EPC模式下基于數字技術的裝配式建筑工程質量管理研究*

譚 嘯

(中交一公局集團華中工程有限公司 武漢430014)

裝配式建筑作為一種創新的建筑方式,強調在工廠環境中預制建筑構件,然后在現場進行組裝。這一方法大幅縮短了建筑周期,減少了傳統施工方式所需的大量人力和時間。但是在實際應用過程中,裝配式建筑項目仍然面臨不可忽視的挑戰,尤其是涉及多方參與、協同施工的EPC模式。

在此背景下,數字技術的運用成為提升裝配式建筑工程質量管理的一項重要手段。因此,對于在EPC模式下基于數字技術,進行裝配式建筑工程質量管理的深入研究成為迫切的需求,旨在更好地理解這些技術如何影響項目的質量、效率和整體績效。

1 數字技術在裝配式建筑工程質量管理中的作用

1.1 BIM 在裝配式建筑中的應用

1.1.1 模型協同和信息共享

基于BIM 技術,設計師、工程師、承包商和其他利益相關方能夠在一個統一的數字平臺上共同工作。這種協同工作方式提高了信息的傳遞效率,確保了所有參與方都使用的是最新、一致的設計和施工信息。設計團隊可以將建筑的三維模型以及相關的技術數據上傳到BIM 平臺,使得所有參與方都能夠實時訪問這些信息。

這種實時的、統一的信息平臺有助于避免信息傳遞的誤差,提高了裝配過程中各個構件的精準度和符合度(見圖1)。

圖1 BIM 技術在裝配式建筑施工中的應用流程

1.1.2 問題檢測和解決

在傳統的施工中,施工質量問題可能要很長時間才能被發現,尤其是當項目規模較大時。而在裝配式建筑中,各個構件都可以被精確地建模,并在BIM 中進行模擬。這使得問題(比如構件之間的沖突或不匹配)能夠在施工前被識別。一旦問題被發現,團隊可以通過BIM 平臺共同協作,找到解決方案,并及時應用于實際施工中。這種快速的問題識別和解決過程大大提高了工程質量,避免了因為問題而導致的額外成本和工期延誤。

1.2 物聯網和傳感器技術的質量監測

1.2.1 實時監測和反饋

物聯網的引入使得裝配式建筑項目的實時監測,變得更加全面和高效。各種傳感器可以被智能地嵌入建筑構件、設備和工程環境中,以監測溫度、濕度、振動等各類關鍵物理量。

這些傳感器通過互聯網連接到中央控制系統,實現了數據的即時傳輸。這種實時監測的架構,允許項目管理團隊隨時遠程監測施工現場的動態變化[1]。通過實時監測,可以立即發現潛在的質量問題,如構件形變異常、環境條件不符合規格等,從而采取及時的糾正措施。

1.2.2 數據分析和預測

物聯網和傳感器技術生成的海量數據,為項目團隊提供了深入洞察施工過程的機會。通過先進的數據分析工具,可以深入挖掘數據趨勢。數據分析不僅僅是對現象的描述,更是對數據背后規律的挖掘,有助于更全面地理解施工過程中的各個環節。

利用歷史數據和實時監測數據,項目團隊可以應用機器學習算法進行數據建模,從而預測可能出現的質量問題。這使得團隊能夠在問題發生前采取有針對性的措施,防范潛在風險。

2 EPC模式下的質量管理體系建設

2.1 基于BIM 技術的工程質量管理體系

2.1.1 工程質量數據采集系統

(1)在設計方式方面,研究人員采用集成式的方法,將BIM 系統與質量管理系統緊密結合,實現自動化數據流轉。

(3)BIM 模型中的質量屬性應包括結構、建筑外觀、機電設備等內容,實現對建筑各個方面質量的全面監測。同時,整合實時監測傳感器數據,如溫度、濕度、振動等,與BIM 模型相連,實現對施工現場實際情況的實時監測。

(4)設計系統還需包括缺陷和問題追蹤模塊,用于捕捉并跟蹤質量缺陷和問題,并記錄詳細信息。

(5)建立數據分析和報告模塊,通過BIM 模型和實時數據進行趨勢分析、異常檢測,為項目的整體質量管理提供定期報告。

(6)設計決策支持系統,整合BIM 模型、實時監測數據和分析結果,為項目管理團隊提供科學決策支持,助力項目質量的高效管理和持續改進(見圖2)。

圖2 基于BIM 技術的工程質量數據采集系統

2.1.2 裝配式建筑質量管理職能信息集成

(1)在數據采集方面,安裝各類傳感器和監測設備用于實時監測建筑結構、材料性能等數據,并將這些實時監測數據與建筑信息模型(BIM)相集成,以實現對建筑質量全方位的監測[2]。

(2)在數據處理和存儲方面,建立強大的云平臺數據存儲系統,以便后續的分析和比較。

(3)數據分析階段需要應用高級的數據分析工具,如機器學習和人工智能算法,實現對大量數據的深層次分析,同時建立實時監控和警報系統,以便及時響應潛在問題。在決策支持方面,采用可視化報告和儀表板,將復雜的數據呈現為直觀的圖表和圖形,同時建立集成的決策支持系統,助力管理團隊做出準確、及時的決策。

定容后的樣品經電感耦合等離子體質譜儀測定，K、Ca和Mg元素選擇豐度較高、干擾較少的同位素為測量對象，對應分別為39K、44Ca和24Mg。同時選擇45Sc為內標。通過內標法定量，以待測元素與相應內標元素響應值之比對待測元素濃度用最小二乘法進行標準工作曲線擬合，再計算出卷煙煙絲樣品中的K、Ca和Mg元素的濃度。

具體實踐中,研究人員使用線性回歸模型,分析建筑質量數據與各種因素之間的關系,該模型在分析建筑材料特性與結構強度之間的線性關系時經常被使用,其具體公式為:

式中:hθ(x)——預測結果,表示通過模型預測的輸出;

θn——模型參數,表示線性回歸模型的權重;

xn——特征變量,代表影響預測結果的輸入特征。

除了線性回歸模型之外,聚類分析——K 均值算法也是裝配式建筑施工中經常使用的分析模型,其核心是通過迭代計算數據點與聚類中心的距離,并將數據點分配到最近的聚類中心。

在建筑質量管理中,其可以幫助識別相似性質量問題的集群,其具體計算公式為:

式中:J——聚類過程中的目標函數或損失函數;

xi——數據集中的第i個數據點。

在該算法中,每個數據點被分配到最近的簇中心,從而形成不同的簇。uk代表第k個簇的中心點,即該簇中所有數據點的平均值。

(4)在持續改進方面,建立數據反饋機制,將實際施工和監測中得到的經驗教訓快速反饋給設計和施工團隊,培養學習型組織文化,推動技術創新,以不斷提高裝配式建筑的質量水平[3]。

2.1.3 裝配式建筑供應鏈質控信息集成

(1)該集成系統首先關注供應鏈的基礎,通過收集和整合來自供應商的質量信息,確保選擇和維護高質量的供應商。

(2)對原材料的質量信息進行監控,包括質量認證以及檢驗報告等,以確保所使用的原材料符合相關的標準。

(3)在生產過程中,集成系統通過監控生產過程中的關鍵節點數據,如工藝參數和質量檢測數據,實現實時的生產過程監控。

2.2 “EPC+數字技術”質量管理策略

2.2.1 設計階段

相關工作人員通過建模信息技術,即BIM,工程團隊能夠進行建筑結構、系統和材料的三維模擬信息,從而在設計初期便發現潛在的設計問題。這種先進的技術不僅提高了設計的準確性,更增加了設計一致性,為整個項目的高質量實施打下堅實的基礎。

此外,虛擬現實(VR)技術的運用更是為設計環節提供了全新的思路。通過虛擬現實技術,項目相關方能夠在設計階段親身體驗建筑結構,迅速發現并解決潛在的設計缺陷[4]。這種實時的體驗不僅提高了設計的全面性,使得設計更為直觀和可操作,同時也為項目的成功實施提供了更多的保障(見表1)。

表1 BIM 技術在EPC模式設計階段的應用

2.2.2 采購階段

相關工作人員充分利用數字技術,建立供應鏈數字化系統,以實現對供應商和原材料的全面監控。通過數據分析,采購團隊能夠更精準地評估和降低采購風險,從而保證所采購的原材料符合嚴格的質量標準。

此外,在智能采購決策,其中運用人工智能算法成為現代采購流程的重要組成部分。通過利用歷史數據和實時市場信息,人工智能算法能夠進行更為精準的預測和分析,從而優化整個采購流程。這包括確定最佳的采購時機、選擇最可靠的供應商,以及在質量和成本之間實現平衡。智能采購決策的實施不僅提高了效率,還確保了采購的原材料在質量和經濟性方面取得最佳的整體表現。

2.2.3 施工階段

(1)工地監控系統包括實時的工地監控系統,其中攝像頭監測和傳感器數據采集等技術被整合,以監測施工過程中的關鍵指標。通過這種實時監控,施工團隊能夠及時了解施工現場的實際情況,監測關鍵參數如工程進度、材料使用情況等。該系統能夠及時發現問題并采取糾正措施,確保施工過程的順利進行,同時提高整體質量管理水平。

(2)無人機技術的應用為施工階段增添了高效的監測手段。通過無人機進行空中監測,可以迅速而全面地巡檢工程進展和質量情況。這種技術不僅提供了獨特的視角,更有助于及時發現潛在的施工質量問題。

無人機可以覆蓋大范圍的施工區域,從而提高施工效率,同時減少了人力資源的需求。這為工程團隊提供了一種快速響應和解決問題的手段,確保施工質量的高水平維護。

3 結語

EPC 模式下基于數字技術的裝配式建筑工程質量管理研究為建筑行業帶來了巨大的機遇和潛力,為城市和社會創造更安全、高效和可持續的建筑工程提供了堅實的基礎。希望未來的研究和實踐能夠不斷推動這一領域的進步,使數字技術成為建筑質量管理工作不可或缺的一部分,從而實現更卓越的建筑工程質量和可持續發展的目標。