深圳机场：BIM 技术在新一期扩建工程中的应用

BIM 技术 在深圳机场新一期扩建工程中的应用。

随着 BIM技术进入到应用普及阶段，为大型工程项目在有效运用信息、合理安排工期、减少项目变更、控制项目成本上提供解决手段。深圳机场作为现代化大型国际空港，在新一期扩建工程引入三维地理信息及BIM技术，深入探索基于BIM技术的工程建设和管理模式，着力打造国内数字化机场建设示范工程，希望可为国内其它机场建设提供范例和经验。

前言

随着建筑工程规模的不断扩大，如何在工程项目中有效的运用信息技术，快速处理与工程项目相关信息，合理安排工期、控制成本，尽量消除由于规划和设计不当造成的工程损失和工期延误，实现整个建筑工程周期乃至整个建筑物生命周期中的全面信息管理已成为我国建筑行业亟需考虑的问题[1]。

深圳宝安国际机场是中国境内集海、陆、空、铁联运为一体的现代化大型国际空港，其新一期扩建工程面临规模大、接口多、标准高、时间紧等众多难题，为应对上述问题在新一期建设中引入BIM技术，创新深圳机场规划、设计、施工等建设管理模式，以提升建设管理效率，筑牢全生命周期智慧运维管理基础，希望可为国内其他机场建设和应用BIM技术提供范例和经验。

一、BIM的基本概念及发展现状

1.1 BIM基本概念

BIM 的概念最初是由美国Autodesk 公司于2002年首次提出，将BIM 定义为：建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的可计算数字信息。国际标准组织设施信息委员会(Facilities Information Council)将BIM定义为：在开放的工业标准下对设施的物流和功能特性及其相关的项目生命周期信息的可计算或可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以便更好地实现项目的价值。

BIM（Building information Modeling，即：建筑信息模型）是利用数字模型对项目进行设计、施工、运维的过程。BIM模型包含项目所有的几何、物理、功能和性能信息，项目不同的参与方在项目的各个阶段可以基于同一模型，进行协同工作，对项目进行分析和模拟。在设计、施工、运行的工程全生命周期，实现信息共享和无损传递，提高工程建设的质量和效率，节约项目成本，提升科学决策和管理水平。

1.2 国内外BIM技术发展现状

BIM从20世纪90年代提出至今，已经从概念普及进入到应用普及阶段，开展从小范围、企业内的试验到局部范围、多方协同的实践，并且逐步向全产业链协同、全生命周期实施应用迈进。目前，美国、新加坡、日本、韩国等多个国家已在建筑行业提出BIM应用要求，并建立相关BIM企业级和行业级应用标准。

美国是较早启动建筑业信息化研究的国家，至今其BIM研究与应用均走在世界前列。目前，美国大多建筑项目已经开始应用BIM，BIM的应用点种类繁多，出台BIM相关技术标准，形成各类BIM组织和协会。根据McGraw Hill的调研，2007年美国工程建设行业采用BIM的比例为28%，至2012年已达71%。在英国，英政府要求强制使用BIM，英国内阁办公室于2011年5月发布“政府建设战略”文件，其中包含整个关于建筑信息模型的章节，章节中明确要求，到2016年，政府要求全面协同的3D·BIM，并将全部的文件以信息化管理。

BIM技术应用在我国建筑、水电等行业BIM应用起步相对其他行业较早，目前已在全力推广。2011年5月住房和城乡建设部发布《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》(简称《纲要》)，在总体目标和专项信息技术应用中9次提到建筑信息模型(BIM)。2016年9月19日，住建部印发《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》要求在“十三五”期间，全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、物联网等信息技术集成应用能力。2016年12月，住建部正式发布BIM最高国家标准《建筑信息模型应用统一标准》，规定模型结构与扩展、数据互用、模型应用等诸多内容，为BIM技术的应用实施提供基础支持。2017年2月，国务院办公厅发文《关于促进建筑业持续健康发展的意见》（国办发（2017）19号），提到“加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理，为项目方案优化和科学决策提供依据，促进建筑业提质增效。”2015年5月4日，深圳市建筑工务署发布全国首个政府公共工程BIM实施纲要和标准，明确建筑工务署BIM应用总体定位和规划，给出实施BIM的具体范围和阶段，明确BIM实施的价值点和技术路线，按照纲要目标， 2016年8月30日，深圳市人民政府印发《深圳市信息化发展“十三五”规划》，明确提出推动建筑信息模型（BIM）在建筑工程中的应用。2017年深圳政府工程项目应全面应用BIM技术，当前深圳市政府投资的大型公共工程已基本落实该纲要要求，呈现多点开花状态。

同建筑、水电行业相比，目前机场建设行业BIM应用还处于起步阶段，随着中国民航信息化建设进程的不断推进，BIM技术将成为机场建设行业工程建设发展的必然趋势。

BIM应用特点

二、 深圳机场新一期扩建工程概况

根据《深圳宝安国际机场总体规划（2015版）》，机场新一期扩建工程位于现有T3航站楼北侧，项目总占地约128公顷（主体建筑及站坪、滑行道用地124公顷，北片区综合配套用地3.6公顷）。本期扩建项目除卫星厅及其配套系统及设施外，还包括第三跑道、与之相配套的滑行道、联络道、机坪以及能源中心等，其中卫星厅建筑面积约23.8万平方米，规划近机位61个（含20个组合机位），远机位10个，配置两条垂直联络道以及旅客捷运系统和行李输送系统等。当前工程正处于初步设计阶段，分析项目现状，当前深圳机场新一期扩建项目面临几大方面的问题。

深圳机场新一期扩建工程范围示意图

2.1 专业覆盖多、关系复杂、技术难度大

新一期扩建工程作为一项大型民用机场建设工程，其包括建筑、结构、设备、机电、公用配套等公共和民用建筑专业，机场规划、场道、助航灯光、通信、导航、气象、供油、弱电等民航行业所有专业，这些专业都有其独立的操作空间、时间和技术要求，各专业的进度、质量集中一起，必然出现交叉重叠，提高设计、施工的技术难度。

2.2 工程建设周期长，工程进度紧张

据深圳市政府指示，以2020年底投入使用作为深圳机场卫星厅项目总进度目标，原设计工作已严重滞后，后由同济大学进度课题组对卫星厅工程进度计划进行重新编排，当前设计工作已进入初步设计阶段，预计2017年年底完成施工图设计，与新的计划进度基本一致，但存在出图工作量大、时间紧等问题。

2.3 项目参建方多，各方能力参差不齐

新一期扩建工程涉及业主、设计总包、设计分包、施工总包、施工分包、系统供应商、施工监理、造价咨询、BIM管理咨询等多方单位，各个参与方参建能力参差不齐，尤其在BIM平台不统一，缺乏BIM应用技术上。

三、BIM技术在深圳机场扩建工程各阶段的应用

3.1 BIM技术在设计阶段应用

设计阶段，利用BIM开展多专业三维协同设计，提前进行管线碰撞检测、管线综合、净高分析等工作，减少“错漏碰缺”问题；根据BIM模型可视化特点，检查设备房空间布置是否优化，后期检修是否便利；利用BIM模型核查卫星厅与捷运、行李隧道、综合管廊，以及和既有11号线、穗莞深等复杂边界关系，提前发现上述工程在空间接口、专业接口等存在的问题，提高设计产品质量，加快设计成果的稳定。

3.2 BIM技术在施工阶段应用

BIM技术在施工阶段的应用仍需不断探索。工程开工前，利用BIM技术进行工程设计方案的三维可视化交底，确保现场施工人员对设计方案的准确理解，做到“按图施工”；利用模型进行施工场地布置模拟，合理划分施工区域，合理规划材料堆放区，做到施工有序，堆放有序；针对复杂节点，提前进行施工工序模拟，提前发现施工过程中存在的冲突问题，优化施工工序，提高施工效率与施工质量等。

施工建设期间，利用本项目自主研发的建设管理平台将档案、报建、进度、变更、支付、质量、安全等进行统一管理，为各参建方提供协同工作环境，实现传统工程管理手段向“线上+线下”模式的转变，为本期扩建工程提供多角度、全过程的数字化管控服务。

3.3 BIM技术在运维阶段应用

运维阶段BIM技术应用尚处于规划中，计划将设计与施工BIM成果与机场后期运维管理相结合，进一步补充完善现有运维系统的基础上，打造基于BIM技术的机场智慧运维管理平台，实现工程档案、实物资产、设备运营维护、备件库存、周边实时监护的有效管控，全面提高机场运营管理的质量和效率，降低运维成本，为领导决策提供数字化的技术支持，保证机场运营的安全、优质和经济的。

四、BIM技术在深圳机场扩建工程中的具体实践

为响应国家及深圳市推动建筑信息模型应用的要求、符合深圳机场集团提出的创新信息化管理体制、把握“智慧机场”建设新机遇，同时为解决新一期扩建工程建设面临的规模大、接口多、标准高、时间紧等众多难题，深圳机场在新一期扩建工程中引入BIM技术，以BIM标准体系编制、BIM协同管理平台建设、BIM模型设计及审查、三维地理信息模型辅助设计等4个应用点推进机场建设实现高质量发展。

4.1 制定BIM实施工作框架，编制BIM标准体系

由扩建工程指挥部牵头组织BIM咨询单位，以“平台分建、责任各领、过程管控”为基本原则，建立项目BIM实施工作框架并提供相应管理咨询服务，推动新一期扩建工程项目责任分明、命令统一、数据安全、顺利开展。

为优化BIM工作的有效开展，编制《深圳机场新一期扩建工程项目BIM实施规划报告》、《深圳机场BIM模型技术标准》（征求意见稿）、《深圳机场BIM协同管理标准》（征求意见稿）、《深圳机场BIM数据对象编码标准》（征求意见稿）、《深圳机场BIM数据移交标准》（征求意见稿）等技术标准体系，明确BIM工作内容及要点。

4.2 建立BIM协同管理平台，提高工作效率

机场新一期扩建工程以“一个平台、一个模型、一个数据架构”为指导思想，建立BIM协同及建设管理平台，以ProjectWise作为文件协同管理平台，配套开发有协同管理门户、综合管理、设计管理、施工管理、数字化档案管理等功能，用于本项目的全过程管控。BIM协同及建设管理平台包括PW协同管理平台和建设管理平台两个子平台。

（1）PW协同管理平台

PW平台为设计、建模及文件管理协同工作平台。各参建单位通过PW平台进行协同设计、建模及文件管理工作，通过PW平台可实现设计协同、互提资料、阶段性成果审核，以及成果文件管理。

（2）建设管理平台

建设管理平台为档案管理及线上办公平台，开发功能涵盖：个人办公、综合展示、合同管理、报建管理、文档管理、施工管理（进度、质量、安全）、工程变更等。建管平台将通过信息化手段，实现指挥部与参建各方进行线上协同工作，将工程建设全过程实现精细化管控，实现“线上办公，管理留痕”。

深圳机场新一期扩建工程BIM建设管理平台

4.3 BIM模型设计与审查，优化设计方案

4.3.1 模型设计

国内BIM技术在建筑行业中大多应用于施工阶段，完整的设计阶段应用BIM技术案例较少。

深圳机场本期扩建工程在设计阶段要求应用BIM三维模型设计，建立卫星厅、捷运系统、综合管廊、能源中心等工程设计、施工、竣工模型，二维图纸与三维模型同步。核查设计接口之间、工程与周边环境之间的关系，及时发现设计接口不协调问题，及时修改设计。

如综合管廊与卫星厅、能源中心的接口问题；登机桥桩基与行李隧道、下穿通道、穗莞深保护区域转换结构的冲突问题；卫星厅基坑与捷运基坑接口问题；综合管廊与周边环境问题等。

卫星厅工程西北指廊样板段模型

卫星厅工程BIM模型

4.3.2 模型审查

在设计单位提交BIM模型后，深圳机场扩建指挥部及BIM咨询单位通过BIM模型对设计方案进行三维可视化审核。目前主要使用碰撞检测及净空分析、设计接口检查、漫游审查、造价控制等方法进行审核。

（1）碰撞检测及净空分析

利用BIM软件对设计模型（特别是管线综合部分）进行碰撞检查，并依据碰撞检查结果调整、优化设计方案。本期扩建工程对第一版施工图模型进行碰撞检测，共发现上万个碰撞点。本期扩建工程，通过在设计阶段应用BIM技术，将管碰撞问题前置解决，减少在施工阶段发现问题引起变更。

卫星厅工程BIM模型管线碰撞图

（2）设计接口检查

深圳机场新一期扩建工程利用无人机对机场范围进行地理信息数据航拍采集后，利用业软件创建生成机场范围内三维地理信息模型，借助模型可获得机场用地范围内任意地点、区域的真实的可量测长度、坐标及高程，辅助新一期扩建工程项目设计和施工。利用倾斜摄影模型与各单位各专业设计模型进行总装，核查工程内部接口是否统一、工程与外部环境是否协调等问题。

卫星厅BIM模型与倾斜摄影模型总装

（3）漫游审查

在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对未来的卫星厅、捷运系统工程进行全方位的审视。在模拟旅客进、出港流线，可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较，可让设计师获得身临其境的体验，有助于设计方案的优化。

利用BIM模型对设计方案进行三维可视化仿真审查

（4）造价控制

通过BIM模型，对深圳机场新一期扩建工程初步设计及施工图阶段的主要项进行工程量统计、对比，并提供方案决策参考，从而达到投资控制的目的。

（5）施工模拟

在深圳机场新一期扩建各工程招标文件中对BIM技术应用提出具体的要求，包括施工深化模型、三维可视化交底、施工场地布置模拟、复杂施工工序模拟等。同时编制施工阶段BIM应用指导手册，以指导BIM在施工过程中的应用，发挥BIM在施工过程中的作用。

 钢结构节点深化模型示意图

卫星厅工程施工模拟示意图

五、总结与建议

深圳机场新一期扩建工程具有项目定位高、专业类型多、工程接口复杂、数据庞杂、管理协调困难等特点，引入BIM技术应用，改善了传统靠平面、剖面或者节点大样理解细部的复杂情况，可以实现工程各阶段的工作效率增高，成本减少。而在深圳机场新一期扩建工程中，BIM技术的应用不再停留于BIM模型本身，而将重点转向将BIM模型与工程建设管理相结合，重点关注利用BIM重新梳理项目各阶段及各应用对数据信息的应用流程和方式。

为持续推进BIM技术在深圳机场新一期扩建工程中的有效应用，解决实际设计、施工、运营中可能存在的问题，

需：

（1）多方参与，进一步完善深圳机场BIM技术标准体系，指导施工深化模型建立，最终形成一套能够在民航领域推广的标准体系；

（2）梳理各阶段BIM应用点，编制BIM应用指导手册，为工程建设增加亮点，提升工程品质；

（3）将地理信息三维模型进一步与地下三维综合管网模型、三维地质模型、新一期扩建工程三维模型、T3航站楼模型等共同组成机场完整的三维数字沙盘，为机场未来数字化、智慧化运营管理创造条件。

纵观国内建筑信息模型发展现状及结合BIM在深圳机场新一期扩建工程中的应用，BIM技术应用向深度和广度发展，需要从观念、认识、行动上改变，从而推动技术上的革新，真正发挥建筑信息模型全生命周期管理在实际工程项目建设中的作用。