基于BIM技術的智能建筑工程施工質量管理研究

劉 偉

（山東華邦建設集團有限公司，山東 濰坊 262500）

1 應用BIM技術的意義

1.1 實現數字化管理

BIM技術本質上屬于一種數字化工具，負責收集智能建筑全生命周期內產生的數據信息，準確描述數據屬性狀態與管理對象間的關系。因而，對BIM技術的應用可以推動施工質量管理體系的數字化發展，徹底解決傳統管理模式的一些問題。例如，在質量問題表達方面，傳統管理模式主要采取文字表達與口頭表達的形式，表述內容受人為主觀因素影響，容易出現問題理解片面、表述不全的情況。應用BIM技術，將以可視化模型、數據的形式表達質量問題，如在模型中按比例呈現混凝土構件外形缺陷情況、破損程度、尺寸偏差值、裂縫寬深度與延伸情況等，避免因問題表述不清而采取錯誤的質量修補措施。

1.2 強化施工現場質量管控能力

現代智能建筑工程具有規模龐大、現場環境復雜、人員設備密集分布的施工特征，如果僅采取旁站監理、現場巡查、質量抽檢等常規管理手段，將面臨信息傳達時間過長、管理時效性差、無法第一時間發現質量隱患等管理難題。例如，在施工現場出現混凝土開裂、模板傾斜失穩、墻體滲漏、樓梯不均勻沉降、墻皮脫落等質量問題時，需要由現場班組人員與管理人員將問題逐級上報，在質量問題形成、發現與有效處理期間產生一個時間差，致使建筑結構受損程度加劇，如混凝土裂縫隨時間推移持續向兩側延伸擴展。在這一工程背景下，應用BIM技術，可起到顯著強化施工現場質量管控能力的作用，主要表現在遠程監控、遠程指導、質量預警等方面。

（1）遠程監控。BIM技術軟件可持續將施工現場監測信號與攝像頭拍攝的視頻圖像資料進行匯總整理后上傳至數據庫，數據庫與BIM模型保持聯動狀態，管理人員通過觀察模型來全面掌握施工現場情況，判斷施工情況與預期是否相符。

（2）遠程指導。在出現違章操作、班組成員私自篡改工藝流程等問題時，管理人員通過BIM平臺與施工現場人員保持通信狀態，直接指導施工現場作業活動、糾正不規范行為，向施工人員提供技術指導，以簡化管理程序、強化應急管理能力。

（3）質量預警。搭建基于BIM模型的質量監管預警系統，在系統中導入預埋件位置、混凝土現澆結構尺寸、構件與電氣設備安裝位置、混凝土入模與養護溫度等參數指標，系統通過現場布置的傳感器與感溫探頭等裝置，對比現場監測數值與指標額定值，在監測值超出指標控制范圍后，系統自動發送報警信號。

1.3 實現施工質量預防管理

在傳統施工質量管理模式中，雖然采取圖紙核驗、深化設計、試驗段施工等多項質量措施，但受到技術水平限制，實際發現的質量問題有限。針對這一問題，應用BIM技術，采取施工模擬方式，以動畫演示的形式模擬施工過程，對比模擬施工報告與工程施工要求，可以在數據支持下采取相應的改進措施或調整施工方案內容，將質量問題消滅于萌芽狀態。

2 智能建筑中應用BIM技術存在的問題

2.1 BIM技術兼容性有待提升

BIM技術在我國的應用時間較短，導致其兼容性不足，有待進一步提升。早在1975年喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授就提出了BIM技術，并在一些國家取得了良好的發展，到2002年，人們開始廣泛接受BIM技術，Jerry Laiserin也開始進一步加大該技術的傳播力度。我國從近些年才開始接受并應用BIM技術，相關經驗積累不足，整體水平和發達國家相比還存在很大差距，導致BIM技術僅在部分建筑企業得到了推廣與應用，在建筑工程項目中應用有限，加上功能有待進一步改善、開發，很多建筑企業開始自主研發BIM設計軟件，這些軟件的獨立性較強，在數據交換、共享等方面存在一定的不足，其中較為突出的缺點就是圖紙規范變化大、模型相互借用。

2.2 技術人才不足

（1）BIM技術人員的專業技術能力有待進一步提升，其技術和學歷存在一定不足。

（2）高技術水平的人才較為缺乏，難以滿足市場需要，無法有效指導建筑工程設計和施工質量管理工作高效開展。

（3）部分施工單位并沒有充分重視BIM技術的應用，對該技術的應用僅僅停留在基礎階段，存在得過且過的思想，導致無法充分發揮該技術優勢。

（4）技術人員在具體應用BIM技術開展建筑工程質量管理中，沒有第一時間發現其中存在的不足，BIM技術應用流于形式，更談不上創新，導致BIM技術的應用難以高效發展。

2.3 應用BIM技術的建筑企業較少

雖然我國正在積極推廣BIM技術，但還是有很多建筑企業難以真正接受該技術。建筑企業在準備時期通常會采用傳統的方法進行工程設計、質量管理等工作，且由于我國應用BIM技術的建筑企業較少，導致一些已經應用該技術的建筑企業在具體實踐中遇到問題也無法獲取可借鑒的經驗，嚴重限制了BIM技術在我國的應用和發展。針對這些問題，國家和建筑企業都在積極探索改進辦法，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BIM技術的進步。

3 BIM技術在智能建筑工程施工質量管理中的具體應用

3.1 圖紙核驗

一方面，憑借BIM技術可視化特征，在軟件中導入設計方案，繪制三維設計圖紙與BIM模型，在可視化狀態下開展圖紙核驗工作，將起到深入檢查圖紙細節、了解空間關系、客觀描述問題情況、快速找出問題所在等多重作用，有助于圖紙核驗效率與工作質量的提升。另一方面，在BIM模型中對各專業設計圖紙進行疊加處理，模型將使用特殊顏色符號標注圖紙內容差異部位，幫助工作人員發現設計圖紙中的錯漏空缺問題，對圖紙信息進行補充標注。同時，憑借BIM模型、數據庫、三維設計圖紙間的關聯屬性，可以直接在模型中標注補充信息與調整構件/非構件對象參數內容，BIM軟件可以自動對設計圖紙進行更新。

3.2 方案優化

考慮到智能建筑工程涉及諸多專業，因專業間溝通協調困難，易出現專業設計沖突問題，進而影響施工方案的可行性，如出現電氣設備與建筑構件空間重疊問題。因此，需要在方案優化設計中應用BIM技術，憑借技術模擬性特征，在BIM軟件與模型中開展施工模擬試驗，根據已知信息與方案內容模擬施工過程，以模擬報告作為方案論證和深化設計依據，發現施工方案中的設計缺陷。同時，憑借BIM技術的協調性特征，由BIM軟件基于施工模擬報告識別存在的專業沖突問題，分析問題產生的原因，生成協調數據，設計人員直接按照協調報告對方案內容與圖紙進行調整即可。例如，使用BIM軟件自帶的碰撞檢查工具，檢查設計圖紙中是否存在管線、建筑結構與構筑物軟硬碰撞問題，生成碰撞檢測報告與協調數據。

3.3 可視化技術交底

智能建筑具有結構復雜、功能繁瑣、安裝大量用電設備、管線密布的特征，施工方案與設計圖紙內容較為復雜，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造形式和施工思路，在后續施工期間易出現錯誤操作行為，形成質量問題。因此，要在技術交底中應用BIM技術，以搭建BIM模型作為技術交底憑證，使工程參建人員對智能建筑構造方式、立體結構有全面、直觀的了解，并執行模型比例調整、拉大、縮小等操作展示構件尺寸參數、設備安裝位置、管線間距等具體的施工信息。同時，組合運用BIM與VR技術，工程參建人員佩戴VR眼鏡等設備，沉浸到VR軟件搭建的虛擬現實環境當中，直接讀取BIM模型中的構件與非構件對象屬性信息，包括構件尺寸、間距數據、房間凈空等，根據動畫互動效果開展實操模擬演練，從而幫助施工人員將技術交底環節所掌握信息內容、理論知識轉換為實踐工作經驗，避免因自身經驗不足出現錯誤操作行為。

3.4 打造信息化施工現場

BIM技術作為一款數據化工具，卓越數據處理能力是技術的核心優勢，需要應用BIM技術建設智慧工地，在BIM平臺中接入多項應用子系統與攝像頭、傳感器等現場裝置，系統在工程施工期間持續采集、匯總整理、分類處理與分析海量數據，將處理后的信息數據上傳至數據庫中，且BIM模型內容也將隨之更新，這對于強化現場質量管控能力、簡化管理流程有著重要意義。在施工現場質量管理中，BIM技術被用于現場質量巡查、視頻監控、設備在線監測方面。

（1）質量巡查方面。現場人員使用手機拍攝施工成果的圖像資料，將資料通過云端上傳至平臺數據庫中，由管理人員檢查成果質量是否達標，直接向現場人員反饋質量問題、發送至班組成員進行整改，無需管理人員前往現場逐項開展質量巡查工作，巡查效率有所提升。

（2）視頻監控方面。在現場安裝若干組高清攝像機，將攝像機關聯到智慧工地平臺與BIM系統中，將拍攝的視頻圖像資料上傳至系統界面，幫助管理人員遠程掌握施工現場的施工情況，檢查是否存在質量隱患與不規范行為，并可根據管理需求調取特定時間段與部位的歷史監控畫面。

（3）設備在線監測方面。將傳感器裝置關聯到平臺系統當中，持續上傳設備運行數據，判斷是否出現故障問題與異常運行現象，為機具設備維護保養、檢修方案的制定提供依據，避免因設備故障影響施工質量。以塔機監測為例，在系統界面與塔吊操作屏上實時顯示吊鉤周圍圖像，在識別到設備運行異常和錯誤操作指令時發送報警信號。

3.5 材料質量管理

傳統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驗收環節檢查材料觀感質量、規格型號、隨機抽取少量試樣送至復檢的措施，難以發現全部的劣質材料，影響建筑施工質量。因此，應在材料質量管理工作中融入BIM技術，以此實現質量管理全程化、材料驗收精細化、管理動態化目標。例如，對于預制構件，保持BIM平臺與構件生產檢驗系統的關聯狀態，由BIM平臺持續收集預制構件在加工期間的生產數據和工序檢驗數據，根據數據整理、處理結果形成完整的質量檢驗記錄，第一時間發現與處理預制構件的質量問題，從而解決入場環節無法深入檢查預制構件內部情況的管理問題。同時，可以組合應用BIM與RFID編碼技術，對預制構件實施編碼管理，在構件內部植入芯片，在入場環節識別構件內植芯片，即可向BIM平臺上傳構件生產期間記錄的相關信息，如攪拌情況、溫度控制、生產日期及批次、前置預養護時間、質檢報告等，輔助材料入場質量檢驗工作的開展，實現構件質量管控可溯源的目標。

3.6 工程驗收控制

傳統的工程驗收是由施工單位按照設計要求與合同條款內容自行檢查施工質量是否達標，出具竣工驗收報告，再由建設單位組織監理方、設計方等工程參建單位組建驗收小組，重復開展竣工驗收工作，審核資料文件。這一驗收模式流程繁瑣、時效性差。通過運用BIM技術，工程參建單位可直接在BIM軟件與模型中導入實時信息作為驗收憑證，以數據形式存儲工程驗收的資料文件，保持數據與BIM模型的關聯狀態，建立具備數據檢索等多項功能的BIM竣工模型，并基于模型開展竣工驗收工作。

4 結語

綜上所述，在智慧建筑背景下，BIM技術在質量管理方面展現出明顯優勢，有助于工程綜合效益與質量管理水平的提升。因此，建筑企業應加大對BIM技術的研究和應用，建立BIM技術為核心的現代化施工質量管理體系，使智能建筑迸發出新的生命力。