翁文辉
上海市建筑装饰工程集团有限公司 上海市 200072
摘要
成都天府国际机场异型天花造型施工通过采用数字化建造技术测量、建模、深化、产品下单，利用无脚手反吊技术进行骨架、饰面层安装，有效解决因空间受限交叉作业的施工问题，同时利用数字化建造技术建模协调各专业天花造型内部空间排布，在施工中取得了良好的效果。
关键词 数字化建造技术、异型天花造型、无脚手反吊技术
背景分析
随着我国经济的高质量发展，民航领域的发展进程不断加快。近年来，我国大力建设大型航空枢纽等民航重大基建设施。这类机场建设项目在共享空间上方一般均采用异型天花造型，具有规模大，造型复杂、离地高的特点。采用传统测量、深化、产品加工及安装已无法满足安装精度及工期要求。成都天府国际机场项目同样存在此类困难，故在装饰此项目时，笔者所在团队采用数字化建造技术进行测量、深化设计、产品加工，同时采用无脚手反吊技术取代满堂脚手架。该技术的实施切实解决了施工交叉作业的普遍问题，满足现场安装精度的同时也保证了工期要求。
项目背景
成都天府国际机场，位于中国四川省成都简阳市芦葭镇，为4F级国际机场、国际航空枢纽、丝绸之路经济带中等级最高的航空港之一，成都国际航空枢纽的主枢纽。机场航站楼面积是当前双流国际机场T2航站楼的近1.8倍。在国内当前规划建设的新机场中，成都新机场规模仅次于北京新机场其中，本次我司承建主航站楼精装10标（图1）。
本标段工程为T2航站楼B指廊 L2层（含登机桥及桥头堡），L2、L3层商业区，建筑面积约3.7万平方米，其中B指廊约2.7万平方米，商业区1万平方米。本标段最大特难、亮点为共享空间上方的大空间双曲面天花吊顶，由穿孔蜂窝铝板组成，整体面积约35000平方米，最低点距地约9.5米，最高点距地约14.1米，具有超高超大的空间（图2）。
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图2 成都天府机场曲面天花造型
1 项目特点分析
空间跨度大、测量难度高 整个吊顶天花面积约35000平方米，离地距离从9.5米到14.1米，超高、跨度大。若是采用传统现场测量方式将面临速度慢、精度低等困难，难以满足需求。
双曲异型天花深化难度大 该项目的特点为双曲异型天花，按照施工需求，传统CAD二维深化技术难以实现。
构件及产品加工精装度要求高 双曲面异型造型的天花吊顶，对构架加工的精准度要求非常高，极容易因构件拼装时产生的误差造成返工，影响整体质量、造成经济损失。
工序繁杂、交叉作业多 因本项目工序繁杂，天花、地面的施工需涉及多专业交叉工作方能满足需求，传统搭设满堂脚手架散拼安装工艺不仅会使得空间受限，而且影响整体项目进程。
结合以上特点，项目部经过分析研究，最终采用数字化建造技术结合无脚手架反吊技术进行该项目施工。即三维扫描、BIM建模、深化、可视化编程结合地面组装单元板块、屋面钢桁架搭设操作平台、全站仪引导整体提升安装的方式完成该项目。该方案的实施满足工期要求的同时也实现了整体施工质量的高精度。
2数字化建造技术应用
2.1数字化建造流程
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2.2 数字化指导现场测量
成都国际机场屋面为钢网架结构。施工前，项目组采用三维激光扫描仪对现场土建完成面进行360度全数据采集，三维激光扫描仪具有扫描速度快、空间大、视角广、精度高的特点，将扫描的数据处理成点云文件。应用逆向建模软件将点云模型生成为支持Revit软件的BIM模型（图3）。
2.3 数字化指导现场深化、板块分割
项目组将处理后的点云模型与三维装饰模型、机电模型进行碰撞分析，针对碰撞冲突或虽未发生冲突但无法满足装饰预留空间要求的部分，提出合理的修改意见，并及时调整完善模型[1]。根据修改完善的模型，再次对其他专业单位天花内部的设施设备、机电管线、照明、末端安装固定点、走向等进行深化设计复核，进一步优化模型，形成现场施工的综合模型（图4）。
整个航站楼天花铝板造型为流线型双曲面造型，为了得到可视化、精细化、可测量化、可导出化、可加工化、可施工化的模型[2]。对于形成的综合模型，利用犀牛Rhion软件对天花造型铝板、透光灯膜饰面层进行深化分块。同时考虑到铝板自身加工的成本，在满足设计要求保证整体造型不变的情况下分析出可优化的铝板，最大化的对双曲面铝板改为标准平板铝板。最终依托犀牛建模平台形成了基础骨架排布图、饰面分割图（图5）
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2.4数字化指导加工、生产
项目组通过BIM模型的参数化设计，对分割的饰面铝板自动进行排序、编号与出图（图6）。相比传统的二维图纸下单，BIM模型的参数化技术每天可以下单出图上千张。若是面对施工过程中的设计师对板块尺寸调整，只需简单地改变模型中的参数值就能快速调整模型并更新加工图。
本项目铝板加工采用先进的CNC数控机床，加工厂可根据项目组构建的的BIM模型，通过截取铝板的三维模型信息，将参数直接导入机床进行批量加工。实现工业化生产，生产效率得到大幅度提升。
基于BIM模型的精准度，该技术的运用优化了传统的施工工序，项目部在饰面板出图时，同步实现施工现场的基层骨架安装，保障了饰面材料到达施工现场后可即刻用于施工，无缝衔接产品生产与现场施工，缩短了项目施工工期。
2.4数字化建造技术在成都天府国际机场的优势
时间快、效率高、精准度高
本项目所采用的三维激光扫描仪为法如330，测量速度达976,000 点/秒，测距控制在25m内误差为±2mm。现场35000平方米吊顶天花项目组仅用6天完成扫描、逆向建模。相比传统依靠测量团队在此类大规模项目上进行现场复测，人员投入多且时间消耗大，效率低。
通过在三维模型中模拟、碰撞，运用数字化建造技术精确表达，解决了大型项目多专业协调难题，节省工期 2个月，并提高专业交叉作业效率，让施工过程有条不紊[3]。
面对传统CAD二维图深化无法实现本项目天花吊顶的优化方案的难题，故采用数字化精准扫描、精细深化能准确计算出装饰构件的加工尺寸和安装位置，在项目中通过装饰构件的精准下单。由传统施工流水转变为平行施工，工期缩短1/3。配合采用数字化加工，使装饰构件加工精度误差控制在0.1mm级别。
3无脚手反吊施工与传统搭设满堂脚手脚施工区别
采用满堂脚手架搭设平台。优点：方案成熟，实践操作安全有保障，可保证大面积施工的效率。缺点：占用地面大部分空间，导致地面施工无法与天花施工同时进行[4]。
采用无脚手反吊技术，利用钢桁架搭设钢平台，平台上施工人员通过地面施工人员运用固定在桁架上的滑轮绳索将单元板块提升，平台上施工人员进行安装。优点：几乎不占用地面空间，不影响地面及墙面的施工，实现交叉作业的同时保证作业人员安全（图7）。
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3.1无脚手反吊施工流程
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利用屋面网架钢结构搭设操作平台，本项目操作平台采用3000mm*250mm*50mm钢脚手板。操作平台只用于施工人员进行基层龙骨钢架、饰面板的安装；同时高空作业人员穿戴五点式双勾安全带在网架操作平台操作时，需在下方设置大眼兜底安全网，并在下腹杆上方1.8m处设置一道安全生命绳。
通过BIM模型中将连接件的安装点坐标和网架球体拼接坐标批量导出，按照相应的格式汇总编辑后导入全站仪进行精确定位，即可对现场的安装坐标进行精确安装。地面人员根据基础骨架排图图尺寸要求，在地面使用160*80*4热镀锌方管进行组装单元龙骨架。单元骨架最大的规格为5*5m，规格较小，重量不到206KG（单元龙骨框约7.63kg/㎡）。随后安装班组运用安装在下腹杆处的4组滑轮绳索进行吊装，骨架的安装通过使用钢桁架球体预设连接口，使用转换层调节系统将单元骨架固定在钢桁架上（图8）。
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饰面铝板安装与上述单元骨架方式相同。面板通过现场制作整体框架，将加工分割好的铝板在框架内进行拼装成单元板块（图9）。再根据现场实际测量数据进行打点控制安装。吊装固定后进行初调工作，使安装完成的面板高度控制在测量要求高度，板缝一致，表面平直顺滑。待全部面板吊装完成后，测量人员进行复测，根据复测数据对面板进行精调，要求板缝一致，单元面板高低差控制在要求范围内。
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3.2无脚手反吊施工与传统满堂脚手架施工对比
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结束语
在成都天府国际机场异型天花造型装饰施工过程中，通过运用数字化建造综合技术，实现了现场精准测量、精细深化、产品精致加工并结合无脚手反吊施工技术解决了现场多专业交叉施工的问题、缩减了工期，确保了现场施工安装的顺利实施。
本文系通过成都天府机场作为案例，对今后此类大型基建设施项目大空间天花造型作业提供行之有效的解决方案。并希望在现有的技术上引入AI.VI技术实现三维场景技术交底作业，使用机器人或机器臂替代人工安装，运用无人机技术对重要区域进行定期检查。
参考文献：
[1]姚程,王潘,任志平,彭伟,张今虎. 基于BIM技术的复杂声学天花深化设计及材料加工[J]. 施工技术,2019,48(20):109-112.
[2]于洋洋,曾德华,庞维,邵洋. 基于BIM技术的大空间多重曲面蜂窝铝板吊顶施工方法[J]. 建材与装饰,2018(45):19-20.
[3]王玲玉,葛峰,吴德勇,陈岭,郝斌,高原,钱灵杰. BIM助力北京大兴国际机场凤凰展翅[J]. 土木建筑工程信息技术,2020,12(04):92-98.
[4]叶卫平. 大空间吊顶高空平台安装施工技术在机场项目中的应用[J]. 广东建材,2019,35(08):62-64.