基于BIM的閘涵防碳化施工質量控制模型

宋 輝

(河北省子牙河河務中心，河北 衡水 053000)

隨著水利水電工程建設的不斷推進，閘涵防碳化施工質量控制研究受到人們的重視，在閘涵防碳化施工中，由于施工環境和施工材料的影響，需要進行閘涵防碳化施工質量的優化控制。通過對閘涵防碳化施工過程參數控制、質量控制的可靠性因素分析，建立閘涵防碳化施工質量控制模型，采用最優化的模型參數識別方法，對閘涵防碳化施工質量進行控制和管理，增強穩定性，相關研究在提高水利施工質量方面具有重要意義[1]。

閘涵防碳化施工質量控制研究建立在對閘涵防碳化施工質量參數分析基礎上，通過控制閘涵防碳化原材料質量因素，優化閘涵防碳化施工過程，采用層次結構分析的方法[2]，進行閘涵防碳化施工質量因素控制，傳統方法中，對閘涵防碳化施工質量控制的方法主要有基于QC(Quality Contro1，質量控制)/QA(Quality Assurance，質量保證)控制的閘涵防碳化施工質量控制技術、基于AHP層次化分析的閘涵防碳化施工質量控制技術等，構建閘涵防碳化施工質量參數分析模型[3]，通過閘涵防碳化施工質量參數分析，實現閘涵防碳化施工優化控制模擬，但當前方法進行閘涵防碳化施工質量控制的適應度水平不高，可靠性不好[4]。

針對上述問題，研究提出了基于BIM的閘涵防碳化施工質量控制模型。首先建立以閘涵防碳化施工材料、配料類型、防水防碳化能力以及粗糙度為約束參數的閘涵防碳化施工質量約束參數模型，分析閘涵防碳化施工質量相關的施工材料、投資因素等，采用多源信息融合方法建立閘涵防碳化施工質量和進度管理的幾何信息、物理信息、資金投入參數的BIM信息庫，以BIM地理信息數據庫作為閘涵防碳化施工質量控制的底層數據資料，實現閘涵防碳化施工質量控制的指標參數優化設計，最后進行實驗測試，以驗證該方法在提高閘涵防碳化施工質量控制能力方面的優越性能。

1 閘涵防碳化施工質量約束參數和模型構造

1.1 閘涵防碳化施工質量約束參數

基于解釋變量和控制變量聯合分析的方法，構建閘涵防碳化施工質量控制的統計學分析模型，通過BIM信息處理方法，建立閘涵防碳化施工質量控制的對象參數模型，采用實證數據進行閘涵防碳化施工質量控制的數據分析和模型參數分析。采用ANSYS軟件構建閘涵防碳化施工質量約束參數模型，完善施工質量管理體系，以閘涵防碳化施工質量與施工材料、施工環境、投資、人為因素等作為自變量[5]，得到解釋變量及描述性統計分析，見表1。

表1 解釋變量及描述性統計分析

建立以閘涵防碳化施工材料、配料類型、防水防碳化能力以及粗糙度為約束參數的閘涵防碳化施工質量約束參數模型，結合施工質量等級控制[6]，得到約束參數分布見表2。

表2 閘涵防碳化施工質量約束參數

基于上述閘涵防碳化施工質量約束參數分析，建立閘涵防碳化施工質量控制模型，通過分析閘涵防碳化施工質量相關的施工材料、投資等因素，采用多源信息融合方法進行閘涵防碳化施工質量和進度管理的幾何信息分析[7]，得到總體實現結構如圖1所示。

圖1 閘涵防碳化施工質量控制的總體實現結構

根據圖1的總體結構模型設計，結合閘涵防碳化處理施工質量控制的動態分析，進行閘涵防碳化施工質量控制。

1.2 控制數學模型構建

采用BIM信息檢測的方法，進行閘涵防碳化施工的相關性檢測和控制圖模型參數分析，閘涵防碳化施工質量控制圖由控制上限(UCL)和控制下限(LCL)及中心線(CL)組成，采用圖表與數字分析相結合的方法，得到控制性能分布曲線，如圖2所示。

圖2 閘涵防碳化處理施工控制性能曲線

圖2中，中心線代表產品閘涵防碳化施工質量特性值的平均值，采用層次結構分析的方法構建閘涵防碳化施工質量過程控制的非線性徐變關系模型，采用正態分布模型構建閘涵防碳化施工質量分布的度量模型為：

(1)

式中，σ1—閘涵防碳化施工的防水過程參數；σ2—閘涵防碳化施工的強度極限值；G(x，y，σ1)—每個施工階段的特征參數；G(x，y，σ2)—每個施工階段的技術參數。

為了定量分析閘涵防碳化施工質量控制過程，在全周期監測過程中，將閘涵防碳化施工項目的約束參數集X描述為一個含有P維矢量的概念集，X含有c個類別，表示閘涵防碳化施工標準模型參數分布屬性集合，采用理論與實證分析相結合方法，得到施工中風險關鍵點的質量控制傳導模型為：

(2)

2 基于BIM的閘涵防碳化施工質量控制

分析閘涵防碳化施工質量相關的施工材料、投資等因素，采用多源信息融合方法建立閘涵防碳化施工質量和進度管理的幾何信息、物理信息、資金投入參數的BIM信息庫，閘涵防碳化施工質量內部控制決策樣本集中中含有n個樣本，其中樣本xi(i=1，2…n)表示閘涵防碳化施工質量分配事務數據項，引入單位風險、施工方風險、監理單位風險，閘涵防碳化施工質量內控型特征向量可表示為：

+…+(li-1)f(Ili-1Ili))

(3)

式中，Ili—項目實施的階段的內源控制分量；MDB—風險損失的程度。

當分組數Q=m時，基于閘涵防碳化施工質量過程約束，得到施工項目管理政治、經濟、環境、技術相關性約束BIM信息庫為xi=(xi1，xi2…xis)T，以BIM地理信息數據庫作為閘涵防碳化施工質量控制的底層數據資料，根據BIM信息大數據分析，構建優化的施工質量控制模型[9]。實現流程如圖3所示。

圖3 實現流程

3 實驗測試

采用Matlab仿真實驗和SPSS統計分析軟件，進行閘涵防碳化施工質量控制，首先給出工程施工風險的影響因素初選表，見表3。

根據表3的參數配置，設定閘涵防碳化施工長度為26km，基寬度為2m，將整個控制過程分為質量、進度、造價、安全和合同控制，得到各個控制過程的相關參數解析結果，見表4。

表3 工程施工風險的影響因素初選表

表4 各個控制過程的相關參數解析結果

根據表4的參數結果，優化施工質量控制模型參數，見表5。

表5 施工質量控制模型參數優化

由表5可知，控制閘涵防碳化施工質量，利于風險評價及防控工作，建立合理的風險評價指標，提高了施工質量控制能力。測試控制收斂性，得到性能曲線，如圖4所示。

圖4 控制收斂曲線對比

由圖4可知，采用該方法進行閘涵防碳化施工質量控制的過程引導性較好，過程控制品質和收斂性較好。

4 結語

通過質量控制的可靠性因素分析，建立閘涵防碳化施工質量控制模型，采用最優化的模型參數識別方法，實現閘涵防碳化施工質量控制和管理，以提高閘涵防碳化處理施工質量穩定性。研究提出基于BIM的閘涵防碳化施工質量控制模型，結合閘涵防碳化施工質量相關的施工材料、投資等因素，進行閘涵防碳化施工質量控制的動態分析，實現閘涵防碳化施工質量控制[10]。分析得知，基于BIM的閘涵防碳化施工質量控制方法效果顯著，可以為水利工程的運行管理提供參考。但研究并未對BIM技術本身進行優化，因此有待進一步探究。