BIM技術(shù)在建筑工程施工過程中的質(zhì)量控制應用

張麗珊

廣東省第一建筑工程有限公司 廣東 廣州 510000

引言

在建筑項目實際施工過程中，運用BIM技術(shù)構(gòu)建參數(shù)化模型，模擬預演施工過程，一旦在實際管理過程中出現(xiàn)問題，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，讓施工管理工作人員對施工過程有進一步的了解以及策劃，提前把控施工質(zhì)量重點難點，實現(xiàn)統(tǒng)籌安排施工進度以及施工規(guī)劃目的。

1 概述BIM技術(shù)

BIM技術(shù)的本質(zhì)是信息管理技術(shù)，由于建筑工程具備結(jié)構(gòu)復雜以及施工作業(yè)面較廣的特征，在實際施工過程中科學合理的利用BIM技術(shù)，構(gòu)建三維立體模型，把工程數(shù)據(jù)演變成為數(shù)據(jù)模型，施工管理工作人員根據(jù)三維動態(tài)模型科學合理安排施工管理，并對工程相關(guān)數(shù)據(jù)隨時隨地的查詢，對施工過程的難點以及重點進行更深層次的了解。構(gòu)建信息化管理，管理人員對工程的施工成本、進度、安全及質(zhì)量進行嚴格把控。特別是針對異形建筑體來講，使得施工管理提效增質(zhì)，管理工作難度得到降低[1]。

1.1 三維信息模型可視化

通過BIM技術(shù)構(gòu)建信息參數(shù)模型，可以與建筑的所有參考信息以及構(gòu)建科學合理的結(jié)合，把建筑的所有構(gòu)件以及參數(shù)信息利用三維立體模型完全顯示出來。

1.2 三維信息模型可優(yōu)化

由于BIM技術(shù)所構(gòu)建的三維參數(shù)模型包括了工程項目參數(shù)信息，施工單位在權(quán)限范圍以內(nèi)實施工程數(shù)據(jù)的查閱以及整改作業(yè)，并且達到實時共享工程數(shù)據(jù)的目的。監(jiān)理單位、建設(shè)單位以及設(shè)計單位都能對工程相關(guān)數(shù)據(jù)實時協(xié)調(diào)管理，并且對施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)給予合理有效的實時反饋。

1.3 三維信息模型可模擬

通過BIM技術(shù)模擬演示整個工程施工過程，對項目施工方案的科學性及有效性進行直觀分析研究，對安裝作業(yè)管線施工的施工工序?qū)嵤┡鲎矙z驗，一旦在過程中出現(xiàn)問題，可根據(jù)實際情況提出有效解決方案。

2 BIM技術(shù)施工過程質(zhì)量把控具體方案

2.1 事前質(zhì)量把控

在項目施工前期階段，BIM技術(shù)提前預演模擬施工過程，項目技術(shù)人員以及管理人員能夠利用動態(tài)演示的施工過程，在第一時間發(fā)現(xiàn)施工方案的沖突以及問題，并且結(jié)合各參建方演示過程實施研究以及探討作業(yè)，相關(guān)方根據(jù)實際情況采用優(yōu)化方案解決，并對潛在問題進行糾偏，讓施工方案優(yōu)化效率得到一定程度的提升。通過智能化動態(tài)演示，把工程設(shè)計缺陷完全暴露出來，如在安裝管線以及設(shè)計裝飾過程中出現(xiàn)交叉碰撞，由于現(xiàn)場管理人員素質(zhì)參差不齊，不一定及時發(fā)現(xiàn)問題。除此之外，把施工過程中的協(xié)同作業(yè)完全展現(xiàn)出來，把構(gòu)件的具體位置直觀表現(xiàn)出來。各專業(yè)施工方結(jié)合模型實施設(shè)計方案編制作業(yè)，在實施時科學合理的協(xié)調(diào)各專業(yè)交叉綜合施工，不僅可以有效防止出現(xiàn)施工過程中技術(shù)方案的頻繁變更現(xiàn)象，還能夠使得施工質(zhì)量把控的精準性得到有效提升。

2.2 事中質(zhì)量把控

在實際施工過程中運用BIM技術(shù)，主要把控以下幾個方面。第一，動態(tài)模擬施工過程，管理人員及時發(fā)現(xiàn)施工時的關(guān)鍵節(jié)點，并根據(jù)關(guān)鍵節(jié)點安排落實施工現(xiàn)場，使得施工質(zhì)量得到一定程度的提升。第二，結(jié)合現(xiàn)場實際狀況構(gòu)建施工把控平臺，運用智能設(shè)備，對施工現(xiàn)場狀況進行實時監(jiān)控反饋，并將施工過程中的實施數(shù)據(jù)迅速錄入管理平臺，達到管控施工全過程目的。

2.3 事后質(zhì)量控制

通過BIM技術(shù)搭建的數(shù)據(jù)信息平臺結(jié)合項目參數(shù)實施建模作業(yè)，分類歸檔施工過程中的信息資料。在現(xiàn)場驗收過程中，驗收責任單位可根據(jù)數(shù)據(jù)庫實施驗收作業(yè)，驗收可能的存在的隱患以及缺陷，通過數(shù)據(jù)庫迅速查找照片和文件資料。

3 BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應用實例分析

3.1 項目概況

廣州無限極廣場項目總建筑面積約185643m2，地上8層，地下兩層。A、B座地下室處在廣州地鐵2號線隧道兩側(cè)，塔樓之間設(shè)有大跨度鋼結(jié)構(gòu)斜交連廊。三層鋼結(jié)構(gòu)連廊跨度77.9m，寬度17m，六、七層鋼結(jié)構(gòu)連廊跨度86.4m，連廊寬度20.5m。項目外部環(huán)境復雜，基坑開挖深度約8.60~10.60m，施工工期緊，結(jié)構(gòu)涉及專業(yè)多，場地狹小，作業(yè)面復雜等特點[2]。

項目質(zhì)量要求高，質(zhì)量目標為廣東省優(yōu)質(zhì)工程，同時爭創(chuàng)國家級質(zhì)量獎。安全文明生產(chǎn)目標為“AA級安全文明標準化工地”，綠色施工目標為“廣東省建筑業(yè)綠色施工示范工程”、“綠建三星和LEED-NC金級認證”。

圖1 項目整體效果圖

圖2 項目施工圖3.2施工重點及難點

針對項目的重點難點和關(guān)鍵控制點采用BIM技術(shù)進行過程把關(guān)，具體如下：

3.2.1 項目結(jié)構(gòu)變截面多，建筑外圍幕墻采用特征鋼網(wǎng)架+特征鋁板幕墻的形式，立面造型奇特，空間構(gòu)造復雜，曲面弧線多向，特征網(wǎng)架立面呈螺旋上升狀，大部分穿孔鋁板采用飛翼造型。空間測量定位、網(wǎng)架及鋁板制作安裝精度要求高，施工及變形控制難度大，技術(shù)交底抽象，幕墻的施工質(zhì)量直接關(guān)系到建筑師的設(shè)計理念能否實現(xiàn)。施工過程中采用BIM模型建立全高三維架體，并對特殊位置進行逐步剖切，生成關(guān)鍵節(jié)點大樣圖360°全景對工人進行技術(shù)交底，更直觀清晰。通過BIM技術(shù)對架體懸挑陽角危險部位進行安全復核，提高質(zhì)量的同時確保安全。

3.2.2 項目兩棟塔樓的體型、剛度差異較大，地鐵2號線從雙塔樓之間穿過，塔樓之間6～7層鋼結(jié)構(gòu)連廊，跨度86.4m，總重約1450t；三層連廊跨度77.9m，總重約860t。連廊采用空腹鋼桁架結(jié)構(gòu)，由兩榀非對稱立面桁架及桁架間主次梁、撐桿、邊梁等組成，在施工前通過BIM技術(shù)建立鋼結(jié)構(gòu)三維示意圖，對鋼柱安裝進行三維可視化交底，結(jié)合場地策劃，為保護淺埋式地鐵隧道，地面限荷≤2.0t/m2，綜合考慮鋼連廊實際施工需求，最后采用“臥拼+翻轉(zhuǎn)+液壓整體同步提升”的安裝方案。

先將連廊兩側(cè)的主桁架平臥拼裝，將結(jié)構(gòu)自重分攤到最大的面積上，支護樁上設(shè)置提升架，利用提升架提升翻轉(zhuǎn)后，拼裝橫向桿件，整體提升到位。最大限度地減輕對地鐵隧道的不利影響，且安全、經(jīng)濟。

3.2.3 采用BIM 技術(shù)對建筑主體進行掃描，在Cyclone軟件中實現(xiàn)拼接、對比檢測等，根據(jù)對比檢測三維色譜圖查看施工精度，確保立柱安裝達到規(guī)范要求，若施工精度超過允許閾值，則在Revit中基于點云數(shù)據(jù)實現(xiàn)模型修改，調(diào)整現(xiàn)場立柱位置從而指導幕墻施工。

3.2.4 采用BIM技術(shù)積極配合項目完成安全生產(chǎn)月、市優(yōu)、省優(yōu)等工作，包括場地規(guī)劃、模型二維碼制作、BIM信息化展示等，為項目增項增分。

3.2.5 采用BIM技術(shù)進行精裝修策劃，提前對外墻飾面磚進行精心排版策劃。盡量采用整磚模數(shù)，在無法避免非整磚的情況下，采用大于2/3非整磚的排布方式，兩邊對稱均分粘貼，對走廊、樓梯地磚提前進行模型排版優(yōu)化，更好地從多個方案選擇最優(yōu)方案，避免影響裝修整體效果。同時對屋面進行細部策劃，優(yōu)化分格縫設(shè)置，排水溝設(shè)置美觀、大方。指導機電專業(yè)管線末端位置，解決設(shè)備間外墻磚非整磚的問題，根據(jù)設(shè)備基礎(chǔ)規(guī)格采用合適模數(shù)墻磚鋪貼，確保工程關(guān)鍵細部部位規(guī)范、美觀。

3.2.6 利用BIM技術(shù)對地下室水泵房基礎(chǔ)排水方案進行細部策劃，優(yōu)化排水溝排水，暗藏排水管，形成有組織排水，確保地下室排水暢通、規(guī)整。

3.2.7 當本本工程主體結(jié)構(gòu)的砌筑抹灰工作完成時，全面進入裝飾裝修施工階段，在實施層間辦公玻璃幕墻系統(tǒng)及內(nèi)庭院標準層幕墻系統(tǒng)，外立面特征裝飾板系統(tǒng)開始進行網(wǎng)架安裝等階段。運用BIM模型對關(guān)鍵部位進行重點質(zhì)量管控，實施創(chuàng)優(yōu)深化設(shè)計，緩解安裝過程中存在各專業(yè)管線安裝標高重疊、位置沖突等問題。進行裝飾放樣模擬，與幕墻、機電、鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)協(xié)同解決相關(guān)測量放線、節(jié)點深化、碰撞等難題。

3.2.8 現(xiàn)場開展BIM模型綜合深化與實際施工對比管理工作。實行樣板先行制度，首樣自檢及外部驗收通過后開始下一道工序安裝，且要有樣板驗收記錄，圖片及視頻資料。對現(xiàn)場施工人員進行技術(shù)交底，現(xiàn)場質(zhì)量檢查發(fā)現(xiàn)的通病缺陷及時整改。

3.2.9 推進精裝修專業(yè)創(chuàng)優(yōu)工作，完成創(chuàng)優(yōu)方案編制、創(chuàng)優(yōu)深化設(shè)計、質(zhì)量整改和施工樣板段驗收。為更好落實項目現(xiàn)場質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)，定期將屋面構(gòu)筑圖深化設(shè)計、地下室走道及設(shè)備間深化設(shè)計、地下室樓梯裝修深化設(shè)計、精裝修二次機電深化設(shè)計、造型天花裝飾模型設(shè)計等工作進行BIM技術(shù)施工交底。

3.3 應用成果及社會經(jīng)濟效益

廣州無限極廣場項目實施階段，通過科學運用BIM技術(shù)管理，嚴格控制建筑工程質(zhì)量，減少施工管理成本；節(jié)省人工成本，降低材料損耗，節(jié)省混凝土面的人工清鑿費或拉毛費用，最大限度地節(jié)約砂土資源和減少對環(huán)境負面影響，符合綠色施工要求。通過創(chuàng)新的施工和合理的統(tǒng)籌，實現(xiàn)設(shè)計理念，大大減少施工工序及各工種之間復雜的工序搭接，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益，同時確保現(xiàn)場施工質(zhì)量。減少施工時間，降低工人的施工難度，確保施工安全。本工程屬于市屬重點項目，建成之后將成為廣州市白云區(qū)CBD中心地標性建筑，數(shù)次成功舉辦廣東省建筑工程新技術(shù)交流及現(xiàn)場觀摩會，目前已獲得省（市、區(qū)）級工程獎項17項，已獲得廣東省（市）房屋市政工程安全生產(chǎn)文明施工示范工地、廣東省建設(shè)工程優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)獎、廣州市建設(shè)工程結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)獎、廣東鋼結(jié)構(gòu)金獎“粵鋼獎”等獎項[3]。

4 結(jié)束語

在新時代背景下，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對建筑質(zhì)量以及功能也提出了更高的需求，異形特色建筑項目將成為城市建筑的地標亮點。現(xiàn)場施工管理人員根據(jù)建筑項目特征，將BIM技術(shù)在建筑工程施工管理過程中的優(yōu)點完全發(fā)揮出來，利用科學合理的技術(shù)手段，確保所建立的質(zhì)量把控體系更加具備科學性以及時效性，把控建筑工程質(zhì)量，促進建筑行業(yè)的迅速發(fā)展奠定扎實基礎(chǔ)。