.1 BIM技術在設計階段應用

設計階段，利用BIM開展多專業三維協同設計，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BIM模型可視化特點，檢查設備房空間布置是否優化，后期檢修是否便利；利用BIM模型核查衛星廳與捷運、行李隧道、綜合管廊，以及和既有11號線、穗莞深等復雜邊界關系，提前發現上述工程在空間接口、專業接口等存在的問題，提高設計產品質量，加快設計成果的穩定。

3.2 BIM技術在施工階段應用

BIM技術在施工階段的應用仍需不斷探索。工程開工前，利用BIM技術進行工程設計方案的三維可視化交底，確?，F場施工人員對設計方案的準確理解，做到“按圖施工”；利用模型進行施工場地布置模擬，合理劃分施工區域，合理規劃材料堆放區，做到施工有序，堆放有序；針對復雜節點，提前進行施工工序模擬，提前發現施工過程中存在的沖突問題，優化施工工序，提高施工效率與施工質量等。

施工建設期間，利用本項目自主研發的建設管理平臺將檔案、報建、進度、變更、支付、質量、安全等進行統一管理，為各參建方提供協同工作環境，實現傳統工程管理手段向“線上+線下”模式的轉變，為本期擴建工程提供多角度、全過程的數字化管控服務。

3.3 BIM技術在運維階段應用

運維階段BIM技術應用尚處于規劃中，計劃將設計與施工BIM成果與機場后期運維管理相結合，進一步補充完善現有運維系統的基礎上，打造基于BIM技術的機場智慧運維管理平臺，實現工程檔案、實物資產、設備運營維護、備件庫存、周邊實時監護的有效管控，全面提高機場運營管理的質量和效率，降低運維成本，為領導決策提供數字化的技術支持，保證機場運營的安全、優質和經濟的。

四、BIM技術在深圳機場擴建工程中的具體實踐

為響應國家及深圳市推動建筑信息模型應用的要求、符合深圳機場集團提出的創新信息化管理體制、把握“智慧機場”建設新機遇，同時為解決新一期擴建工程建設面臨的規模大、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，以BIM標準體系編制、BIM協同管理平臺建設、BIM模型設計及審查、三維地理信息模型輔助設計等4個應用點推進機場建設實現高質量發展。

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、責任各領、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管理咨詢服務，推動新一期擴建工程項目責任分明、命令統一、數據安全、順利開展。

為優化BIM工作的有效開展，編制《深圳機場新一期擴建工程項目BIM實施規劃報告》、《深圳機場BIM模型技術標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM協同管理標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM數據對象編碼標準》（征求意見稿）、《深圳機場BIM數據移交標準》（征求意見稿）等技術標準體系，明確BIM工作內容及要點。

4.2 建立BIM協同管理平臺，提高工作效率

機場新一期擴建工程以“一個平臺、一個模型、一個數據架構”為指導思想，建立BIM協同及建設管理平臺，以ProjectWise作為文件協同管理平臺，配套開發有協同管理門戶、綜合管理、設計管理、施工管理、數字化檔案管理等功能，用于本項目的全過程管控。BIM協同及建設管理平臺包括PW協同管理平臺和建設管理平臺兩個子平臺。

（1）PW協同管理平臺

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

（2）建設管理平臺

建設管理平臺為檔案管理及線上辦公平臺，開發功能涵蓋：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、質量、安全）、工程變更等。建管平臺將通過信息化手段，實現指揮部與參建各方進行線上協同工作，將工程建設全過程實現精細化管控，實現“線上辦公，管理留痕”。

深圳機場新一期擴建工程BIM建設管理平臺

4.3 BIM模型設計與審查，優化設計方案

4.3.1 模型設計

國內BIM技術在建筑行業中大多應用于施工階段，完整的設計階段應用BIM技術案例較少。

深圳機場本期擴建工程在設計階段要求應用BIM三維模型設計，建立衛星廳、捷運系統、綜合管廊、能源中心等工程設計、施工、竣工模型，二維圖紙與三維模型同步。核查設計接口之間、工程與周邊環境之間的關系，及時發現設計接口不協調問題，及時修改設計。

如綜合管廊與衛星廳、能源中心的接口問題；登機橋樁基與行李隧道、下穿通道、穗莞深保護區域轉換結構的沖突問題；衛星廳基坑與捷運基坑接口問題；綜合管廊與周邊環境問題等。

衛星廳工程西北指廊樣板段模型

衛星廳工程BIM模型

4.3.2 模型審查

在設計單位提交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軟件對設計模型（特別是管線綜合部分）進行碰撞檢查，并依據碰撞檢查結果調整、優化設計方案。本期擴建工程對第一版施工圖模型進行碰撞檢測，共發現上萬個碰撞點。本期擴建工程，通過在設計階段應用BIM技術，將管碰撞問題前置解決，減少在施工階段發現問題引起變更。

衛星廳工程BIM模型管線碰撞圖

（2）設計接口檢查

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據航拍采集后，利用業軟件創建生成機場范圍內三維地理信息模型，借助模型可獲得機場用地范圍內任意地點、區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計和施工。利用傾斜攝影模型與各單位各專業設計模型進行總裝，核查工程內部接口是否統一、工程與外部環境是否協調等問題。

衛星廳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境中，用動態交互的方式對未來的衛星廳、捷運系統工程進行全方位的審視。在模擬旅客進、出港流線，可以實現多種設計方案、多種環境效果的實時切換比較，可讓設計師獲得身臨其境的體驗，有助于設計方案的優化。

利用BIM模型對設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計及施工圖階段的主要項進行工程量統計、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技術應用提出具體的要求，包括施工深化模型、三維可視化交底、施工場地布置模擬、復雜施工工序模擬等。同時編制施工階段BIM應用指導手冊，以指導BIM在施工過程中的應用，發揮BIM在施工過程中的作用。

 鋼結構節點深化模型示意圖

衛星廳工程施工模擬示意圖

五、總結與建議

深圳機場新一期擴建工程具有項目定位高、專業類型多、工程接口復雜、數據龐雜、管理協調困難等特點，引入BIM技術應用，改善了傳統靠平面、剖面或者節點大樣理解細部的復雜情況，可以實現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技術的應用不再停留于BIM模型本身，而將重點轉向將BIM模型與工程建設管理相結合，重點關注利用BIM重新梳理項目各階段及各應用對數據信息的應用流程和方式。

為持續推進BIM技術在深圳機場新一期擴建工程中的有效應用，解決實際設計、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技術標準體系，指導施工深化模型建立，最終形成一套能夠在民航領域推廣的標準體系；

（2）梳理各階段BIM應用點，編制BIM應用指導手冊，為工程建設增加亮點，提升工程品質；

（3）將地理信息三維模型進一步與地下三維綜合管網模型、三維地質模型、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字沙盤，為機場未來數字化、智慧化運營管理創造條件。

縱觀國內建筑信息模型發展現狀及結合BIM在深圳機場新一期擴建工程中的應用，BIM技術應用向深度和廣度發展，需要從觀念、認識、行動上改變，從而推動技術上的革新，真正發揮建筑信息模型全生命周期管理在實際工程項目建設中的作用。