BIM技術在建設工程質量管控中的研究與應用

劉磊，范天江，周陽，李新揚

（1重慶市綦江區建筑工程質量監督站，重慶 401420；2巴南區建設工程質量監督站，重慶 400055）

0 引言

隨著我國城鎮化進程加快，工程數量越來越多，建設規模也越來越大，裝配式結構、地下管廊和海綿城市等新興工程不斷出現，建設工程質量監督將面臨新的挑戰。BIM技術作為一種革命性的新技術，為建筑工程施工及質量監督提供了新思路。本文立足于工程實例，通過在綦江城市交通綜合體三標段項目中BIM技術的應用，著力探索如何解決監督力量不足、效率較低、監督手段較為落后等問題，為工程質量監督管控提出了基于BIM技術的新的管控實施方法和手段。BIM技術通過參數模型整合各種項目的相關信息，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用[1]。

1 工程質量監督目前存在的困境

1.1 監督方法和管理手段落后

我國自上世紀80年代起開始實行建設工程質量監督管理制度，歷經四十年余的發展，工程質量監督在一定程度上仍沿用傳統的“以工程項目為單位、以實體質量檢查為主”的監督模式，現階段的監督方法和管理手段已不能適應新時代的需要[2]，主要體現在以下幾個方面：一是經驗判斷大于理性決策，在監督過程中對質量問題的發現和處置仍以監督人員的主觀經驗判斷為主；二是時效性差，質量問題的發現往往滯后于工程施工過程；三是監督途徑不完善，缺乏事前預測和事中控制，往往以事后整改為主。

1.2 質量監督力量不足，監督效率低下

由于工程建設規模發展太快，全國人均工程監督面積已超過20萬m2，不少一、二線城市人均工程監督面積甚至已超過100萬m2，監督力量明顯不足。監督單位無法針對重點工程、困難工程實施差別化監督，未對共性問題進行統計與分析，監督效率較低，例如重慶市綦江區建筑工程監督情況（圖1）。

圖1 綦江區2015—2017年建筑工程監督情況統計表

1.3 信息化建設各自為政，信息孤島問題突出

在當前的工程建設中，業主、設計、施工、監理和行政主管等參建各方均從自身質量責任、工作方法和管理流程出發，建立了自己的信息化平臺，但各平臺標準不統一、數據不互通，導致工程各質量監督體系之間信息不能有效溝通，未充分利用信息資源，降低了質量監督工作的有效性。人證分離、資質掛靠、違法分包等現象的出現，為工程質量埋下了不容忽視的隱患。

1.4 工程資料管理手段落后

工程質量資料建立滯后于實際工程建設，造成工程質量問題不能及時發現與處理，檔案資料存儲難，后續查閱難。由于項目施工周期長、資料繁多，查找資料過程也較為復雜，工作量非常大。項目檔案資料流轉無法保證其完整性，項目資料數量較多，流轉過程比較復雜，容易遺失。

2 基于BIM技術在實際項目質量監督中的應用

2.1 工程概況

綦江城市交通綜合體三標段工程為綜合性公共建筑項目，建筑面積134817m2，共9層，高度23.9m，是集各種交通方式為一體的客運綜合交通樞紐站工程，也是渝黔高鐵綦江站的附屬商業中心（圖2）。

圖2 綦江交通綜合體效果圖

2.2 BIM新技術在該工程質量管控中的應用

（1）利用BIM技術進行碰撞檢查（圖3）和設計優化，提前解決可能在施工過程中發現的問題，有利于整個項目質量把控。該項目在BIM碰撞檢查中共發現問題108個，參建各方會同工程技術人員對所有碰撞點一一審核，針對云碰撞系統檢查出來的碰撞點與設計人員進行溝通，在符合設計和施工要求的前提下進行調整，以充分滿足施工要求，提前解決施工難點及預留洞口與預埋套管問題。

圖3 碰撞檢查

（2）利用VR技術在虛擬系統中查看復雜節點（圖4），提高項目關鍵復雜部位的質量監督管控力。該工程線管布置較為密集，施工難度大。在施工前，利用VR系統的仿真特點，工程管理人員在虛擬系統中可直接查看復雜節點與施工工藝，簡化施工交底過程。工程管理人員可以通過VR技術提前了解構件或建筑物完成后的具體情況，尤其是對精裝修工程和管線綜合工程，可以把實際施工模型輸入電腦，直接與現場施工質量進行對比，對所設計的結果進行多方位的觀察，并進行動態查看復雜節點，直到最終確定結果，達到建筑工程質量管控的目的。

圖4 利用VR技術查看管線綜合工程復雜節點

（3）利用BIM云端數據平臺分享跟蹤信息，提高質量問題的處理效率（圖5）。該項目利用BIM5D手機端、云端、電腦端和網頁端，現場的質量控制人員在現場巡視過程中及時上傳質量問題，生產區工人接到相關問題提醒后，及時進行整改，通過數據共享和集中分析，實現現場質量問題跟蹤管理，隱患排查更為具體，落實整改更為及時。項目部已上傳31個質量問題、18個安全問題，累計處理48個問題，及時處理率達到98%。

圖5 BIM云平臺質量問題反饋

2.3 運用BIM技術解決質量監督中的問題

（1）監管部門利用BIM輕量化項目管理平臺，能有效改善質量問題的閉合性。通過模型錄進質量資料，軟件自動完成現場質量分析，針對出現質量問題的地方，及時向施工單位發出通知單，做出跟蹤檢查警示。待整改完成后，將整改過程補錄模型，做到質量控制閉環，該平臺為質監站發送整改通知單23份，涉及問題54個，及時提醒質量監督人員跟蹤處理上述問題（圖6）。監管部門利用移動端BIM云平臺達到質量責任追溯的目的。

（2）利用移動端BIM云平臺與PC端平臺相連接，不僅可以讓施工方參與其它各方的溝通，也可以對模型相應質量信息進行查看與修改。通過移動端軟件掃描二維碼，可以快速在移動端平臺中定位相應構件，也可通過資料掃描二維碼查看現澆結構的混凝土構件的尺寸、鋼筋數量等信息，快速判斷是否符合設計要求，免去攜帶圖紙的不便。

圖6 BIM云平臺質量安全問題匯總分析

3 BIM技術在建設工程質量監督中的作用

3.1 合理配置監督資源，實現差別化監管

利用 BIM整合物聯網、云計算、大數據等互聯網技術，建立覆蓋工程質量和施工技術關鍵要素的信息平臺，廣泛、自動、實時采集各關鍵要素真實數據，并上傳、匯總、分析、評價，及時判斷并預警質量偏差，以促進建設主管部門最大限度節約監督人力資源。對不同地區和不同類型的工程項目，針對其各種共性問題與個性問題，展開差異化監督，全面提高工程監督效能。

3.2 協同化監督，整合資源，提高效率

基于模型、資料、信息共享，實現信息流與業務流相整合，形成質量管理的BIM流程的監督體系。建立基于BIM的建筑工程質量監督信息平臺，實現監督信息資源集中管理，排除信息共享和流程互通的障礙，有效遏制“業務割據”和“信息孤島”帶來的監督風險，創造協同管理的條件[3]，達到全面提升監督工作質量和提高監督人員工作效率的效果。

3.3 實現建設工程全生命周期精細化質量管理

基于 BIM技術的可視化、模擬性、協調性、可出圖性和優化性等特點，實現質量控制三維動態模擬和交底，包括數字模擬、方案模擬、節點模擬、進度模擬；利用BIM技術實現鋼結構、幕墻、節點、機電管線的深化設計，從設計源頭控制質量，避免質量整改；通過 BIM技術，將工藝工法的演示視頻、操作標準和質量規范植入構件的二維碼，實現事前提醒、事中對比、事后統計與整改等質量預測和保證措施；通過對各復雜專項方案的模擬、論證與交底，優化方案措施，以確保工程質量；利用手機端、網頁端和電腦端為媒介，將各相關質量責任人聯系到一起。按照記錄、發布、整改、驗收的工作流程，形成質量管理閉合圈，提高現場質量管理的及時性和有效性。

3.4 建立數字檔案館，實現工程全生命周期質量責任追溯

將工程設計、施工、運維信息錄入BIM模型，實現施工全過程的資料規劃、收集、復核、抽檢、驗收等數字化記錄。以“數字化檔案館”為基礎，進行建筑全生命周期資料管理，減少重復勞動，節省存儲空間，方便后續查閱和流轉。

4 基于BIM的質量監督管控實施的政策建議

4.1 開發基于BIM技術下的質量管控云平臺

由政府主導開發適應建筑工程質量監管的BIM云平臺，該平臺應能實現對工程實體質量和工程責任主體單位的質量行為信息進行采集，實現工程竣工驗收備案、建筑責任主體信息共享，保障數據準確、可追溯性，逐步做到工程質量監督水平的提高[4]。在目前基于相關BIM軟件解決質量記錄、對比、分析、整改等基礎上，繼續加強基于模型的質量管控功能，包括在建立模型時質量參數植入、構件質檢數據回傳對比、現場模型掃描，對比分析參數和標高偏差等質量信息。

4.2 政府應建立組織保障系統

政府相關部門應加大政策對BIM技術進行推廣，制訂合理的BIM技術推廣計劃，對BIM技術應用情況進行指導。及時組織相關專家研究解決BIM技術應用過程中出現的問題。對承擔BIM技術試點示范工程的相關單位進行BIM技術能力指導，并對其進行考核，將考核不合格的單位及時進行公布[5]。

4.3 轉變質量監管模式

利用BIM技術建立施工階段的信息模型，與設計模型和內置標準規范進行比對，最終判定工程施工質量是否符合設計及規范要求；施工過程中利用BIM技術將各個環節質量行為信息納入施工數值模型中，實現數值模型+行為模型的復合模型，從而實現責任在全壽命周期內的可追溯性。

5 結論

隨著信息化時代的到來，建筑工程質量監督通過BIM技術實現的數字化、協同化、差異化監督，可以有效解決現階段建筑工程質量監督中效率低、手段落后及監督力量不足等問題，真正實現建筑工程全壽命周期的信息精細化建設以及施工精細化管理，提高建筑業信息化水平，促進建筑業持續健康發展，為倡導的智慧城市建設創造基礎條件，為富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化建設添磚加瓦。