BIM技術在移動式防洪墻施工質量控制中的應用

陳 釗 趙夢玲

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002)

移動式防洪墻是一種適用于城市防洪堤加高擴建和提高防洪標準的新型建筑物，通過安裝可拆卸的鋁合金墻體達到抵御洪水的目的。為防止移動式防洪墻使用過程中發生故障，質量控制變得越來越重要。目前，常應用的移動式防洪墻施工質量控制方法主要有基于PDCA循環和基于神經網絡兩種方法?；赑DCA循環的移動式防洪墻施工質量控制方法主要包含以下四個方面：?P體系——施工前準備階段質量控制；?D體系——園林施工過程中質量控制；?C體系——驗收階段的質量控制；?A體系——質量總結、修正體系?；谏窠浘W絡的移動式防洪墻施工質量控制方法是利用神經網絡強大的自學能力收集施工資料，并對這些資料進行訓練，根據訓練結果得出質量控制點的權重排序，進而對關鍵點進行控制。這兩種方法都有明確的控制內容，但均存在控制效果差的問題，為此設計一種基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法。BIM為一種建筑信息模型，是由充足信息構成以支持新產品開發管理，并可由計算機應用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型。該模型的核心是通過建立虛擬建筑工程三維模型，利用數字化技術，提供與實際工況一致的工程信息庫。該信息庫中不僅包含建筑物的幾何信息、專業屬性及狀態信息，還包含非構建對象的狀態信息。因此，將BIM技術應用到移動式防洪墻施工質量控制中，可提高工作效率、節省資源，實時控制移動式防洪墻的施工質量。

1 基于BIM技術的施工質量控制模型構建

基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制模型的建立主要包含分析移動式防洪墻數據結構、數據轉換與構建ID識別碼三部分。

其中，分析移動式防洪墻數據結構，基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制模型構建，實質上是數據的集合，其中涵蓋移動式防洪墻中所有基本元素的物理特性數據和功能特性數據，數據結構見圖1。

圖1 移動式防洪墻數據結構

錄入上述相關數據信息，由于不同軟件中的數據不能實現互相操作，為此轉換數據[3]，以實現信息的共享與互用，其表達式為

A=R(m-n)

(1)

式中：A為移動式防洪墻中所有基本元素；R為統一數據格式；m為轉換前數據；n為數據數量。

通過式(1)轉換數據格式，在此基礎上，構建基于移動式防洪墻內基礎構件的編號，形成構建ID識別碼，以便隨時抽取移動式防洪墻施工控制的基本信息。在構建ID識別編碼時需要按照一定規則進行編號，此次遵循的規則是按照構件使用的順序編號，其表達式為

W=KT(z)

(2)

式中：W為質量控制對象；K為移動式防洪墻中所有構件；T為時間規則；z為建筑構件的相關信息。

依據式(2)計算，按照移動式防洪墻基礎構件的使用順序進行編碼，最后采用BIM技術軟件，實現工程數據的轉換，計算公式為

(3)

式中：K為編碼后的基礎構件信息；F為工程數據轉換參數；Q為編碼后建筑構件屬性信息；A為編碼前建筑構件屬性信息；F為數據轉換標準。

依據式(3)，能夠獲得識別碼與建筑構件屬性之間的聯系，實現對建筑構件的快速定位，查看相關控制信息，完成基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制模型的構建?；灸Ｐ涂蚣芤妶D2。

圖2 基于BIM技術的施工質量控制模型

2 基于BIM技術的施工質量控制流程

2.1 基于BIM技術的設計階段控制

施工前控制重點是保證施工圖紙的質量，因為施工圖是防洪墻施工的基礎，減少圖紙問題能夠有效提升建筑工程施工質量。運用BIM建模軟件將CAD圖紙轉化為三維參數化模型，在整個建模過程中能夠全面找出圖紙中存在的錯、漏、碰、缺等問題。依據存在的問題，提出合理優化建議，利用經過優化后的施工圖紙直接指導施工，減少返工現象。施工設計圖紙問題核查的具體流程見圖3。

圖3 圖紙問題核查流程

2.2 基于BIM技術的施工階段控制

施工階段控制主要包括關鍵工藝施工技術交底和現場施工工序質量控制，主要通過BIM技術虛擬模型界面進行施工工序模擬和復雜節點施工方案模擬，施工階段的質量控制流程見圖4。

圖4 施工階段控制流程

其中，明確控制點是指在工程施工前，施工方要消化施工圖紙，向實施方提出相關的質量控制要點，主要為施工質量影響較大的關鍵工序以及復雜度較高的復雜節點。若交底工作不清楚，會延長施工工期。

進度工期模擬，主要是利用BIM技術將施工模型構建對象對應結合，運用BIM工具將細分活動在進度模擬中展示出來，避免施工過程中出現理解分歧與信息不對稱的問題。其中，BIM技術原理的三個層次見圖5。

圖5 BIM技術原理的三個層次

除此之外，在施工過程控制中，利用BIM技術與物聯網結合，能夠實現現場質量監控。主要將BIM信息化模型導入管理平臺中，共享移動式防洪墻施工資源，通過物聯網將每個構件ID與現場構件一一對接，提高控制效果?，F場質量控制監控實施方案框架流程見圖6。

圖6 現場質量控制監控實施方案框架流程

2.3 基于BIM技術的驗收階段控制

驗收階段控制主要包含竣工驗收資料管理和成品質量維護兩部分。

在竣工驗收資料管理上，利用BIM與互聯網將虛擬模型與資料數據共享，對移動式防洪墻施工資料進行收集與管理，及時向驗收人員提供竣工驗收資料，竣工驗收資料管理實施方案見圖7。

圖7 竣工驗收資料管理實施方案框架流程

在成品質量維護方面，BIM中包含移動式防護墻施工過程中的各類信息，能夠及時、規范地提供相關資料。在成品質量監督過程中，若發現質量問題，只需要在模型中找到對應的構件信息，提取相關資料和構件信息，就能夠找到質量問題根源，為移動式防洪墻后續處理提供了憑證。

3 實驗對比

該實驗工程地處北亞熱帶季風氣候區，四季分明，受海洋季風影響，降水量較多，為此需要安裝防洪墻。該防洪墻工程總長約1000m，其中50年一遇防洪墻為620m，200年一遇防洪墻為380m。閘墻17座，閘墻凈寬最小1.7m，最大12.7m。為減少實驗時間，僅對該工程中的15個移動式防洪墻進行實驗。將此次設計的基于BIM技術和基于PDCA循環的移動式防洪墻施工質量控制方法與基于神經網絡的移動式防洪墻施工質量控制方法相比較，對比三種方法控制后的移動式防洪墻返工次數、出現質量問題后檢查時間與施工成本。

3.1 返工次數對比

三種方法返工次數對比見表1。

表1 返工次數對比 單位：次數

續表

通過表1可知，此次設計的基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法控制后的返工次數明顯少于傳統兩種控制方法。因為此次設計利用BIM技術，在施工前反復對移動式防洪墻施工圖紙進行校正，從而減少了返工次數。

3.2 出現質量問題后檢查時間對比

三種方法出現質量問題后檢查時間對比見表2。

表2 出現質量問題后檢查時間對比 單位：min

通過表2可知，此次設計的基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法在出現質量問題后檢查時間較少，原因是返工次數少，并且通過BIM模型模擬了防洪墻施工情況，減少了檢查時間。傳統的兩種控制方法檢查時間均多于此次設計的控制方法。

3.3 施工成本對比

三種方法控制后的施工成本對比結果見表3。

表3 施工成本對比 單位：元

通過表3可知，此次設計的基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法施工成本最少，傳統兩種方法的施工成本較高。主要有以下兩方面原因：?此次設計的方法依據BIM技術能夠根據施工圖紙、工程量清單建立預算模型，實現成本數據資源的協同、共享和信息化管理，從而精確控制施工成本；?依據BIM技術能夠減少施工的返工情況，從而減少施工成本。

通過上述返工次數、出現質量問題后檢查時間與施工成本的對比結果可知，經BIM技術控制后，返工次數比傳統控制方法少，出現質量問題后檢查時間比傳統控制方法短，并且減少了施工成本。因此能夠證明此次設計的基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法控制效果較好。

4 結 語

此次設計的基于BIM技術的移動式防洪墻施工質量控制方法便于后期竣工驗收、質量分析和成品質量維護，可對移動式防洪墻施工質量進行有效控制。但是由于相關標準和數據庫開發技術的欠缺，本文只是對BIM軟件進行了應用分析，在后續的研究中，將對BIM技術相關程序的開發進行重點研究。