盧笑英

【摘要】本文以BIM技術(shù)霍爾三維結(jié)構(gòu)下的施工質(zhì)量管理模型為例，從時間維度、邏輯維度、知識維度，三個維度探討了質(zhì)量管理的實(shí)質(zhì)和關(guān)系，提出了質(zhì)量管理模型，為市政建筑的質(zhì)量管理高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量、高效率的組織提供了科學(xué)有效的管理方法，并為市政道路建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施提供了參考和計(jì)劃。

【關(guān)鍵詞】市政建筑;BIM技術(shù);霍爾模型理論

【中圖分類號】TU712.3

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）11-0056-03

市政工程施工中的建筑質(zhì)量管理極為重要，工程項(xiàng)目的質(zhì)量問題關(guān)系著人民的幸福指數(shù)，近些年“紙片樓”等市政工程施工問題逐漸增多，使得市政工程項(xiàng)目的管理變得尤為重要，這關(guān)系到市政工程項(xiàng)目能否完美竣工和市政建設(shè)單位的市場競爭力。

本文以市政工程建筑為例，運(yùn)用BIM技術(shù)的霍爾三維結(jié)構(gòu)理論，對質(zhì)量控制管理模式進(jìn)行深入研究，建立測試質(zhì)量管控模型，并提供科學(xué)的方法和計(jì)劃。

1.基于BIM技術(shù)的霍爾三維結(jié)構(gòu)理論

霍爾三維結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)工程的全過程活動分為兩個步驟，都是由7個階段和6個步驟連接起來，還要將這些階段和步驟依據(jù)所需的各種專業(yè)知識和技能緊密聯(lián)系起來，組成由時間維度、邏輯維度和知識維度的三維體系（圖1）[1]。霍爾3D結(jié)構(gòu)可以完整系統(tǒng)地進(jìn)行研究規(guī)劃，三維結(jié)構(gòu)的應(yīng)運(yùn)而生為建筑業(yè)提供了新的發(fā)展方向，為復(fù)雜環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)、組織和管理提供解決辦法，作為新型模式而被廣泛應(yīng)用。

根據(jù)霍爾三維結(jié)構(gòu)，建立基于BIM技術(shù)質(zhì)量管理的3D模型在建筑過程的不同階段都可以將三維化具體應(yīng)用，時間維度：設(shè)計(jì)、組件工廠和施工;邏輯維度：信息共享和協(xié)作;知識維度：BIM 技術(shù)和GIS技術(shù)[2]。

2.時間維度

2.1設(shè)計(jì)階段質(zhì)量管理

在建筑施工過程中，構(gòu)件的設(shè)計(jì)要完全符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和建筑要求，這就需要在設(shè)計(jì)階段充分考慮構(gòu)件的各個因素，因其與傳統(tǒng)施工模式不同，傳統(tǒng)施工模式中不能在施工完成前進(jìn)行“拆分設(shè)計(jì)”，完成合理匹配，但是新型的BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)，大大避免了設(shè)計(jì)元素不一而導(dǎo)致安裝失敗的問題。使用BIM軟件的“族”功能，將預(yù)建的建筑物進(jìn)行構(gòu)件分解，分解后的大小和形狀等信息可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)件工廠獲得信息后，進(jìn)行零件生產(chǎn)。如圖2所示，在構(gòu)件庫中設(shè)置構(gòu)件信息，包括構(gòu)件編號、數(shù)量、位置、尺寸、材料等等，然后根據(jù)設(shè)計(jì)需要，在標(biāo)準(zhǔn)化組件庫中“選擇”和“組裝”，并在虛擬環(huán)境中構(gòu)建結(jié)構(gòu)體系模型。通過建筑構(gòu)件信息數(shù)據(jù)庫建立的BIM模型可以在虛擬環(huán)境中實(shí)現(xiàn)三維可視化，包括詳細(xì)的建筑信息，建筑信息中的構(gòu)件信息，可以大大實(shí)現(xiàn)構(gòu)件安裝的精準(zhǔn)化，為后續(xù)的構(gòu)件安裝工作提供便利。

深化設(shè)計(jì)期間發(fā)揮BIM技術(shù)的協(xié)同作用。在BIM云端移動平臺上將設(shè)計(jì)、零件工廠和施工三方進(jìn)行聯(lián)結(jié)，可以在虛擬環(huán)境中通過3D演示，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)思想的溝通與交流、碰撞檢測和虛擬構(gòu)造等工作，實(shí)現(xiàn)BIM模型的優(yōu)化和設(shè)計(jì)質(zhì)量的控制。組建BIM深化設(shè)計(jì)體系，其體系將設(shè)計(jì)單元、構(gòu)件單元、施工三方部門的不同專業(yè)技術(shù)聯(lián)系起來，達(dá)到多層階段多層領(lǐng)域的多種融合，實(shí)現(xiàn)多方位深入設(shè)計(jì)。由于BIM云平臺的信息貫通和深化設(shè)計(jì)體系的支持，BIM技術(shù)的優(yōu)勢發(fā)揮至最佳，從源頭上提高建筑施工質(zhì)量管理。

2.2構(gòu)元件工廠的質(zhì)量管理

建筑物初始組件的生產(chǎn)是建筑物生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，也是連接建筑物設(shè)計(jì)和施工的關(guān)鍵一步，一旦組件生產(chǎn)出現(xiàn)錯誤，那么建筑物的設(shè)計(jì)不會得到充分的體現(xiàn)，后續(xù)施工也將無法進(jìn)行。

BIM技術(shù)的關(guān)鍵是信息的應(yīng)用。BIM模型系統(tǒng)包括了預(yù)期構(gòu)件的完整信息，構(gòu)件工廠可以在BIM平臺上獲取元件的基本生產(chǎn)信息，然后進(jìn)行數(shù)字化生產(chǎn)和加工，平臺上進(jìn)行模擬組裝。BIM模型的每個部件都有一個ID號，是建筑結(jié)構(gòu)組件的“虛擬ID卡”。只要獲取ID號組件工廠就可以在BIM模型中搜索建筑部件，獲取部件的全部信息和相應(yīng)的安裝技術(shù)要點(diǎn)[3]。在模擬加工生產(chǎn)中，每個部件都要嵌入RFID芯片，它有著非接觸式自動識別的功能，通過射頻信號可以獲取部件的相關(guān)信息，內(nèi)部包含有關(guān)建筑元件的完整信息，是建筑構(gòu)造的“現(xiàn)實(shí)ID卡”。BIM模型中的“虛擬ID卡”與預(yù)制構(gòu)件中的“真實(shí)ID卡”相對應(yīng)，從而確保了構(gòu)件的統(tǒng)一性，大大提升了施工的效率和工作質(zhì)量。

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和加工完成后，使用激光掃描可以檢查對部件的質(zhì)量進(jìn)行檢測，形成部件專屬的信息庫，然后將掃描后的信息上傳到云平臺，與原有的BIM模型信息進(jìn)行比較，對零件進(jìn)行審查并根據(jù)相關(guān)信息進(jìn)行安裝，最后檢查安裝后的部件是否滿足技術(shù)要求。BIM + RFID +數(shù)字化設(shè)備的組合保證了加工過程的信息溝通等工作，從而確保零件的虛擬生產(chǎn)質(zhì)量和施工仿真的順利進(jìn)行。該項(xiàng)目的信息交互實(shí)現(xiàn)了對預(yù)構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝的全過程跟蹤管理，從而建立了建筑物的質(zhì)量追溯機(jī)制（圖3）。

2.3施工階段的質(zhì)量管理

預(yù)制組件進(jìn)入現(xiàn)場后，現(xiàn)場施工人員使用手持終端掃描組件，獲得預(yù)期組件尺寸、安裝及其他相關(guān)信息，尤其是施工技術(shù)的關(guān)鍵、施工中的技術(shù)難點(diǎn)、質(zhì)量檢測等相關(guān)信息。對建筑工作進(jìn)行BIM技術(shù)的3D可視化管理，將施工技術(shù)和施工要點(diǎn)進(jìn)行可視化管理，提前對現(xiàn)場進(jìn)行施工技術(shù)指導(dǎo)，在線協(xié)助現(xiàn)場施工工作。施工完成后，利用3D掃描技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場測量工作，在BIM平臺上傳輸現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)信息，可供平臺端進(jìn)行質(zhì)量檢測。若發(fā)現(xiàn)模型與實(shí)際施工之間存在一定的偏差，應(yīng)及時調(diào)整施工計(jì)劃，避免造成時間和人力資源的浪費(fèi)，為現(xiàn)場提供實(shí)時管理（圖4）。

3.邏輯維度

BIM技術(shù)基礎(chǔ)上建立云平臺，在建筑施工過程中包含了項(xiàng)目建設(shè)的所有信息，可以使不同階段、不同專業(yè)的項(xiàng)目參與者能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的信息共享、集體工作，實(shí)現(xiàn)建筑物的協(xié)同設(shè)計(jì)、協(xié)同生產(chǎn)和協(xié)同建設(shè)，以確保完成建筑施工階段目標(biāo)和總體目標(biāo)。

3.1信息共享

基于BIM技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理，重點(diǎn)是信息的準(zhǔn)確傳輸。在傳統(tǒng)的信息管理模式下，項(xiàng)目信息將在建筑施工中不斷地丟失，出現(xiàn)“信息孤島”的現(xiàn)象，從而造成各種質(zhì)量和安全隱患，影響預(yù)期的項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)。BIM技術(shù)作為建設(shè)項(xiàng)目信息的載體，項(xiàng)目參與者可以及時獲取信息，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息的快速傳達(dá)和100%完整傳遞，將信息傳遞的效率和質(zhì)量提升至新的階段，避免因信息不足造成資源浪費(fèi)和進(jìn)展緩慢等問題，當(dāng)任何一方發(fā)生建設(shè)性問題時，其他項(xiàng)目參與者可以及時獲取有關(guān)問題的信息，協(xié)助解決問題并確保市政工程項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量。

3.2協(xié)同工作

BIM技術(shù)可以使項(xiàng)目建設(shè)者團(tuán)結(jié)起來、互相幫助，協(xié)同工作，在不同階段都可以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的交換，在項(xiàng)目建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)同設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和建設(shè)等一系列的工作（圖5）。

4.知識維度

知識維度是將各階段、各步驟需要的知識和技術(shù)進(jìn)行集成，是兩者的總和。BIM技術(shù)在建筑過程中的使用可以實(shí)現(xiàn)將建筑信息化和產(chǎn)業(yè)化推向新的領(lǐng)域，在建筑質(zhì)量管理中，BIM技術(shù)是將多個學(xué)科進(jìn)行交叉集成，實(shí)現(xiàn)了將管理學(xué)、數(shù)學(xué)、法學(xué)、環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、媒體等多個學(xué)科融合，將其中的多種技術(shù)，包括BIM技術(shù)、GIS技術(shù)、3D技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)聯(lián)系起來，構(gòu)建起一套管理體系。

5.案例分析

某一市政工程有三棟建筑，其中1號樓為便民服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)，2號和3號樓為居民娛樂中心。2號樓的建筑物為地上5層，采用拼裝式安裝，由在線的構(gòu)件工廠進(jìn)行數(shù)據(jù)收集并加工，然后運(yùn)輸至現(xiàn)場進(jìn)行安裝工作。

在2號樓的施工作業(yè)中，使用BIM技術(shù)，通過Infraworks360搜索項(xiàng)目的定位信息，全面系統(tǒng)地分析項(xiàng)目的具體地理位置。通過Civil 3D軟件和GIS（地理信息系統(tǒng)）進(jìn)行交通布線和整體布局分析，得到完美的施工計(jì)劃。根據(jù)現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)信息，使用Revit的族功能，建立模板文件，設(shè)置尺寸、材料和其他相關(guān)信息，建立一套標(biāo)準(zhǔn)化工程模板庫，建立預(yù)制柱、預(yù)制橫梁，預(yù)制地板和其他組件族庫，設(shè)計(jì)人員從創(chuàng)建的組件族庫中選擇組件，并將其加載到項(xiàng)目中，然后與其他系統(tǒng)一起構(gòu)建可視化BIM模型。BIM模型和項(xiàng)目組件族庫中的組件內(nèi)容是通過Revit軟件從組件族庫中選擇虛擬組件并使用Robot Structural Analysis進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，以確保建筑結(jié)構(gòu)合理性而建立的BIM模型。BIM模型的設(shè)計(jì)完成后，在Navisworks軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì)的碰撞檢查，及早地發(fā)現(xiàn)工程存在的細(xì)微隱患，對設(shè)計(jì)進(jìn)行修訂，提升BIM模型的建設(shè)質(zhì)量。

基于BIM 360平臺的線上功能，設(shè)計(jì)師和工廠可以在云平臺上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交流，隨時在線連接設(shè)計(jì)。組件工廠通過BIM 360平臺提取云中成員的生產(chǎn)信息，設(shè)計(jì)人員可以將設(shè)計(jì)思想完全輸入云平臺上，以獲取最佳的零件運(yùn)輸信息。在零件生產(chǎn)過程中植入RFID芯片。RFID芯片的組件與BIM模型中的虛擬組件相對應(yīng)，記錄組件在生產(chǎn)、運(yùn)輸和建造過程中的過程信息。將工程預(yù)期時間和成本信息添加到Navisworks軟件上，進(jìn)行BIM5D的虛擬構(gòu)建，項(xiàng)目人員可以通過移動設(shè)備，隨時監(jiān)測工程進(jìn)展，不用現(xiàn)場監(jiān)工，提前運(yùn)用三維可視化模型，查看完成后的成品模板。在項(xiàng)目建設(shè)過程的不同階段中，構(gòu)件工廠和施工作業(yè)均實(shí)現(xiàn)了信息共享和協(xié)同工作，提升了市政建筑工程的效率和質(zhì)量。

6.結(jié)論

基于對霍爾三維結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)思考，本文研究了市政建筑施工中BIM技術(shù)的質(zhì)量管理，運(yùn)用BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對建筑施工階段進(jìn)行分段或全局性管理，達(dá)到不同專業(yè)、不同階段的項(xiàng)目參與者緊密聯(lián)系，在項(xiàng)目建設(shè)的全過程實(shí)現(xiàn)信息共享和操作，同時闡述了基于BIM技術(shù)的霍爾模型的工作方式，為今后的市政建筑項(xiàng)目工作管理的應(yīng)用提供了參考。

參考文獻(xiàn)

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[2] 馬桂珍.基于BIM的裝配式建筑質(zhì)量管理工作研究[J].河南建材，2018（2）：36-37.

[3] 姜忠鶴，冷護(hù)基，閆杰等.基于霍爾三維結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理研究[J].物流科技，2011（2）：81-82.

（作者單位：福建聯(lián)禹工程有限公司）