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长沙机场综合交通枢纽工程数字化不停航施工技术

2025-05-22 54 上传者：管理员

摘要：机场改扩建工程通常为高度集约的建筑设计，有限空间内施工工作面众多且工期紧张，施工的同时要严格控制各类污染物的排放，全过程不影响飞行区的运营。长沙机场改扩建工程综合交通枢纽工程基于数字化建造的理念，在组织管理和技术措施上使?BIM和智慧工地管理平台等数字化技术，使改扩建施工与飞行运营同步进行，在确保工程质量、安全、进度的同时，有效控制了环境污染，创造了可观的经济、环保、社会等综合效益。

关键词：
BIM
不停航施工
数字化技术
智慧工地管理平台
综合效益
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1、引言

当前,航空出行方式因高速便捷的特点而日益普及,各机场在正常运营的同时陆续进行改扩建｡改扩建工程是在有限范围内高度集约众多种类和数量的单位工程,且施工区域与飞行区域紧邻或重叠[1-2]｡面对工程建设消耗大量资源､密集排放二氧化碳､产生大量建筑垃圾､导致环境污染的种种问题,国家已逐步出台并不断完善各项绿色建造和绿色施工的相关政策､法律､法规及行业标准[3-9],并制定“2030碳达峰､2060碳中和”的“双碳”战略,以节约资源和保护环境｡为此,各建设施工方正积极探索改进管理模式和工艺方法｡天津机场引入“动态集成管控”的理念[10],萧山国际机场在PMC模式下研究总控方法[11],萨摩亚法莱奥诺国际机场结合PERT/CPM模型优化管理[12],各种管理模式均显著提高了现场管理的高效便捷性｡西安咸阳机场通过研究交通导改,保障了二期扩建工程施工过程中的交通顺畅[13]｡北海机场､珠海机场､马尔代夫维拉纳国际机场相继将BIM技术成熟应⽤于改扩建工程中[14-16],提高了现场施工管理效率｡哈尔滨太平机场采⽤“智慧工程”信息管理技术,实现了工程可视化智能管理,有效提高了工程信息化管理水平[17]｡面对日趋复杂的设计和越来越高的施工标准,如何综合应⽤数字化技术,以有效解决飞行运营与施工之间的诸多问题,尚需进一步实践总结｡

2、工程概况

湖南省作为全国唯一在全省范围内实施绿色建造试点的省份,与广东省深圳市､江苏省常州市于2021年共同成为全国第一批绿色建造试点区域[18]｡长沙机场改扩建工程位于湖南省长沙市,紧邻现有黄花机场的东侧,是湖南省首批9个绿色建造试点项目之一[19],设计标准为三星级,同时也是湖南省一号工程和交通运输部“十四五”规划重点工程｡项目总投资高达429.6732亿元,占地面积105.16万m2,其中的综合交通枢纽工程高度集约综合交通中心､停车楼､旅客过夜⽤房等建筑工程,磁悬浮､高铁､地铁､轻轨等地下轨道工程以及市政道路､站前高架桥等地面交通工程,施工区域距离现有飞行区域最近仅90m(见图1),基坑最大开挖深度超过30m,“坑中坑”“坑外坑”“交叉坑”众多,各单位工程交叉压覆,场地移交频繁,现场组织协调难度极大,且移动通讯信号受干扰程度大｡施工期间,机场现有飞行区域不停航,施工也将进一步加大飞行区及周边道路交通压力｡

图1施工区域紧邻飞行区域

3、数字化不停航施工组织管理

综合交通枢纽工程由三家施工单位组成联合体实行施工总承包,使⽤自主研发的全链指挥系统(见图2)和中建元BIM协同平台(见图3)进行数字化管理,内容包括质量､安全､进度､绿色建造､人员管理､产值统计､信息沟通､事件记录等12个板块,实施多专业标准化的协同建模及更新,及时发现并处理各专业碰撞问题｡

工程使⽤智慧工地管理系统结合BIM技术有效组织交通,将原有的X031､X056､Y039等县乡道路改扩建为施工区域主便道(见图4),尽可能避开了飞行区周边的主干道,同时根据工程移交节点动态布置场内临建设施,并安装8套环境监测系统(见图5)全天候全方位监测施工过程中的温湿度､气压､风向､风速､空气可悬浮颗粒物､噪音等环境指标,与喷淋降尘等系统联动,针对环境预警即时处理,并为环境保护措施成效分析提供依据｡使⽤BIM一模到底,BIM+4D进度模拟(见图6),优化施工组织及改进施工方案,科学计算材料⽤量,从而保证了施工进度,降低了材料损耗｡在三级技术､安全交底时,通过立体模型和动画的形式让被交底人员更加形象地了解各部位的施工步骤,保证了施工质量和现场安全,提高了作业效率｡深基坑和高支模采⽤智能监测设备实时监测地下水位､应力､变形等参数,自动分析报警(见图7)｡所有无线监测设备的频率范围均上报机场管理部门备案并得到许可后才投入使⽤｡针对飞行区的信号干扰,施工区域内的5G基站确保了通讯畅通｡项目对常驻现场的人员和施工机械车辆进行实名制管理,对临时进场的人员和车辆分次发放临时通行证,并进行场内视频识别跟踪｡

图1施工区域紧邻飞行区域

图2全链指挥系统

图3BIM协同管理平台

图4已有道路改扩建为施工便道

图5环境监测设备平面布置图

图6BIM+4D进度模拟

图7深基坑及高支模监测界面

图8群塔设计

4、数字化不停航施工技术措施

4.1群塔布置

本项目共计33台塔吊,高峰期内22台塔吊同时作业,且塔吊位置需随施工各阶段动态布置｡依据民航行业标准及工程总体规划,施工区域限高104m(国家85高程)｡施工场地内的地形高差大,基坑既大且深,周边2倍深度的范围内不宜设置塔吊,而高度集约的地下地面工程同期施工时,吊装工作量极大｡项目使⽤BIM+4D辅助设计群塔方案(见图8),比较平头塔吊和塔头塔吊两种类型后选择了前者,使相邻两塔吊间的允许高差由后者的10m减小到3m,提高了吊钩有效高度和吊杆变幅,使作业空间利⽤率显著提高;精确布置塔吊位置､覆盖范围､水平距离､架设高度及相邻塔吊高差,科学设计吊装顺序及交接步骤,进行群塔防碰撞分析,在保证安全的基础上使每座塔吊得到充分利⽤;在塔吊顶部､平衡臂和起重臂端部均设计布置夜间红色障碍灯,为低能见度夜间飞行提供辨识和警示;根据汽车吊和履带吊的臂长､地面高程计算其最大仰角,确保作业时其顶端标高低于限高要求｡开工至今,群塔吊装施工顺利,未出现碰撞事故,未影响飞行器正常起降｡

4.2环保监控

4.2.1防尘降尘

施工区域内立体安装各类降尘设施,并与环境监测设备､信息指挥中心联动,当PM2.5､PM10､总悬浮颗粒物(TSP)等指标超过预警值时,将自动启动降尘作业｡施工主便道的两侧､喷漆作业点等敏感区域的周边围挡上部､基坑等灰尘密集区域的周边护栏上部均安装有喷淋水管和雾炮机,塔吊的起重臂和平衡臂上均安装了喷淋水管,生产区出入口使⽤感应式设备自动冲洗车辆,洒水车由指挥中心根据监测数据实时调配冲洗路面｡开工至今,生产区污染物监测值整体低于气象台公布值｡

4.2.2光污染控制

夜间施工的照明设备尤其是塔吊上的照明灯均为变频LED灯并固定了朝向和倾角,所有灯塔组网后由智慧工地管理平台联合使⽤光控､时控及遥控,精确到每一个施工点的使⽤时长｡开工至今,未发生

4.2.3其他环境污染控制

管理人员在信息指挥中心,可通过安装在生产区域的固定视频监控系统及专职安全员的智能安全帽摄像头,实时监控漂浮物､飞行区与施工区之间排水沟的积水等影响通航的安全问题,并可通过显示屏和语音播报获知噪音等污染的数据,发现隐患即可通过智慧工地管理平台实时干预｡开工至今,未发生漂浮物､排水沟积水､噪音等影响飞行区正常运营的事件｡

5、综合效益分析

开工至今,施工区的作业和机场飞行区的通航正常同步进行,综合效益明显｡工程质量一次验收通过率100%,未发生重大安全责任事故,实际施工进度相比计划工期提前23个日历天,各类污染物的排放控制得当,未发生投诉事件｡项目作为绿色建造施工､质量管理和安全生产标准化的示范工地,已多次组织国家和省市级的观摩活动,深受好评｡

6、总结与建议

综上所述,机场改扩建工程实施数字化施工,将BIM技术应⽤于施工组织管理与技术应⽤中,同时,智慧工地管理平台联动监测､环保､施工等设备,可有效降低人力､机械､材料､水电等成本,提高施工效率,控制环境污染｡在双碳背景下,信息化技术应从工程的施工阶段扩展到规划､勘测､设计､施工､运营､拆除等全寿命周期,同时建设､施工､材料生产､运营维护等单位应实现数据共享,实现各方联动｡

参考文献:

[1]王义鑫,倪旭,温长鹏.成都天府国际机场高速T1T2互通立交总体方案研究[J].中外公路,2020,40(2):310-313.

[2]陆松,岑国平,林可心,等.基于可靠性理论的机场中间联络道位置优化模型[J].中外公路,2014,34(4):86-90.

[3]GB/T50640-2010.建筑工程绿色施工评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[4]GB/T50905-2014.建筑工程绿色施工规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2014.

[5]DBJ43/T314-2015.湖南省绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2015.

[6]DBJ43/T101-2017.湖南省建筑工程绿色施工评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

[7]GBT50378-2019.绿色建筑评价标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2019.

[8]GB/T51366-2019.建筑碳排放计算标准[S].北京:中国建筑工业出版社,2019.

[9]中华人民共和国住房和城乡建设部.绿色建造技术导则(试行)[S].2021.

[10]高志斌,王磊,臧圣磊,等.基于“动态集成管控”的机场改扩建工程管理模式研究——以天津机场三期改扩建工程为例[J].民航管理,2022(11):87-92.

[11]鄢全科,李志瑞,陈新喜,等.萧山国际机场工程施工PMC模式下总控方法研究[J].施工技术,2021,50(5):23-26.