基于BIM技術(shù)的智能建筑工程施工質(zhì)量管理研究

劉 偉

（山東華邦建設(shè)集團(tuán)有限公司，山東 濰坊 262500）

1 應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

1.1 實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理

BIM技術(shù)本質(zhì)上屬于一種數(shù)字化工具，負(fù)責(zé)收集智能建筑全生命周期內(nèi)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確描述數(shù)據(jù)屬性狀態(tài)與管理對(duì)象間的關(guān)系。因而，對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用可以推動(dòng)施工質(zhì)量管理體系的數(shù)字化發(fā)展，徹底解決傳統(tǒng)管理模式的一些問(wèn)題。例如，在質(zhì)量問(wèn)題表達(dá)方面，傳統(tǒng)管理模式主要采取文字表達(dá)與口頭表達(dá)的形式，表述內(nèi)容受人為主觀因素影響，容易出現(xiàn)問(wèn)題理解片面、表述不全的情況。應(yīng)用BIM技術(shù)，將以可視化模型、數(shù)據(jù)的形式表達(dá)質(zhì)量問(wèn)題，如在模型中按比例呈現(xiàn)混凝土構(gòu)件外形缺陷情況、破損程度、尺寸偏差值、裂縫寬深度與延伸情況等，避免因問(wèn)題表述不清而采取錯(cuò)誤的質(zhì)量修補(bǔ)措施。

1.2 強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控能力

現(xiàn)代智能建筑工程具有規(guī)模龐大、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜、人員設(shè)備密集分布的施工特征，如果僅采取旁站監(jiān)理、現(xiàn)場(chǎng)巡查、質(zhì)量抽檢等常規(guī)管理手段，將面臨信息傳達(dá)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、管理時(shí)效性差、無(wú)法第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患等管理難題。例如，在施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)混凝土開(kāi)裂、模板傾斜失穩(wěn)、墻體滲漏、樓梯不均勻沉降、墻皮脫落等質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，需要由現(xiàn)場(chǎng)班組人員與管理人員將問(wèn)題逐級(jí)上報(bào)，在質(zhì)量問(wèn)題形成、發(fā)現(xiàn)與有效處理期間產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間差，致使建筑結(jié)構(gòu)受損程度加劇，如混凝土裂縫隨時(shí)間推移持續(xù)向兩側(cè)延伸擴(kuò)展。在這一工程背景下，應(yīng)用BIM技術(shù)，可起到顯著強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控能力的作用，主要表現(xiàn)在遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、質(zhì)量預(yù)警等方面。

（1）遠(yuǎn)程監(jiān)控。BIM技術(shù)軟件可持續(xù)將施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)信號(hào)與攝像頭拍攝的視頻圖像資料進(jìn)行匯總整理后上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)與BIM模型保持聯(lián)動(dòng)狀態(tài)，管理人員通過(guò)觀察模型來(lái)全面掌握施工現(xiàn)場(chǎng)情況，判斷施工情況與預(yù)期是否相符。

（2）遠(yuǎn)程指導(dǎo)。在出現(xiàn)違章操作、班組成員私自篡改工藝流程等問(wèn)題時(shí)，管理人員通過(guò)BIM平臺(tái)與施工現(xiàn)場(chǎng)人員保持通信狀態(tài)，直接指導(dǎo)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)活動(dòng)、糾正不規(guī)范行為，向施工人員提供技術(shù)指導(dǎo)，以簡(jiǎn)化管理程序、強(qiáng)化應(yīng)急管理能力。

（3）質(zhì)量預(yù)警。搭建基于BIM模型的質(zhì)量監(jiān)管預(yù)警系統(tǒng)，在系統(tǒng)中導(dǎo)入預(yù)埋件位置、混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)尺寸、構(gòu)件與電氣設(shè)備安裝位置、混凝土入模與養(yǎng)護(hù)溫度等參數(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)布置的傳感器與感溫探頭等裝置，對(duì)比現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)值與指標(biāo)額定值，在監(jiān)測(cè)值超出指標(biāo)控制范圍后，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

1.3 實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量預(yù)防管理

在傳統(tǒng)施工質(zhì)量管理模式中，雖然采取圖紙核驗(yàn)、深化設(shè)計(jì)、試驗(yàn)段施工等多項(xiàng)質(zhì)量措施，但受到技術(shù)水平限制，實(shí)際發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題有限。針對(duì)這一問(wèn)題，應(yīng)用BIM技術(shù)，采取施工模擬方式，以動(dòng)畫演示的形式模擬施工過(guò)程，對(duì)比模擬施工報(bào)告與工程施工要求，可以在數(shù)據(jù)支持下采取相應(yīng)的改進(jìn)措施或調(diào)整施工方案內(nèi)容，將質(zhì)量問(wèn)題消滅于萌芽狀態(tài)。

2 智能建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)存在的問(wèn)題

2.1 BIM技術(shù)兼容性有待提升

BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間較短，導(dǎo)致其兼容性不足，有待進(jìn)一步提升。早在1975年喬治亞理工大學(xué)的Chuck Eastman教授就提出了BIM技術(shù)，并在一些國(guó)家取得了良好的發(fā)展，到2002年，人們開(kāi)始廣泛接受BIM技術(shù)，Jerry Laiserin也開(kāi)始進(jìn)一步加大該技術(shù)的傳播力度。我國(guó)從近些年才開(kāi)始接受并應(yīng)用BIM技術(shù)，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)積累不足，整體水平和發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在很大差距，導(dǎo)致BIM技術(shù)僅在部分建筑企業(yè)得到了推廣與應(yīng)用，在建筑工程項(xiàng)目中應(yīng)用有限，加上功能有待進(jìn)一步改善、開(kāi)發(fā)，很多建筑企業(yè)開(kāi)始自主研發(fā)BIM設(shè)計(jì)軟件，這些軟件的獨(dú)立性較強(qiáng)，在數(shù)據(jù)交換、共享等方面存在一定的不足，其中較為突出的缺點(diǎn)就是圖紙規(guī)范變化大、模型相互借用。

2.2 技術(shù)人才不足

（1）BIM技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)能力有待進(jìn)一步提升，其技術(shù)和學(xué)歷存在一定不足。

（2）高技術(shù)水平的人才較為缺乏，難以滿足市場(chǎng)需要，無(wú)法有效指導(dǎo)建筑工程設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量管理工作高效開(kāi)展。

（3）部分施工單位并沒(méi)有充分重視BIM技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用僅僅停留在基礎(chǔ)階段，存在得過(guò)且過(guò)的思想，導(dǎo)致無(wú)法充分發(fā)揮該技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

（4）技術(shù)人員在具體應(yīng)用BIM技術(shù)開(kāi)展建筑工程質(zhì)量管理中，沒(méi)有第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)其中存在的不足，BIM技術(shù)應(yīng)用流于形式，更談不上創(chuàng)新，導(dǎo)致BIM技術(shù)的應(yīng)用難以高效發(fā)展。

2.3 應(yīng)用BIM技術(shù)的建筑企業(yè)較少

雖然我國(guó)正在積極推廣BIM技術(shù)，但還是有很多建筑企業(yè)難以真正接受該技術(shù)。建筑企業(yè)在準(zhǔn)備時(shí)期通常會(huì)采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、質(zhì)量管理等工作，且由于我國(guó)應(yīng)用BIM技術(shù)的建筑企業(yè)較少，導(dǎo)致一些已經(jīng)應(yīng)用該技術(shù)的建筑企業(yè)在具體實(shí)踐中遇到問(wèn)題也無(wú)法獲取可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)重限制了BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用和發(fā)展。針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)家和建筑企業(yè)都在積極探索改進(jìn)辦法，雖然有的辦法能夠取得一定效果，但整體上仍然難以有效推動(dòng)BIM技術(shù)的進(jìn)步。

3 BIM技術(shù)在智能建筑工程施工質(zhì)量管理中的具體應(yīng)用

3.1 圖紙核驗(yàn)

一方面，憑借BIM技術(shù)可視化特征，在軟件中導(dǎo)入設(shè)計(jì)方案，繪制三維設(shè)計(jì)圖紙與BIM模型，在可視化狀態(tài)下開(kāi)展圖紙核驗(yàn)工作，將起到深入檢查圖紙細(xì)節(jié)、了解空間關(guān)系、客觀描述問(wèn)題情況、快速找出問(wèn)題所在等多重作用，有助于圖紙核驗(yàn)效率與工作質(zhì)量的提升。另一方面，在BIM模型中對(duì)各專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行疊加處理，模型將使用特殊顏色符號(hào)標(biāo)注圖紙內(nèi)容差異部位，幫助工作人員發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙中的錯(cuò)漏空缺問(wèn)題，對(duì)圖紙信息進(jìn)行補(bǔ)充標(biāo)注。同時(shí)，憑借BIM模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、三維設(shè)計(jì)圖紙間的關(guān)聯(lián)屬性，可以直接在模型中標(biāo)注補(bǔ)充信息與調(diào)整構(gòu)件/非構(gòu)件對(duì)象參數(shù)內(nèi)容，BIM軟件可以自動(dòng)對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行更新。

3.2 方案優(yōu)化

考慮到智能建筑工程涉及諸多專業(yè)，因?qū)I(yè)間溝通協(xié)調(diào)困難，易出現(xiàn)專業(yè)設(shè)計(jì)沖突問(wèn)題，進(jìn)而影響施工方案的可行性，如出現(xiàn)電氣設(shè)備與建筑構(gòu)件空間重疊問(wèn)題。因此，需要在方案優(yōu)化設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，憑借技術(shù)模擬性特征，在BIM軟件與模型中開(kāi)展施工模擬試驗(yàn)，根據(jù)已知信息與方案內(nèi)容模擬施工過(guò)程，以模擬報(bào)告作為方案論證和深化設(shè)計(jì)依據(jù)，發(fā)現(xiàn)施工方案中的設(shè)計(jì)缺陷。同時(shí)，憑借BIM技術(shù)的協(xié)調(diào)性特征，由BIM軟件基于施工模擬報(bào)告識(shí)別存在的專業(yè)沖突問(wèn)題，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員直接按照協(xié)調(diào)報(bào)告對(duì)方案內(nèi)容與圖紙進(jìn)行調(diào)整即可。例如，使用BIM軟件自帶的碰撞檢查工具，檢查設(shè)計(jì)圖紙中是否存在管線、建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)筑物軟硬碰撞問(wèn)題，生成碰撞檢測(cè)報(bào)告與協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)。

3.3 可視化技術(shù)交底

智能建筑具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能繁瑣、安裝大量用電設(shè)備、管線密布的特征，施工方案與設(shè)計(jì)圖紙內(nèi)容較為復(fù)雜，如果以二維平面圖紙作為交底憑證，工程參建人員難以正確了解建筑構(gòu)造形式和施工思路，在后續(xù)施工期間易出現(xiàn)錯(cuò)誤操作行為，形成質(zhì)量問(wèn)題。因此，要在技術(shù)交底中應(yīng)用BIM技術(shù)，以搭建BIM模型作為技術(shù)交底憑證，使工程參建人員對(duì)智能建筑構(gòu)造方式、立體結(jié)構(gòu)有全面、直觀的了解，并執(zhí)行模型比例調(diào)整、拉大、縮小等操作展示構(gòu)件尺寸參數(shù)、設(shè)備安裝位置、管線間距等具體的施工信息。同時(shí)，組合運(yùn)用BIM與VR技術(shù)，工程參建人員佩戴VR眼鏡等設(shè)備，沉浸到VR軟件搭建的虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境當(dāng)中，直接讀取BIM模型中的構(gòu)件與非構(gòu)件對(duì)象屬性信息，包括構(gòu)件尺寸、間距數(shù)據(jù)、房間凈空等，根據(jù)動(dòng)畫互動(dòng)效果開(kāi)展實(shí)操模擬演練，從而幫助施工人員將技術(shù)交底環(huán)節(jié)所掌握信息內(nèi)容、理論知識(shí)轉(zhuǎn)換為實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，避免因自身經(jīng)驗(yàn)不足出現(xiàn)錯(cuò)誤操作行為。

3.4 打造信息化施工現(xiàn)場(chǎng)

BIM技術(shù)作為一款數(shù)據(jù)化工具，卓越數(shù)據(jù)處理能力是技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)，需要應(yīng)用BIM技術(shù)建設(shè)智慧工地，在BIM平臺(tái)中接入多項(xiàng)應(yīng)用子系統(tǒng)與攝像頭、傳感器等現(xiàn)場(chǎng)裝置，系統(tǒng)在工程施工期間持續(xù)采集、匯總整理、分類處理與分析海量數(shù)據(jù)，將處理后的信息數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)中，且BIM模型內(nèi)容也將隨之更新，這對(duì)于強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管控能力、簡(jiǎn)化管理流程有著重要意義。在施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理中，BIM技術(shù)被用于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量巡查、視頻監(jiān)控、設(shè)備在線監(jiān)測(cè)方面。

（1）質(zhì)量巡查方面。現(xiàn)場(chǎng)人員使用手機(jī)拍攝施工成果的圖像資料，將資料通過(guò)云端上傳至平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中，由管理人員檢查成果質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，直接向現(xiàn)場(chǎng)人員反饋質(zhì)量問(wèn)題、發(fā)送至班組成員進(jìn)行整改，無(wú)需管理人員前往現(xiàn)場(chǎng)逐項(xiàng)開(kāi)展質(zhì)量巡查工作，巡查效率有所提升。

（2）視頻監(jiān)控方面。在現(xiàn)場(chǎng)安裝若干組高清攝像機(jī)，將攝像機(jī)關(guān)聯(lián)到智慧工地平臺(tái)與BIM系統(tǒng)中，將拍攝的視頻圖像資料上傳至系統(tǒng)界面，幫助管理人員遠(yuǎn)程掌握施工現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，檢查是否存在質(zhì)量隱患與不規(guī)范行為，并可根據(jù)管理需求調(diào)取特定時(shí)間段與部位的歷史監(jiān)控畫面。

（3）設(shè)備在線監(jiān)測(cè)方面。將傳感器裝置關(guān)聯(lián)到平臺(tái)系統(tǒng)當(dāng)中，持續(xù)上傳設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷是否出現(xiàn)故障問(wèn)題與異常運(yùn)行現(xiàn)象，為機(jī)具設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、檢修方案的制定提供依據(jù)，避免因設(shè)備故障影響施工質(zhì)量。以塔機(jī)監(jiān)測(cè)為例，在系統(tǒng)界面與塔吊操作屏上實(shí)時(shí)顯示吊鉤周圍圖像，在識(shí)別到設(shè)備運(yùn)行異常和錯(cuò)誤操作指令時(shí)發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

3.5 材料質(zhì)量管理

傳統(tǒng)材料管理模式手段單一，管理方面存在局限性，主要采取在材料入場(chǎng)驗(yàn)收環(huán)節(jié)檢查材料觀感質(zhì)量、規(guī)格型號(hào)、隨機(jī)抽取少量試樣送至復(fù)檢的措施，難以發(fā)現(xiàn)全部的劣質(zhì)材料，影響建筑施工質(zhì)量。因此，應(yīng)在材料質(zhì)量管理工作中融入BIM技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理全程化、材料驗(yàn)收精細(xì)化、管理動(dòng)態(tài)化目標(biāo)。例如，對(duì)于預(yù)制構(gòu)件，保持BIM平臺(tái)與構(gòu)件生產(chǎn)檢驗(yàn)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，由BIM平臺(tái)持續(xù)收集預(yù)制構(gòu)件在加工期間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和工序檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)整理、處理結(jié)果形成完整的質(zhì)量檢驗(yàn)記錄，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)與處理預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量問(wèn)題，從而解決入場(chǎng)環(huán)節(jié)無(wú)法深入檢查預(yù)制構(gòu)件內(nèi)部情況的管理問(wèn)題。同時(shí)，可以組合應(yīng)用BIM與RFID編碼技術(shù)，對(duì)預(yù)制構(gòu)件實(shí)施編碼管理，在構(gòu)件內(nèi)部植入芯片，在入場(chǎng)環(huán)節(jié)識(shí)別構(gòu)件內(nèi)植芯片，即可向BIM平臺(tái)上傳構(gòu)件生產(chǎn)期間記錄的相關(guān)信息，如攪拌情況、溫度控制、生產(chǎn)日期及批次、前置預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間、質(zhì)檢報(bào)告等，輔助材料入場(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)工作的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件質(zhì)量管控可溯源的目標(biāo)。

3.6 工程驗(yàn)收控制

傳統(tǒng)的工程驗(yàn)收是由施工單位按照設(shè)計(jì)要求與合同條款內(nèi)容自行檢查施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，出具竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，再由建設(shè)單位組織監(jiān)理方、設(shè)計(jì)方等工程參建單位組建驗(yàn)收小組，重復(fù)開(kāi)展竣工驗(yàn)收工作，審核資料文件。這一驗(yàn)收模式流程繁瑣、時(shí)效性差。通過(guò)運(yùn)用BIM技術(shù)，工程參建單位可直接在BIM軟件與模型中導(dǎo)入實(shí)時(shí)信息作為驗(yàn)收憑證，以數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)工程驗(yàn)收的資料文件，保持?jǐn)?shù)據(jù)與BIM模型的關(guān)聯(lián)狀態(tài)，建立具備數(shù)據(jù)檢索等多項(xiàng)功能的BIM竣工模型，并基于模型開(kāi)展竣工驗(yàn)收工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在智慧建筑背景下，BIM技術(shù)在質(zhì)量管理方面展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，有助于工程綜合效益與質(zhì)量管理水平的提升。因此，建筑企業(yè)應(yīng)加大對(duì)BIM技術(shù)的研究和應(yīng)用，建立BIM技術(shù)為核心的現(xiàn)代化施工質(zhì)量管理體系，使智能建筑迸發(fā)出新的生命力。