BIM技術在施工過程質量管理中的應用研究

徐鑫乾，陳 磊，許 奇

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我國建筑行業正處于新興技術蓬勃發展時期，同時，項目前期研究和設計深度不夠等情況大量存在，加上參與主體對工程目標的預期差異，以及一系列復雜的外部環境因素的影響，導致施工過程中經常會出現質量缺陷[1]。建筑工程質量控制是針對建設施工階段，以項目質量需求為標準，在工程合同的約束下，通過一系列技術作業、現場活動、措施方法等，使工程質量達到質量標準的過程。

1 BIM技術在施工階段的價值體現

隨著建筑業信息化技術的發展，建筑信息模型技術（Building Information Modeling,BIM）逐步在行業中受到關注。目前BIM技術在國內建筑行業施工階段的應用的主要價值體現在以下方面：（1）在施工前的準備階段，通過BIM技術的模型檢測和碰撞功能等進行合規性、合理性分析；（2）在施工設計階段，通過BIM技術的可視化、可量化、數據量表可導出性等功能進行全專業建模、參數化加工、圖紙深化設計、施工現場平面布置及工藝和施工進度動畫模擬；（3）在現場施工實施階段，通過BIM技術進行進度、成本和安全等方面的輔助管理。

文章對比了應用BIM技術的質量控制與傳統質量控制的不同，凸顯了BIM技術的優勢，提出了BIM技術實際應用于施工過程的方法。

2 應用BIM技術的質量控制與傳統質量控制比較

2.1 產品質量控制的時間位置

傳統質量控制更加注重對產品的事后控制，把重心放在對產品質量的檢查上。事實上，由于建筑產品具有復雜性及不可逆性的特征，同時，復雜多變的施工環境也會引發很多質量風險，對于事后檢查控制中發現的不合格產品，往往需要返工，甚至可能會破壞質量合格的其他產品。因此，質量控制的重心應轉移到產品形成過程中的工序質量控制上。BIM技術的應用能夠很好地解決這一問題[2]。根據存儲了豐富信息的BIM模型，相關人員可以對現場使用的材料等進行追蹤，通過可視化技術及模擬技術，對每道工序的質量進行有效的管理，同時更要強調事前及事中控制，降低質量風險，提高產品質量[3]。

2.2 責任主體間的協作關系

建筑工程質量問題的形成通常需要考慮多主體性的影響，通過多主體的協作關系保障工程質量的完善，這一過程涉及的責任主體包括建設單位、設計單位、施工單位、監理單位及質量監督機構等。傳統的質量控制中，施工單位往往是質量責任的主要承擔方，由監理單位對工程質量進行把關，而其他如建設單位、設計單位等，其本身對質量也負有不可推卸的責任。然而在實際的過程中，各個責任主體之間缺乏相應的支持與協調，在信息的溝通方面不夠全面及時，信息資源共享程度較低。BIM則提供了一種集成化的質量控制模式，能夠實現各參與方的有效協調[4]。通過BIM技術，各個責任主體可以將自己的需求匯總上傳到統一的信息平臺上，并根據各方需要來接收、處理信息。

2.3 質量信息的管理和傳遞

現代建設項目往往規模較大，其涉及的與質量相關的文件繁多，信息量巨大。質量信息多以文檔形式存儲，查詢參考及調用不便。在信息傳遞的過程中，往往因項目的復雜性，各參與主體對項目的理解深度不一致，而造成信息流失、失真等問題。時間屬性、空間屬性和構件幾何信息屬性是BIM技術在質量管控方面所提供的核心要素，相關屬性信息通過與質量信息的映射關系進行匯總，并在BIM模型或者協同管理平臺中存儲，將質量控制規范、標準的要求整合在一個可視化三維數據庫中，使結構化的信息便于調用。質量信息數據庫與BIM模型的有機結合可以使項目各參與方對具有質量屬性的BIM模型進行統一的查詢，避免了信息傳遞的失真，同時也避免了各參與方對質量要求理解不一致而產生的問題。

2.4 技術質量控制

建筑產品的合格合規性判斷首先取決于施工技術的正確性和合規性，這其中需要考慮到的問題包括施工工序與施工工藝、建筑施工材料的配比、施工機械的型號選擇等，這些問題對施工技術的實施都具有重要的影響。這一過程中，現場施工操作人員由于經驗、專業和個人素質的不同會形成施工水平的個體性差異，進而對施工圖的理解也會有所偏差，因此受技術水平的影響，施工作業質量和水平是不完全相同的。對于管理人員而言，其自身對具體施工技術不完全了解，對工藝流程實現標準化的訴求也日益增強。在施工作業實施之前，管理人員可以利用BIM技術進行事先的現場模擬和施工方案可行性仿真，進一步根據模擬仿真分析給予一線施工作業人員標準化、指導性的作業意見，以確保施工流程、施工工藝、作業技術等方面的準確性，從而防止在施工作業信息的共享和傳達過程中出現理解性或者流程性誤差，確保計劃與實施過程一致。在施工的過程中，施工人員及質量檢查人員可以通過BIM技術與AR技術的結合，在真實的環境中呈現三維模型或施工動畫等，對重難點項目施工進行實時有效的指導，避免因技術上的失誤而影響施工質量。

3 BIM技術在施工過程質量控制中的實際應用

3.1 三維技術交底

三維技術交底的管控節點主要針對工程復雜及關鍵節點，包括隱蔽工程、防水工程等重點難點的環節和部位。三維技術交底環節需要責任主體協作單位包括建設單位、施工單位和監理單位協同建立具有質量控制屬性的BIM模型。通過施工過程模擬，對重難點項目進行技術交底，使質量管理的各參與人員對建筑質量要求有一個全面的認識。

3.2 基于構件的質量監控

（1）構件材料的質量監控。對構件材料進行嚴格的質量控制，確保其質量符合要求，BIM可以按照時間維度、空間維度及構件分類等對質量進行監控。時間維度及空間維度的監控方法需要進行進一步的開發，在構件維度上，通過在建筑信息模型中添加相關構件的質量信息，如規范標準規定的材質要求、構件產品合格證書等信息，在材料進場驗收的過程中保證材料的質量要求。同時，可將材料的相關質量信息上傳到質量管理平臺，以便驗收時可以及時查看與調用。

（2）構件施工的質量監控。通過在建筑信息模型中添加規范等標注的施工質量要求信息，使一線操作人員能隨時查看施工質量要求，尤其是對尺寸偏差的判定方面。由于規范規定的尺寸偏差往往比較復雜，如果只在最后的驗收階段進行測量檢驗，一旦發現不合格的構件就需要重新返工整改，這樣會嚴重浪費時間，降低施工效率，且有可能因此影響到下一道工序的施工。同時，在構件施工的過程中，對關鍵工序可進行三維可視化模擬，方便一線工作人員熟悉施工工藝及流程，避免因出現技術性的失誤而降低工程質量。通過建立構件的質量信息數據庫，可以形成工程所涉及構件的數據庫，將數據庫與BIM模型中對應的構件相關聯，能夠更好地達到質量監控的目的。

3.3 質量偏差對比

在現場管理的過程中，需要針對施工現狀及設計模型對比，檢查施工偏差，如存在不符合質量標準的允許偏差，則要進行改動及修正，督促責任人進行整改，再根據整改結果核對質量目標，并存檔管理。通過BIM技術與AR技術的結合，可以進行有效的質量偏差判定[5]。施工后質量檢查主要包括施工人員自檢、質檢員和管理人員的檢驗審核。工人可以在完工之后先進行自檢，以便主動發現和消除缺陷和錯誤。將BIM技術與AR技術進行施工偏差判定的主要步驟如下：將BIM模型作為質量檢查的依據，通過AR程序將模型與標識按對應關系匹配成功，在說明標識和實體構件的位置信息之后，工人可將相應標識放置到已完成工程的指定位置，AR程序與BIM模型進行對比之后可以很快識別其中的缺陷，將這些缺陷信息通過系統和平臺傳回管理人員的手中，管理人員可對其發布整改的指令，通過重復的檢查直至合格。這樣一來管理人員可以在施工的過程中隨時對質量進行控制，而不必等到工程結束之后到工程現場進行檢驗。

3.4 質量信息整理與反饋

在施工過程中，及時收集在質量檢查過程中產生的數據，形成大數據的平臺。施工單位可主要關注材料、設備質量及施工記錄的信息；監理單位主要關注驗收質量信息的整理與統計；建設單位從整體關注工程質量。通過對數據的不斷更新，使與之相關聯的BIM模型中的信息也不斷得到處理與更新。通過計算機系統相關軟件的開發，提供精準的質量分析報告，監督質量問題。

4 結束語

文章通過對應用BIM技術的質量管理全過程節點的細節分析，強調和總結了BIM技術在工程質量管理中的優越性，分析了BIM技術對各主要環節作業實施的影響，以及對工程項目最終質量的影響，并分析了BIM技術在施工過程中的實際應用，為BIM技術應用于施工過程質量管理提供了相關參考。