裝配式建筑施工管理中BIM和RFID技術的應用分析

余前明

江西中煤建設集團有限公司（330000）

0 前言

我國開展的“中國制造2025”戰略舉措，推動了建筑行業的發展同時，也提出建筑可持續發展觀念，愈發注重建設裝配式建筑，且制訂了《推進裝配式建筑行動方案》《綠色建筑創建行動方案》，要求提高建筑裝配化比率。疫情中雷神山醫院和火神山醫院即為裝配式建筑，具有施工便捷、節省工期、環保的優勢。但是，在裝配式建筑施工中，由于配套政策少，易受到管理方面問題的影響，加大了施工難度，延誤了工期。因此，需采取BIM與RFID技術結合的方式，實現建筑施工動態性管理。

1 BIM與RFID技術概況

1.1 BIM技術

BIM技術為建筑信息模型，廣泛用于設計建筑工程與管理過程，屬于數據化手段，應用原理是建立參數模型，以管理項目各環節信息。在前期設計、施工建造、運營維護等環節中，BIM技術可實現全壽命周期的信息傳遞與資源共享，便于人員及時應對各項建設問題，實現各部門人員的協同管理，節約建筑成本，提高生產效率，縮短工期。

1.2 RFID技術

RFID技術為無線射頻識別技術，廣泛用于無線電波通信技術，是利用天線實現信號發射與接收，以此傳遞交流信息，可遠程管理數據信息。該技術具有無接觸傳遞信息、便于信息接收、重復使用信息的特點。在工程建設中，由于傳統施工條件艱苦，難以人為掌控室外環境，監控施工難度較高，所以未能廣泛應用該技術。在科學技術發展下，裝配式建筑可有效應用RFID技術，現場識別預構件，收集整理數據，監控施工工期，可獲得良好效果。

2 項目概況

某裝配式混凝土結構工程位于青島市西海岸新區，為7棟高層住宅小區。建筑主體結構采用剪力墻結構，基礎形式為筏板基礎，整體建筑面積為75 127.16 m2，高為59.8 m，由地上20層與地下3層構成，裝配率達到50%。地下3層與地上1、20層均為現澆模式，地上2～9層裝配式構件包含預制疊合板、預制疊合梁、預制空調板、預制外墻、預制樓梯。

該項目為提高施工質量，采取BIM+RFID技術模式，實現設計、運輸、生產、施工全過程管理，在提高項目質量管理與信息化管理水平、縮短工期的同時節約成本。

3 施工管理中BIM和RFID技術應用措施

3.1 深化設計

在項目初步設計中，選用BIM模型拆分預制構件，明確構建尺寸外形，確保拆分構件一致性，加強構建重復性，拆分構件后編制設計方案，組織業主、施工方、監理方共同審核，且協同構件廠與運輸單位協同優化。確定最終方案后，根據參建方對工程項目性能、安裝、成本等方面要求，標記構件數據，且方案構件模型需結合堆放、生產、吊裝等環節要求，優化尺寸，便于節點連接，利用BIM技術開展碰撞檢查，以免后續施工中出現構件、管線交叉碰撞問題，對整體施工造成不利影響[1]。

本次工程應用BIM軟件實現3D建模，且在管線碰撞中優化設計圖紙。完成建模后，檢查各專業碰撞情況，發現碰撞點共823個，解決圖紙問題386處，有效節約造價200萬元，避免了后期返工。結合檢查碰撞報告，依次處理以上問題，提出優化建議，解決了管道避讓問題，最大程度優化吊頂高度與地下室凈空高度，提高空間利用率。同時，確定深化方案后，明確構件拆分模型，標記構件模型，包含構件尺寸、位置、鋼筋配置等，形成BIM構件信息庫，便于施工中存取構件信息。

3.2 構件施工

3.2.1 構件制作

構件生產階段放置RFID標簽，預制工廠人員通過PDA將構件信息導入芯片中，進行編碼放入體系內，用RFID技術傳遞構件信息至生產商，生產商確定制作標準與方案。結合RFID技術的可擴展性與唯一性編碼原理，確保組件單元與代碼標識能夠一一對應。在保證施工準確管理的同時，考慮其他屬性信息，預留可擴展區域，以此構建編碼，采取18位編碼體系。在此過程中，X1-3為項目代碼，X4-6為構件代碼，X7-8為作業狀態，N1-4為位置屬性，N5-6為構件編碼，N7-8為數量編號，預留Y1-2為可擴展區。

3.2.2 構件運輸

應用RFID技術能夠提高現場構件管理水平，助力施工實現構件零庫存。結合現場施工進度，將信息迅速向制造組件廠商反饋，可優化生產組件規劃，避免窩工情況。在運輸中，應當綜合考慮構件尺寸、運輸規劃時間，準備大部件運輸，合理規劃存儲區域中運輸組件線路及運輸順序。本工程利用BIM技術模擬放置構件位置、運輸路線與車次，規劃運輸最佳路線并結合施工進度計劃模擬運輸構件順序，了解車輛運輸情況，提高運輸效率[2]。

3.2.3 構件存儲[3]

在裝配式工程中，構件運輸車輛進入現場后，可通過門禁系統PDA接收車輛信息，通知人員做好現場驗收與檢驗工作，合格后方可進場。PDA能夠自動收錄構件信息至BIM模塊，實現模型信息匹配，避免二次搬運。在存儲構件中，利用BIM與RFID技術日常監控、定位與養護構件，實現系統與項目進度的關聯，保證安裝中能夠迅速、準確獲取構件信息，動態管理設備使用情況[3]。

3.3 基坑施工

在深基坑施工中，利用BIM技術的施工模擬、可視化與全參數優勢，借助BIM軟件模塊，構建多維深基坑監測模型，確保施工中能夠動態監測人員行為。BIM模型還能建立多維變形基坑監測族，族內添加基坑位移、變形、支撐內力等數據信息，實現模型與數據的關聯，合理顯示施工參數，預警數據參數。在RFID監測中，基坑周圍產生支撐軸力異常或不均勻沉降情況，會出現警示聲音。警示聲音不同能夠判斷項目情況，以報警聲音大小、頻率判斷預警值與實際值差距。傳輸數模至BIM模型內，反映任意時間基坑監測區域危險源及其變化情況，合理判斷危險等級，監測基坑支護受力與變形趨勢。

3.4 吊裝管理

裝配式建筑吊裝主要安全隱患是通過塔吊運輸構件，塔吊出現問題，構件安裝位置不正確，會導致整體返工，增加施工成本。為此，一方面，本工程應用BIM技術模擬現場吊裝情況，防治吊裝中產生安全問題，利用Navisworks軟件作為常見交流項目信息的軟件。應用軟件構建吊車模型，模擬吊車三維工作參數，選擇合理吊車，判斷吊車運行中的問題。另一方面，工程在吊裝構件檢查中，僅需施工人員手持RFID閱讀器，或安裝固定閱讀器，即可采集數據，將數據傳輸至BIM模型中，以便查看構件信息。在檢查中，施工人員能夠利用閱讀器迅速查找構件位置，存儲信息至管理系統中，直觀了解建筑物設備運行情況。拆除或擴建建筑物后，還能借助RFID標簽與數據庫收回組件，減少材料損耗，實現可持續發展[4]。

3.5 人員安全

在裝配式工程中，傳統管理系統為實現現場管理，通常會在現場安裝無線電通話、攝像監控等裝置，但無法實現同時定位多個目標。RFID能夠有效定位人工，通過縱橫坐標實現人員定位，還能合理劃分工人類別，分析現場安全性。在本工程中較高危險性區域檢修中，為保證所有無關人員撤出該區域，即可利用RFID技術判斷施工人員是否撤出區域，在系統中擁有預警功能，任意進入危險區，系統會發出警報信號，確定施工人員所在位置，通過喇叭、信息發送等方式使其盡快離開。施工人員離開后，能夠自動解除警報，以保證人員安全。

4 結語

裝配式建筑應用較為廣泛，施工管理中應用BIM與RFID技術，可實現裝配式施工與科技的結合，從深化設計、構件施工、基坑施工、吊裝管理及人員安全這幾方面出發，實現可視化管理，解決施工安全隱患，從而提高裝配式建筑工程質量。