基于BIM技術(shù)的水電工程質(zhì)量管理

李俊 魏寶龍 焦凱

(雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610061)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，水電清潔能源的需求日益緊迫[1]，這不僅為水電能源行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇，也將促進(jìn)水電工程建設(shè)質(zhì)量管理水平邁向更高層次。在一些工程項(xiàng)目中，施工單位或建設(shè)單位為了自身利益盲目追求建設(shè)速度，無(wú)限制地壓縮工期，導(dǎo)致一系列不重視工程質(zhì)量過(guò)程管理、工程實(shí)體質(zhì)量差的現(xiàn)象，以致電站運(yùn)行后頻頻出現(xiàn)各類質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)法保證電站后期的正常穩(wěn)定運(yùn)行。在我國(guó)建筑業(yè)“十三五”期間的信息化發(fā)展規(guī)劃中，“進(jìn)一步增強(qiáng)BIM技術(shù)應(yīng)用能力”被列為未來(lái)五年的重要發(fā)展目標(biāo)，要求進(jìn)一步加快普及工程項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)，開(kāi)展施工階段的BIM基礎(chǔ)應(yīng)用[2]。如何借助BIM技術(shù)提高水利水電工程建設(shè)各方的質(zhì)量管理水平，改變傳統(tǒng)模式下質(zhì)量管理中容易出現(xiàn)的管理不到位、實(shí)體質(zhì)量差等問(wèn)題是一個(gè)亟待解決的重要課題。

1 水電工程質(zhì)量管理面臨的主要問(wèn)題

大型水利水電工程是一項(xiàng)極其復(fù)雜的系統(tǒng)工程，具有施工條件艱苦、施工難度高、施工周期長(zhǎng)等特點(diǎn)，為工程質(zhì)量管理帶來(lái)了較大的難度。盡管國(guó)家層面加大了對(duì)質(zhì)量監(jiān)督的宣傳力度和執(zhí)法力度[3]，專門設(shè)立了水電工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)，同時(shí)在行業(yè)內(nèi)的資質(zhì)管理中也加速構(gòu)建了企業(yè)質(zhì)量管理信用體系，但是仍然有一些施工、建設(shè)企業(yè)質(zhì)量意識(shí)淡薄、操作流程不規(guī)范，這也就導(dǎo)致了一直以來(lái)水電工程質(zhì)量問(wèn)題普遍多發(fā)，甚至出現(xiàn)了較大及以上的工程質(zhì)量事故。

無(wú)論是原材料造假，還是施工過(guò)程管理不善，都將造成水電工程本身的巨大損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近幾年因各類質(zhì)量問(wèn)題造成的安全與質(zhì)量事故出現(xiàn)了不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)，如云南某水電站閘門質(zhì)量事故造成6億元經(jīng)濟(jì)損失，新疆某工程潰壩事故造成村莊淹沒(méi)等。出現(xiàn)上述事故主要反映出施工質(zhì)量差和驗(yàn)收管理混亂等問(wèn)題，關(guān)鍵在于現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理程度不高、施工過(guò)程管理不規(guī)范。因此，加強(qiáng)工程建設(shè)施工質(zhì)量全過(guò)程管理，既是水電工程項(xiàng)目管理非常重要的部分，也是決定工程項(xiàng)目管理成敗的關(guān)鍵。

1.1 質(zhì)量管理體系不健全，參建各方管理不到位

參建各方的質(zhì)量管理體系存在不健全，不能形成完整有效的質(zhì)量監(jiān)督管理體系，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工管理與其所上報(bào)批復(fù)的方案措施不相符?，F(xiàn)場(chǎng)的初級(jí)質(zhì)檢員及監(jiān)理員在施工過(guò)程中雖然發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量通病，但并沒(méi)有及時(shí)向上級(jí)反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，在沒(méi)有制定有效措施的情況下倉(cāng)促地進(jìn)行整改，也沒(méi)有找到問(wèn)題的根源，導(dǎo)致不能徹底地杜絕常見(jiàn)問(wèn)題。施工單位“三檢制”不落實(shí)，過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)流于形式、監(jiān)理抽檢不足、未能嚴(yán)格把控等現(xiàn)象。監(jiān)督管理機(jī)制未能有效運(yùn)行，獎(jiǎng)罰力度不夠，現(xiàn)場(chǎng)的基層管理人員和作業(yè)隊(duì)伍質(zhì)量意識(shí)不到位，對(duì)于精細(xì)化質(zhì)量管理積極性不高，未能真正起到全過(guò)程質(zhì)量管理與監(jiān)督的長(zhǎng)期作用。

同時(shí)，針對(duì)施工組織中關(guān)于生產(chǎn)性試驗(yàn)方案、過(guò)程工序質(zhì)量控制措施、特殊部位隱蔽工程精細(xì)化施工措施等，施工單位未能在工程開(kāi)工前進(jìn)行周密籌劃，且監(jiān)理單位對(duì)此亦審查不嚴(yán)。在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)材料進(jìn)場(chǎng)后檢驗(yàn)不及時(shí)問(wèn)題，在監(jiān)理單位告知施工單位進(jìn)行整改后也沒(méi)有持續(xù)地跟進(jìn)，反而迫于進(jìn)度壓力默許施工單位將未經(jīng)檢驗(yàn)的低劣材料直接用到實(shí)體工程中。出現(xiàn)問(wèn)題后，工程參建各方未能正確認(rèn)識(shí)到質(zhì)量問(wèn)題癥結(jié)，沒(méi)有采取積極有效的管控措施調(diào)整與完善質(zhì)量管理體系，使得問(wèn)題不斷發(fā)生，以至于出現(xiàn)較大的質(zhì)量安全隱患。

1.2 安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化程度低，施工質(zhì)量得不到保證

水電工程一般是在高山峽谷地區(qū)。這些地區(qū)施工條件差，施工環(huán)境極端惡劣，施工場(chǎng)地狹小有限，加之各專業(yè)交錯(cuò)進(jìn)行，經(jīng)常出現(xiàn)施工總體布置不合理的現(xiàn)象，這就進(jìn)一步增加了施工過(guò)程管理的難度。在艱苦的條件下，如果施工工作面施工混亂，標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)程度低，極易導(dǎo)致工程實(shí)體質(zhì)量得不到保證，引發(fā)諸多安全與質(zhì)量事故。加之，工程所處位置為高寒高海拔地區(qū)，給工程建設(shè)造成了極大挑戰(zhàn)。尤其是在夏、冬兩季進(jìn)行施工的時(shí)候，早晚溫差大，材料堆存管理及工程實(shí)體養(yǎng)護(hù)不到位容易造成不同程度的施工質(zhì)量常見(jiàn)病，埋下大量的安全與質(zhì)量事故隱患。

在水電工程施工過(guò)程中，邊坡開(kāi)挖支護(hù)及混凝土澆筑施工工序繁雜交錯(cuò)，需要不同的班組進(jìn)行不間斷的交替施工。因不同的施工操作人員具備不同程度的施工質(zhì)量意識(shí)，且對(duì)待質(zhì)量的認(rèn)知能力參差不齊，對(duì)工序施工質(zhì)量自身標(biāo)準(zhǔn)降低，往往存在著僥幸應(yīng)付心理。

1.3 施工程序及施工技術(shù)復(fù)雜，教育培訓(xùn)沒(méi)有及時(shí)跟進(jìn)

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2011年底，我國(guó)壩高超過(guò)200m的已建、在建和擬建高壩共24座。其中，錦屏一級(jí)拱壩為目前我國(guó)已建最高拱壩，最大壩高305m，也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外第一高拱壩[4]。伴隨著不斷刷新的大型水利水電工程建設(shè)紀(jì)錄，工程施工現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)和管理難度也將日趨復(fù)雜多變?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行施工操作的水電技術(shù)工人大多是來(lái)自農(nóng)村的農(nóng)民工，其自身接受的知識(shí)水平有限，以往的施工經(jīng)驗(yàn)和施工技術(shù)水平已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)如今大型工程的技能要求，必須結(jié)合目前國(guó)家不斷出臺(tái)的施工規(guī)范以及新技術(shù)新要求，進(jìn)一步采取深入培訓(xùn)的措施。相關(guān)人員進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)總體了解工程本身的質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)接受工程各工序全過(guò)程的再教育培訓(xùn)，達(dá)到相應(yīng)學(xué)時(shí)并考核合格后，方能適應(yīng)滿足當(dāng)下水利水電工程施工質(zhì)量的要求。

由于水電工程擁有的復(fù)雜施工技術(shù)總體量巨大，現(xiàn)場(chǎng)一線進(jìn)行施工作業(yè)的人員數(shù)以萬(wàn)計(jì)，做好現(xiàn)場(chǎng)不同施工項(xiàng)目以及不同施工工序之間的作業(yè)隊(duì)伍之間的溝通協(xié)調(diào)管理工作是現(xiàn)場(chǎng)施工管理人員工作的重中之重。在工程高邊坡、地下洞室群等關(guān)鍵復(fù)雜部位，經(jīng)常出現(xiàn)立面多層次、平面多工序的施工復(fù)雜交叉的現(xiàn)象，只有做好有效的協(xié)調(diào)與管理，才能保證工程各項(xiàng)目的施工質(zhì)量。

2 基于BIM的水電工程施工全過(guò)程質(zhì)量管理

BIM(Building Information Modeling)技術(shù)是以建筑工程項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)所產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為輸入基礎(chǔ)，進(jìn)行多維數(shù)字化模型的構(gòu)建，再通過(guò)數(shù)字信息仿真不斷模擬建筑物所具有的真實(shí)信息，以便參建各方對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)體與功能特性具有全面直觀的認(rèn)識(shí)了解，為工程建設(shè)在全生命周期各項(xiàng)決策提供全面的服務(wù)與支持[5]。采用BIM技術(shù)有助于設(shè)計(jì)方、施工方在施工期將傳統(tǒng)的平面圖樣直接轉(zhuǎn)換成多維模型，使建筑物各項(xiàng)信息能夠以多維的形式展現(xiàn)出來(lái)，不僅可以更直觀形象地展示建筑物體型尺寸，同時(shí)對(duì)于施工過(guò)程中的質(zhì)量、安全、進(jìn)度及投資等各項(xiàng)信息及時(shí)獲得收集反饋，以便對(duì)于工程項(xiàng)目管理全過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)[6]。

2.1 設(shè)計(jì)施工一體化程序模擬，全過(guò)程進(jìn)行技術(shù)交底

以往的施工技術(shù)交底，僅僅是在施工前由施工單位技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工人進(jìn)行粗略的講解，各類工人的實(shí)際接受程度并不是很高。一些關(guān)鍵部位技術(shù)要求和重要工序質(zhì)量要點(diǎn)僅僅是現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)管理人員的口頭要求，并不能把最重要的部分貫徹到各作業(yè)班組層，因此經(jīng)常出現(xiàn)工序返工或常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題。采用BIM技術(shù)可將設(shè)計(jì)施工一體化程度大大提高，從設(shè)計(jì)圖樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)到施工方案的技術(shù)要點(diǎn)，以及以往施工現(xiàn)場(chǎng)中容易發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的各工序和各部位進(jìn)行標(biāo)識(shí)，采用多維模型直觀立體地展示給主要施工人員，并配以其他類似工程的亮點(diǎn)照片，明確此部位的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和施工過(guò)程中應(yīng)該注意的各類問(wèn)題，完成工程建設(shè)安全、質(zhì)量對(duì)標(biāo)工作，避免施工質(zhì)量常見(jiàn)病的發(fā)生。關(guān)鍵部位多維模型展示如圖1所示。

通過(guò)基于BIM技術(shù)的數(shù)字化信息系統(tǒng)控制中心將施工流程在多維模型上進(jìn)行展示，方便質(zhì)檢員在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行指導(dǎo)工序施工，同時(shí)采用手持PAD終端機(jī)實(shí)時(shí)查看BIM模型，針對(duì)具體施工部位，查找現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)要點(diǎn)和需關(guān)注的問(wèn)題，及時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)人員操作不合理的地方進(jìn)行調(diào)整，避免一般質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。與此同時(shí)，施工管理人員可以把現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)展圖片實(shí)時(shí)上傳到BIM系統(tǒng)平臺(tái)服務(wù)器中，掛接在模型上和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)應(yīng)的施工位置，讓參建各方的項(xiàng)目管理人員不需要親臨現(xiàn)場(chǎng)就能實(shí)時(shí)了解施工進(jìn)度，查看現(xiàn)場(chǎng)并管理控制現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體的質(zhì)量情況。現(xiàn)場(chǎng)施工照片及時(shí)反映過(guò)程管理情況如圖2所示。

圖1 關(guān)鍵部位多維模型展示

圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程管理照片

2.2 完善驗(yàn)收流程，工程質(zhì)量實(shí)時(shí)把控

采用基于BIM技術(shù)的數(shù)字化信息系統(tǒng)，質(zhì)量驗(yàn)收工作可以改變以往評(píng)定不及時(shí)、實(shí)體質(zhì)量存在問(wèn)題需事后處理的被動(dòng)局面。從項(xiàng)目開(kāi)工時(shí)，建立一套由各級(jí)質(zhì)檢員及監(jiān)理工程師組成的完整質(zhì)量驗(yàn)收體系，及時(shí)錄入各項(xiàng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)反饋整改。各基礎(chǔ)評(píng)定資料有序歸檔，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程管理照片及后續(xù)的實(shí)體質(zhì)量，能夠全面、快速地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與不足，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)高效解決問(wèn)題?；贐IM技術(shù)建立施工管理指揮中心數(shù)字化平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)參建各方質(zhì)檢員、監(jiān)理以及項(xiàng)目管理人員利用手持PAD終端機(jī)進(jìn)行具體管理工作。依托此項(xiàng)數(shù)字化施工管理平臺(tái)，將以往分散型的質(zhì)量驗(yàn)收管理工作轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)型的全過(guò)程全生命周期的管控，并且能將流程中產(chǎn)生的表格數(shù)據(jù)等以電子文檔的形式輸出，形成工作記錄。施工質(zhì)量驗(yàn)收與評(píng)定情況匯總?cè)鐖D3所示。

基于BIM技術(shù)的數(shù)字化信息系統(tǒng)管理平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理操作流程的規(guī)范化，工程項(xiàng)目參建各方各級(jí)人員分工明確，職責(zé)清晰。同時(shí)，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)展情況的直觀展示和總體把控，又能夠依托視頻監(jiān)控記錄檢查現(xiàn)場(chǎng)管理人員的工作成效，也能提高施工現(xiàn)場(chǎng)全過(guò)程的質(zhì)量精細(xì)化管理水平。施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控如圖4所示。

圖4 施工現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控

2.3 做好工程建設(shè)的系統(tǒng)培訓(xùn)，全面建立數(shù)字化樣板工地

采用基于BIM技術(shù)的數(shù)字化信息系統(tǒng)，精確記錄施工過(guò)程各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，出現(xiàn)異常能夠及時(shí)有效分析，有針對(duì)性地解決各類工程技術(shù)難題，進(jìn)一步促進(jìn)工程建設(shè)的系統(tǒng)培訓(xùn)，避免各類質(zhì)量管理出現(xiàn)問(wèn)題，最終形成一套完成的數(shù)據(jù)信息，確保本工程成為一個(gè)數(shù)字化樣板工程，為后續(xù)類似工程積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文重點(diǎn)闡述了基于BIM技術(shù)建立的數(shù)字化施工管理信息平臺(tái)，采取有效可行的管控措施解決現(xiàn)階段水利水電工程施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理中的具體問(wèn)題，從事前準(zhǔn)備、事中控制、事后總結(jié)等完善流程的角度對(duì)工程實(shí)體質(zhì)量進(jìn)行把控。針對(duì)傳統(tǒng)的水利水電工程質(zhì)量管理中的常見(jiàn)問(wèn)題，通過(guò)新技術(shù)、新手段的有效運(yùn)用尋找解決方案，進(jìn)一步提高工程質(zhì)量精細(xì)化控制水平和能力，對(duì)于類似水利水電工程項(xiàng)目管理具有一定的參考作用。

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