基于BIM技術(shù)的人工挖孔樁質(zhì)量控制方法

中國建筑第八工程局有限公司西南分公司 成都 610041

1 工程概況

重慶來福士廣場(chǎng)項(xiàng)目施工總承包工程（B標(biāo)段），項(xiàng)目位于長(zhǎng)江與嘉陵江交匯處的朝天門，包括整體3層地下室、6層裙房、8個(gè)塔樓及連接其中4個(gè)塔樓的觀景天橋。總建筑面積約1.13×106m2（包含市政配套設(shè)施），地上建筑總高度350 m。

工程共含有人工挖孔樁數(shù)為1 075根，樁型主要有抗壓樁、抗拔樁、既抗拔又抗壓樁、抗滑樁。形狀分為圓形樁和橢圓形樁，直徑從1 000～5 800 mm不等。

項(xiàng)目地質(zhì)情況復(fù)雜，樁型多樣，含有大直徑的巨型人工挖孔樁，在施工過程質(zhì)量控制方面提出了很高的要求，本項(xiàng)目利用BIM技術(shù)的雙向利用實(shí)現(xiàn)了人工挖孔樁的實(shí)測(cè)實(shí)量，達(dá)到了施工過程質(zhì)量控制的目的。

2 人工挖孔樁質(zhì)量控制難點(diǎn)

人工挖孔樁傳統(tǒng)工藝中質(zhì)量檢測(cè)主要為人工檢測(cè)，本項(xiàng)目位于重慶市朝天門地區(qū)，地質(zhì)情況比較復(fù)雜，同時(shí)受2條江（嘉陵江、長(zhǎng)江）影響較大，所以針對(duì)本項(xiàng)目，人工挖孔樁質(zhì)量控制具有以下5個(gè)重、難點(diǎn)[1,2]：

1）本工程地質(zhì)情況復(fù)雜，樁底標(biāo)高較多，不易控制。

2）工程地處兩江交匯處，水文條件波動(dòng)較大，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，綜合管理。

3）對(duì)于巨型樁尺寸檢查、垂直度測(cè)定、裂隙監(jiān)控等實(shí)時(shí)測(cè)量工作量大。

4）井下作業(yè)條件惡劣，人工檢測(cè)危險(xiǎn)性比較大。

5）傳統(tǒng)交底方式不夠徹底，工人施工易出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3 傳統(tǒng)質(zhì)量控制方法

傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)主要為人工實(shí)測(cè)，需要人工持續(xù)操作檢測(cè)工具才能得到檢測(cè)數(shù)據(jù)，在檢測(cè)過程中人力花費(fèi)大、作業(yè)環(huán)境差。同時(shí)檢測(cè)工具的偶然誤差和設(shè)備誤差難以控制，導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。

4 基于BIM技術(shù)的檢測(cè)方法

本文基于BIM技術(shù)提出雙向利用的質(zhì)量控制方法。具體控制思路如圖1所示。

圖1 控制思路示意

4.1 模型指導(dǎo)施工方向

相比傳統(tǒng)的“二維圖紙?jiān)O(shè)計(jì)—現(xiàn)場(chǎng)施工”模式，BIM技術(shù)在建筑項(xiàng)目全生命周期管理即BLM中的應(yīng)用，其包括設(shè)計(jì)階段、施工階段、驗(yàn)收階段、運(yùn)維階段。就人工挖孔樁施工階段而言，主要從技術(shù)交底的控制、質(zhì)量控制點(diǎn)的設(shè)置、施工工序等方面進(jìn)行質(zhì)量控制。BIM技術(shù)利用建模軟件針對(duì)項(xiàng)目人工挖孔樁構(gòu)建實(shí)體模型（圖2），便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員理解，方便圖紙會(huì)審及技術(shù)交底；4D虛擬施工使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員不用結(jié)合多張二維圖紙進(jìn)行構(gòu)想三維實(shí)體，而是直接通過圖片或模型虛擬施工就可直觀地理解質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。人人都能看懂模型，全員參與項(xiàng)目質(zhì)量控制，大大提高了質(zhì)量控制有效性。

4.2 點(diǎn)云模型與BIM設(shè)計(jì)模型對(duì)比檢測(cè)

通過3D激光掃描儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)正在施工的人工挖孔樁進(jìn)行掃描（圖3），形成具有數(shù)據(jù)信息的點(diǎn)云模型，點(diǎn)云模型就是對(duì)現(xiàn)有的人工挖孔樁實(shí)體進(jìn)行三維建模，為節(jié)省人力、物力和時(shí)間，所以就將實(shí)體放進(jìn)一個(gè)激光三維掃描儀，在計(jì)算機(jī)中生成一個(gè)實(shí)體，這個(gè)實(shí)體就叫點(diǎn)云模型，用于進(jìn)一步的建模和編輯。該提取實(shí)體模型的過程也稱為逆向施工過程。

圖2 樁基BIM模型

圖3 3D激光掃描儀現(xiàn)場(chǎng)使用情況

將點(diǎn)云模型導(dǎo)入原BIM設(shè)計(jì)模型，與設(shè)計(jì)模型對(duì)比，查看誤差。因?yàn)辄c(diǎn)云模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體完全一致，包含有人工挖孔樁的所有幾何信息：樁長(zhǎng)尺寸、樁徑尺寸、垂直度、孔內(nèi)是否存在裂隙等。

3D激光掃描儀具有以下特點(diǎn)：

1）高效性。3D激光掃描儀采用激光進(jìn)行掃描，每站次用時(shí)3～6 min，即可掃描包含實(shí)體的所有幾何信息。

2）精確性。激光掃描具有較高精度，本項(xiàng)目使用儀器精度為：距離精度（標(biāo)準(zhǔn)差）為 2 mm，角度分辨率0.009°，φ3 mm光斑，完全滿足施工精度要求。

3）便攜性。本項(xiàng)目采用的掃描儀尺寸為24 cm×20 cm×10 cm。儀器攜帶方便、架設(shè)容易，同時(shí)在低光、無光環(huán)境下不影響其使用效果，特別適合樁孔下的測(cè)量，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，節(jié)省了人力。

5 基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制優(yōu)勢(shì)

眾多的建筑項(xiàng)目質(zhì)量控制方法只是項(xiàng)目質(zhì)量控制的工具而已，生產(chǎn)工具代表生產(chǎn)力，而科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。隨著信息技術(shù)和建筑復(fù)雜化的發(fā)展，項(xiàng)目質(zhì)量控制方法與日俱增。在政府、房地產(chǎn)、設(shè)計(jì)院和軟件開發(fā)商的極力推廣下，BIM技術(shù)應(yīng)用到越來越多的建筑項(xiàng)目管理當(dāng)中，實(shí)踐證明，BIM技術(shù)取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。在人工挖孔方面，BIM技術(shù)相比傳統(tǒng)技術(shù)擁有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)[3,4]：

1）BIM技術(shù)改變了信息獲取和傳遞途徑，避免了“質(zhì)量信息孤島”。相比于傳統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)二維圖紙—人工技術(shù)交底—現(xiàn)場(chǎng)工人施工的過程，BIM技術(shù)通過可視化的三維模型使技術(shù)交底清晰化，更加便利易懂。同時(shí)通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)體的數(shù)據(jù)采集，讓點(diǎn)云模型與BIM模型進(jìn)行對(duì)比，使得現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量信息與設(shè)計(jì)信息交互對(duì)比，形成動(dòng)態(tài)的信息交流模式。

2）BIM技術(shù)忠實(shí)于質(zhì)量基礎(chǔ)信息、質(zhì)量記錄、處理信息。在現(xiàn)場(chǎng)提取模型的過程就是日常監(jiān)測(cè)的過程，可以達(dá)到真正的數(shù)字化實(shí)測(cè)實(shí)量，同時(shí)數(shù)據(jù)信息以模型的數(shù)據(jù)信息得以保存，具有連續(xù)性和可追溯性，對(duì)于質(zhì)量的過程控制和結(jié)果控制都具有重要意義。

3）BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)4D模擬施工，加強(qiáng)了事前質(zhì)量控制。通過施工工序、施工要點(diǎn)模擬，讓現(xiàn)場(chǎng)管理人員和勞務(wù)工人清晰地了解施工工藝和質(zhì)量要求，大幅度避免了由于交底不仔細(xì)而導(dǎo)致的質(zhì)量問題。

4）BIM技術(shù)加強(qiáng)協(xié)調(diào)質(zhì)量管理體系。在施工過程中，涉及到的專業(yè)、崗位眾多，BIM信息的易移植性和易修改性加強(qiáng)了各個(gè)專業(yè)的協(xié)同合作，不同崗位可及時(shí)反映信息、處理信息及同步信息[5]。

6 基于BIM技術(shù)的質(zhì)量控制發(fā)展展望

本文中主要以人工挖孔樁的質(zhì)量控制闡述了BIM技術(shù)在質(zhì)量控制方面的應(yīng)用。其應(yīng)用過程已經(jīng)使人工挖孔樁質(zhì)量控制方法和效果有了明顯提升。不過BIM技術(shù)在國內(nèi)還在初期階段，未被大面積使用，處于政府、軟件開發(fā)商、大型設(shè)計(jì)院、房地產(chǎn)公司及施工單位推廣階段；在學(xué)術(shù)研究方面，BIM技術(shù)也成為研究的熱點(diǎn)，但大多只進(jìn)行定性研究，只有少數(shù)才進(jìn)行定量研究。相信在未來BIM技術(shù)可以在建筑施工質(zhì)量控制方面與傳統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合，從而提高信息的集成化。正因如此，BIM技術(shù)還具有很大的研究和應(yīng)用價(jià)值。