BIM技術(shù)在提升公路工程質(zhì)量中的應(yīng)用研究

馮永強(qiáng)

（河北通宇建筑工程有限公司，河北張家口054001）

0 引言

某高速公路位于我國(guó)東部，是沿海城市的一條關(guān)鍵出行快速通道，對(duì)促進(jìn)沿線(xiàn)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)交流發(fā)揮了巨大作用。高速公路全長(zhǎng)為242km，路線(xiàn)經(jīng)過(guò)山間洼地、溝谷，地表一般都覆蓋有第四殘坡積、坡洪積、第四系冰水沉積粉質(zhì)黏土夾卵石層等。全線(xiàn)橋梁共約200 座，總長(zhǎng)約90km，隧道42 座，互通式立交總計(jì)17 處，連接線(xiàn)長(zhǎng)約12km，另外包括2 處停車(chē)區(qū)、4 處服務(wù)區(qū)。

1 解決的問(wèn)題分析

獲得利益最大化是工程建設(shè)單位的首要目標(biāo)，因此存在部分施工單位因個(gè)人利益，使用質(zhì)量不合格的原材料，從而影響工程質(zhì)量。為有效解決該問(wèn)題，工程建設(shè)方應(yīng)從源頭入手，控制施工原材料質(zhì)量。在實(shí)際工程特定部位進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)注意確保原材料質(zhì)量符合對(duì)應(yīng)的施工要求，可通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，使部位與所用原材料建立特定聯(lián)系和追溯機(jī)制，從而確保工程建設(shè)整體質(zhì)量。

在項(xiàng)目建設(shè)期間，整個(gè)項(xiàng)目施工階段包括多項(xiàng)內(nèi)容，而為實(shí)現(xiàn)BIM 技術(shù)在整個(gè)施工全生命周期中的信息管控以及信息追溯，需要從原材料進(jìn)場(chǎng)入手，除做好原材料取樣留樣、試驗(yàn)檢測(cè)等工作外，還可將BIM技術(shù)應(yīng)用到報(bào)告審批中。原材料取樣應(yīng)具有代表性。其中，原材料留樣過(guò)程應(yīng)由監(jiān)理工程師見(jiàn)證，通過(guò)采用拍照取證的方式留下影像資料，防止后期出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)無(wú)法找出相應(yīng)負(fù)責(zé)人。

而在原材料產(chǎn)品試驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)利用專(zhuān)業(yè)的計(jì)量軟件，及時(shí)將檢測(cè)結(jié)果上傳至試驗(yàn)機(jī)聯(lián)網(wǎng)，確保檢測(cè)結(jié)果具備準(zhǔn)確性，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不符。在整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)原材料進(jìn)場(chǎng)期間，要求檢測(cè)人員應(yīng)具備一定的專(zhuān)業(yè)能力，不管是手機(jī)審批還是簽字審批，都應(yīng)將檢驗(yàn)報(bào)告結(jié)果及時(shí)上報(bào)給線(xiàn)上審批部門(mén)，以確保檢測(cè)過(guò)程具備審批時(shí)效性。與此同時(shí)，也應(yīng)該注重原材料的可追溯性，換言之就是工作人員可實(shí)時(shí)查閱建筑施工的每個(gè)階段實(shí)際工序中運(yùn)用的具體原材料品牌及批次。不管是哪個(gè)部位的結(jié)構(gòu)物，其原材料情況都能被實(shí)時(shí)查閱到；反之，根據(jù)原材料也可直接查出相關(guān)結(jié)構(gòu)物，即實(shí)現(xiàn)原材料追溯。

通過(guò)進(jìn)行原材料追溯，能直接查閱出施工中針對(duì)某一結(jié)構(gòu)物存在的問(wèn)題，相關(guān)人員可對(duì)所存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，從而確保工程質(zhì)量，尤其在公路運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)期間，運(yùn)用原材料追溯能確保整個(gè)公路建設(shè)質(zhì)量。另外，相關(guān)工作人員要對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料的電子臺(tái)賬進(jìn)行登記，并實(shí)時(shí)同步更新臺(tái)賬，確保手機(jī)端以及電腦端相互同步，可通過(guò)設(shè)計(jì)臺(tái)賬更新手機(jī)提醒的方式。臺(tái)賬除可以預(yù)覽材料進(jìn)貨數(shù)量、批號(hào)外，還能直觀地看到產(chǎn)地。項(xiàng)目部試驗(yàn)檢測(cè)負(fù)責(zé)人以及監(jiān)理辦試驗(yàn)檢測(cè)負(fù)責(zé)人，可使用手機(jī)直觀地查閱到每個(gè)結(jié)構(gòu)物的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，與傳統(tǒng)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)查閱相比，很大程度地節(jié)約查閱時(shí)間，提高查閱效率，在線(xiàn)實(shí)時(shí)共享結(jié)構(gòu)物檢測(cè)數(shù)據(jù)，并能對(duì)其進(jìn)行合理的管理[1]。

2 材料管控與BIM 整合要點(diǎn)

2.1 原材料進(jìn)場(chǎng)階段

項(xiàng)目部實(shí)驗(yàn)員在原材料進(jìn)場(chǎng)前，除查看質(zhì)保單上的檢測(cè)數(shù)據(jù)是否滿(mǎn)足該項(xiàng)目要求外，還應(yīng)該對(duì)比質(zhì)保單上批號(hào)與原材料上批號(hào)是否一致。

實(shí)驗(yàn)員可通知監(jiān)理工程師進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核驗(yàn)或通過(guò)手機(jī)APP 發(fā)起，其中報(bào)檢詳情內(nèi)要求注明材料的基本信息以及材料質(zhì)保單照片。取樣后能迅速對(duì)材料的粉煤灰細(xì)度、含水率以及集料級(jí)配進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完成之后進(jìn)行拍照上傳等工序，由監(jiān)理審批通過(guò)，再進(jìn)行材料卸車(chē)。卸車(chē)后的原材料需要合理堆放，相關(guān)人員應(yīng)做好待檢測(cè)標(biāo)識(shí)牌并加強(qiáng)管理。

2.2 取樣留樣階段

在取樣留樣期間，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)不合格的材料進(jìn)行復(fù)檢取樣時(shí)，監(jiān)理人員、業(yè)主代表應(yīng)在取樣現(xiàn)場(chǎng)。在抽取樣品期間，應(yīng)使用規(guī)定的檢查方法，要注明材料的數(shù)量、型號(hào)、規(guī)格以及試驗(yàn)編號(hào)等，確保登記試樣的相關(guān)信息準(zhǔn)確。此外，還應(yīng)做好留樣工作，將材料信息及時(shí)上傳到材料數(shù)據(jù)庫(kù)等。

2.3 試驗(yàn)檢測(cè)階段

試驗(yàn)上傳數(shù)據(jù)包括多項(xiàng)內(nèi)容，除了包括試驗(yàn)時(shí)間、設(shè)備編號(hào)、操作人員以及樣品檢測(cè)名稱(chēng)外，還包括監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果。試驗(yàn)員可通過(guò)質(zhì)檢計(jì)量平臺(tái)，對(duì)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)取。檢測(cè)期間應(yīng)從待檢原材料中采取隨機(jī)抽取的方式取樣。針對(duì)檢測(cè)出的不合格材料應(yīng)立即進(jìn)行上報(bào)，確保能及時(shí)監(jiān)控并保證材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)的真實(shí)性[2]。

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫(xiě)階段

在進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)原始數(shù)據(jù)填寫(xiě)期間，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行登記?？赏ㄟ^(guò)相關(guān)軟件填寫(xiě)報(bào)告單，然后由軟件自動(dòng)生成原材料檢驗(yàn)報(bào)告，再通過(guò)試驗(yàn)負(fù)責(zé)人落實(shí)簽名、蓋章等程序后，即可生效。

2.5 檢測(cè)報(bào)告審批階段

加強(qiáng)控制工程質(zhì)量檢測(cè)力度，確保試驗(yàn)檢測(cè)具備時(shí)效性是工地實(shí)驗(yàn)室應(yīng)注意的關(guān)鍵，其一定程度上能夠提高工程質(zhì)量。否則可能會(huì)造成工程經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生安全事故。故而針對(duì)這一問(wèn)題，檢測(cè)人員應(yīng)在試驗(yàn)檢測(cè)落實(shí)的72h 內(nèi)遞交試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果，且提供的完整試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，在一周之內(nèi)執(zhí)行完畢。

受試驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告從出具報(bào)告到審批簽認(rèn)結(jié)束這一周期較長(zhǎng)等因素影響，檢測(cè)報(bào)告易出現(xiàn)滯后現(xiàn)象，從而難以確定材料是否能夠進(jìn)行正常使用。因此，對(duì)于原材料檢測(cè)報(bào)告，線(xiàn)上審批時(shí)應(yīng)按照流程完成。其基本流程如圖1所示，報(bào)告管理功能設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖1 線(xiàn)上審批流程

圖2 報(bào)告統(tǒng)計(jì)

2.6 臺(tái)賬更新階段

針對(duì)原材料進(jìn)場(chǎng)臺(tái)賬表格，需進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)定。除對(duì)每批原材料的批號(hào)、場(chǎng)地以及廠(chǎng)家等進(jìn)行登記外，項(xiàng)目部試驗(yàn)檢測(cè)負(fù)責(zé)人以及監(jiān)理辦試驗(yàn)檢測(cè)負(fù)責(zé)人還應(yīng)及時(shí)登記進(jìn)貨數(shù)量，更新填寫(xiě)進(jìn)場(chǎng)材料的信息。手機(jī)APP 可顯示出臺(tái)賬更新提醒，且可通過(guò)電腦以及手機(jī)進(jìn)行下載并實(shí)時(shí)瀏覽。

2.7 原材料使用過(guò)程追溯

2.7.1 鋼筋原材料的使用追溯

鋼筋原材料的存放必須嚴(yán)格按照批次進(jìn)行分類(lèi)，可在合格原材料旁放置相關(guān)標(biāo)識(shí)牌，其作用在于能夠通過(guò)手機(jī)追溯到該批次材料的信息情況。

對(duì)于半成品，加工前期要求對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)劃管理，同一批次的鋼筋半成品放置位置應(yīng)固定，利用追溯二維碼的方式進(jìn)行標(biāo)示。該過(guò)程中注意原材料追溯信息與半成品追溯二維碼信息應(yīng)保持一致，以便于后期查詢(xún)使用，如圖3所示。

圖3 鋼筋內(nèi)場(chǎng)半成品追溯二維碼

外場(chǎng)施工人員可通過(guò)掃描半成品追溯二維碼，在內(nèi)場(chǎng)領(lǐng)用相關(guān)材料。該過(guò)程要經(jīng)過(guò)相關(guān)工作人員截圖取證。當(dāng)半成品運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)后，需進(jìn)行綁扎。此時(shí)，通過(guò)掃描結(jié)構(gòu)物上的二維碼能及時(shí)了解該鋼筋半成品的原材料信息等。

2.7.2 混凝土原材料的使用追溯

針對(duì)檢驗(yàn)合格的混凝土原材料，應(yīng)在堆放位置旁邊設(shè)置“材料標(biāo)識(shí)牌”。該過(guò)程中也應(yīng)該加強(qiáng)管理，相關(guān)人員可通過(guò)標(biāo)示牌上的信息二維碼及時(shí)追溯該材料信息情況。

拌和材料在進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)按照工序前后順序按序使用，且該過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按照要求開(kāi)展工作。

相關(guān)工作人員進(jìn)行混凝土拌和施工時(shí)，應(yīng)按照要求對(duì)原材料建立消耗臺(tái)賬，其目的在于記錄混凝土流轉(zhuǎn)的工程部位情況。材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)應(yīng)做好標(biāo)示工作。與此同時(shí)，對(duì)混凝土材料拌和數(shù)量、配比以及批次剩余量等應(yīng)進(jìn)行記錄。

2.7.3 預(yù)應(yīng)力材料的使用追溯

必須按照要求存放檢驗(yàn)合格的預(yù)應(yīng)力原材料，且在其旁邊放置“材料標(biāo)識(shí)牌”。“材料標(biāo)識(shí)牌”上放置預(yù)應(yīng)力原材料的信息二維碼。

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)下料取用時(shí)，要想獲取原材料標(biāo)識(shí)信息，可通過(guò)手機(jī)APP 進(jìn)行掃描，可直觀地將該信息與模型對(duì)應(yīng)的工程部位進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

2.8 追溯結(jié)果關(guān)聯(lián)

上文介紹原材料使用過(guò)程的追溯，通過(guò)將BIM 模型施工部位與原材料試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行相關(guān)聯(lián)的方式，人們能夠清晰地了解原材料流向的具體施工位置。該方式能使人們不管是反查還是正查，均可隨時(shí)利用手機(jī)進(jìn)行查看，其也能作為驗(yàn)證該構(gòu)件使用的材料質(zhì)量合格的證明。

3 應(yīng)用效果及研究方向

3.1 應(yīng)用效果

粗放式原材料管理在公路工程行業(yè)中較為常見(jiàn)。傳統(tǒng)管理模式中，原材料的消耗與相關(guān)材料并未進(jìn)行聯(lián)系，易導(dǎo)致原材料消耗臺(tái)賬無(wú)法真實(shí)反映原材料的消耗去向，也無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)信息流實(shí)時(shí)共享。當(dāng)在實(shí)際施工階段遇到原材料發(fā)生問(wèn)題時(shí)，很難立即找到根源。而如今，通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)到工程行業(yè)當(dāng)中，能有效反映出原材料消耗去向，提高施工效率。

該高速公路項(xiàng)目中，通過(guò)利用BIM 技術(shù)手段能夠加強(qiáng)對(duì)原材料的管理，且能夠使各個(gè)部門(mén)之間的信息相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。相關(guān)工作人員通過(guò)將材料信息二維碼貼到材料標(biāo)識(shí)牌上，不管是施工部門(mén)、監(jiān)理部門(mén)還是監(jiān)理實(shí)驗(yàn)室，包括業(yè)主都能夠直接觀察到原材料的使用情況。此外，針對(duì)材料線(xiàn)上報(bào)檢以及驗(yàn)收等操作，BIM 技術(shù)手段可使工作人員利用手機(jī)快速查看原材料類(lèi)別、產(chǎn)地、供應(yīng)商、檢測(cè)報(bào)告以及品牌等，從而實(shí)現(xiàn)原材料可追溯。

實(shí)現(xiàn)原材料信息與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)互通，離不開(kāi)利用BIM 技術(shù)手段。通過(guò)點(diǎn)擊BIM 模式或是點(diǎn)擊原材料，都能夠直觀體現(xiàn)原材料信息與試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在高速公路項(xiàng)目建設(shè)中，利用BIM 技術(shù)使相關(guān)數(shù)據(jù)直觀展示出來(lái)，能有效提高管理效率，圖4 為材料管理臺(tái)賬。

圖4 案例高速公路項(xiàng)目的原材料臺(tái)賬

3.2 研究方向

該高速公路項(xiàng)目中，應(yīng)用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)原材料追溯以及檢測(cè)手段的時(shí)間較短，且尚不成熟。據(jù)相關(guān)研究得知，國(guó)內(nèi)外利用BIM 技術(shù)進(jìn)行原材料追溯的案例較少，導(dǎo)致難以有效地對(duì)其實(shí)現(xiàn)合理應(yīng)用。為提高工程質(zhì)量，真正提高管理效率，應(yīng)基于具體的實(shí)踐工程案例，深入研究BIM 技術(shù)的應(yīng)用方法，以實(shí)現(xiàn)原材料和模型之間的關(guān)聯(lián)。此外，在今后的工程施工中，將BIM 技術(shù)更高效地應(yīng)用到工程管理中將是一種不可阻擋的信息化趨勢(shì)，其能高效實(shí)現(xiàn)原材料追溯以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享，為工程決策提供有利條件。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高速公路的工程建設(shè)中，為確保工程質(zhì)量，從施工前期到項(xiàng)目竣工階段都應(yīng)該對(duì)原材料加強(qiáng)管控。但是就目前來(lái)看，我國(guó)BIM 技術(shù)應(yīng)用于公路工程中還屬于初級(jí)階段，“西安電纜事件”的出現(xiàn)使建筑行業(yè)提高了對(duì)原材料的重視。眾所周知，通過(guò)合理應(yīng)用BIM 技術(shù)能提高工程質(zhì)量，故而相關(guān)工作者應(yīng)加大研究力度，更高效地實(shí)現(xiàn)基于BIM 技術(shù)的原材料可追溯。此外，還應(yīng)加強(qiáng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享的研究力度，確保我國(guó)公路工程建設(shè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展。