BIM 技術在深圳前?？毓纱髲B項目施工質(zhì)量管理中的應用

林 浩，陳 鵬，管 戈（.深圳市前海開發(fā)投資控股有限公司， 廣東 深圳 5807；.上海建科工程咨詢有限公司， 上海 0003）

1 概 況

1.1 項目概況

深圳前?？毓纱髲B項目地塊范圍包括深圳前海深港現(xiàn)代服務業(yè)合作區(qū)二單元 02-05-03 至 02-05-08 地塊（見圖1），項目總建筑面積約 20 萬 m2，分為Ⅰ和Ⅱ兩個區(qū)域。其中：Ⅰ區(qū)用地面積約 1.67 萬 m2，總建筑面積約 14.6 萬m2，為商業(yè)用地，設有 1 棟全國首創(chuàng)的嵌入式變電站；Ⅱ區(qū)用地面積約 2.25 萬 m2，總建筑面積約 5.4 萬m2，為公共開放空間，并設有 1 處公交首末站。

圖1 項目平面概況

1.2 項目難點

（1）定位高，涉及面廣。本項目定位為高端甲級寫字樓，在設計中將城市公共綠地及其地下空間、公交首末站、桂灣河公園、周邊地塊項目納入統(tǒng)籌考慮中，旨在建造一個生態(tài)綠能、智能科技、管理完善、配套豐富的“立體雅趣空間”。如何提升項目檔次，塑造優(yōu)秀的辦公品質(zhì)是本項目的難點。

（2）體量大，場地空間小。本項目總建筑面積約 20 萬 m2，工程體量大，工期僅為 609 日歷天，施工場地狹小，東西側(cè)均與其他在建項目相鄰，南側(cè)圍擋緊挨基坑支護。因此，必須有效提升施工管理質(zhì)量，合理利用有限的平面空間。

（3）專業(yè)眾多，協(xié)調(diào)管理難度大。本項目中后期，特別是機電安裝和二次裝修階段，幕墻、消防、給排水、電氣、通風與空調(diào)等專業(yè)按計劃插入施工，具有多專業(yè)平行交叉施工的特點。各專業(yè)緊密配合、穿插施工的協(xié)調(diào)管理質(zhì)量是本項目管理工作的重難點。

2 傳統(tǒng)工程項目質(zhì)量管理與 BIM 技術的結(jié)合點

項目工程實體的質(zhì)量最終是由施工作業(yè)過程決定的，因此，施工質(zhì)量控制是項目質(zhì)量控制的重點。筆者主要從工程質(zhì)量管理的角度淺談如何利用新方法和新技術提升項目質(zhì)量管理效率。

2.1 傳統(tǒng)工程質(zhì)量管理的局限

建筑業(yè)經(jīng)過長期發(fā)展已經(jīng)積累了豐富的質(zhì)量管理經(jīng)驗與方法。但是，工程實踐表明，由于實際施工和操作方法的局限，這些管理方法無法完全發(fā)揮作用，影響了工程質(zhì)量管理的工作效率，從而衍生出傳統(tǒng)工程質(zhì)量管理中的一些局限性問題[1]。

2.1.1 施工人員專業(yè)技能有限

隨著工程難度的日益加大，施工復雜節(jié)點難以通過二維圖紙表達設計和施工意圖，從而增加了施工作業(yè)人員對傳統(tǒng)的二維圖紙讀圖和理解的難度，在施工過程中不僅造成因?qū)D紙理解錯誤而導致的施工質(zhì)量問題和隱患，還大大增加了現(xiàn)場質(zhì)量管理的難度。

2.1.2 材料管理問題

個別施工單位在工程項目的建設過程中會使用一些不規(guī)范的工程材料，而現(xiàn)場監(jiān)理和建設單位管理人員在材料質(zhì)量管理環(huán)節(jié)上因缺乏足夠的人力和材料信息管理手段，無法對現(xiàn)場材料進行實時監(jiān)管，從而導致監(jiān)管力度不足而出現(xiàn)工程質(zhì)量問題。

2.1.3 無法預測施工過程問題

在施工過程中，施工工序和施工方案沒有經(jīng)過預判和論證，常常導致工程過程中出現(xiàn)各種施工質(zhì)量問題，最終在施工過程中不僅增加工程造價和拖延工期，還容易引發(fā)現(xiàn)場施工安全事故，從而導致工程質(zhì)量大打折扣。

2.1.4 各專業(yè)工作相互影響

各專業(yè)由于在進場施工前沒有統(tǒng)一籌劃，造成作業(yè)過程中各專業(yè)工種相互碰撞和干擾。例如：機電各專業(yè)單位因進場時間不同而相互“打架”，造成管線布置雜亂無序，降低凈高品質(zhì)，且沒有足夠的維修空間會直接影響后期物業(yè)運維，最終嚴重影響整體施工質(zhì)量。

2.2 基于 BIM 的質(zhì)量管理的優(yōu)勢

通過上述現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)質(zhì)量管理手段和方法已無法滿足現(xiàn)代化工程項目質(zhì)量管理。BIM 作為工程項目管理信息化的重要手段，大大彌補了傳統(tǒng)質(zhì)量管理的不足，提升了施工質(zhì)量管理水平。其優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方面[2]。

2.2.1 優(yōu)化信息管理

在傳統(tǒng)質(zhì)量管理中，大多采用圖紙及其他紙質(zhì)記錄信息，不利于各方參與管理與交流。運用 BIM 質(zhì)量管理方法則可以實現(xiàn)工程信息簡潔表達：對現(xiàn)場施工人員而言，運用 BIM 的可視化，可降低識圖難度和縮短識圖時間，有利于保證施工質(zhì)量；對管理人員和業(yè)主而言，運用 BIM 的質(zhì)量管理技術，可以更好地參與現(xiàn)場管理，輔助業(yè)主決策，更好地實現(xiàn)質(zhì)量的動態(tài)控制和過程控制。

2.2.2 信息集成管理

為了克服傳統(tǒng)材料質(zhì)量管理的缺陷，本項目應用 BIM 技術可將工程材料、建筑設備、各類配件質(zhì)量信息錄入模型，跟蹤記錄現(xiàn)場產(chǎn)品是否符合質(zhì)量要求，全面存儲管理信息，構建質(zhì)量信息記錄，便于業(yè)主、管理人員及各單位參建方隨時查詢質(zhì)量信息和進行質(zhì)量問題校核，加大管理力度和提升管理效率，有效避免和控制因材料原因而出現(xiàn)的質(zhì)量問題。

2.2.3 事先模擬推演施工質(zhì)量控制要點

本項目在每個重要節(jié)點實施前，運用 BIM 質(zhì)量管理技術及方法進行相關優(yōu)化設計和可靠性論證。具體是在 BIM 模型中加入時間信息，構建四維模型，模擬出施工順序、編制施工組織方案，準確預測施工過程中可能出現(xiàn)的問題，降低質(zhì)量風險，避免在施工過程中出現(xiàn)返工，以降低造價和減少工期。

2.2.4 實現(xiàn)各專業(yè)協(xié)調(diào)管理

通過 IPD 集成管理模式協(xié)同設計及管理，運用 BIM 質(zhì)量管理手段和 BIM“可視化、協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、模擬性、可出圖性”的優(yōu)勢，在計算機中預先進行各專業(yè)的全面檢測，確定管線間的相對位置關系，提前解決施工過程中存在的“軟硬”碰撞問題，提前干預各專業(yè)的進場時間及施工順序，確保各專業(yè)工種的工作互不干擾，達到統(tǒng)籌整體施工、確保施工進度和質(zhì)量的目標。

3 基于 BIM 施工質(zhì)量管理的技術路線

基于 BIM 的質(zhì)量管理優(yōu)勢明顯，可有效提高工程項目質(zhì)量控制水平，科學系統(tǒng)地提升工作效率?；?BIM 施工質(zhì)量管理的技術路線，包括以下幾方面。

3.1 制定 BIM 實施標準

精準的 BIM 模型是做好 BIM 質(zhì)量管理工作的重要工具。因此，在項目前期定制了本企業(yè)的 BIM 戰(zhàn)略規(guī)劃、BIM 管理指南，以及 BIM 模型、質(zhì)量和交付標準。本企業(yè)所有 BIM 項目均按 BIM 模型標準建立統(tǒng)一創(chuàng)建模型，并且在質(zhì)量管理標準中對模型問題按質(zhì)量劃分等級、制定模型質(zhì)量檢查手段（包括過程檢查、自查、審查機制）和 BIM 模型控制流程；最終按 BIM 模型成果質(zhì)量控制標準提交模型，在模型基本符合要求的基礎上進行 BIM 應用，更好地把控 BIM 應用的準確性及質(zhì)量[3]。

3.2 施工質(zhì)量具體應用工作流程

3.2.1 確定及測評 BIM 應用點

對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、溶血性鏈球菌C型、白色念珠菌、MRSA、MRSP殺滅試驗:將制備的菌斜面用氯化鈉蛋白胨緩沖液稀釋成含菌1×108～5×108 CFU/mL(白色念珠菌為1×107～5×107 CFU/mL)的試驗菌液。吸取0.5 mL 試驗菌液溶液于消毒劑溶液4.5 mL內(nèi),混勻,分別作用1、5、10 min。立即吸取上述菌液混合液0.5 mL,加入4.5 mL中和劑中混勻,作用10 min。吸取1 mL試驗菌液和作用后的混合液進行倒板培養(yǎng),計算消毒前、后菌落數(shù)。

各參建單位按照既定的工作任務和目標確定各項施工 BIM 應用點，在施工節(jié)點前提前完成 BIM 應用點成果模擬。通過協(xié)調(diào)會議從工程技術、工程實踐的角度，對 BIM 應用成果進行審核與測評，發(fā)現(xiàn)不合理之處則進行調(diào)整和整改，在施工前各參建方進行確認和施工交底 BIM 應用點成果[4]。

3.2.2 過程調(diào)整

在施工過程中，從工程實際出發(fā)，對 BIM 應用點等進行論證，在工程實踐中檢驗 BIM 應用點的可行性與科學性，對影響施工質(zhì)量的 BIM 實施方案及時進行階段性調(diào)整，明確原因及整改時間，確保施工質(zhì)量在可控范圍之內(nèi)。

3.2.3 總結(jié)完善

最后，總結(jié) BIM 應用點并將其與實際施工質(zhì)量的效果進行對比，評價 BIM 運用和質(zhì)量控制的情況，找出可調(diào)整范圍和空間，進一步完善基于 BIM 的質(zhì)量管理控制總結(jié)工作，將最終總結(jié)成果資料備份并向業(yè)主進行匯報，為后期質(zhì)量管理工作儲備經(jīng)驗。

4 項目施工質(zhì)量管理具體應用工作

本項目 BIM 工作依據(jù) BIM 實施標準，按照 BIM 應用工作流程，在質(zhì)量管理方面做了以下具體工作。

4.1 碰撞檢測及管線優(yōu)化

本項目負一層停車場區(qū)域在施工階段由普通停車庫變更為 VIP 停車庫，頂棚需增加格柵天花的設計，而現(xiàn)場剪力墻和設備管線均已施工。在碰撞模擬中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場靠近剪力墻一側(cè)的電纜橋架與擬建格柵天花發(fā)生碰撞。為隱蔽電纜橋架，確保 VIP 車庫精裝空間品質(zhì)，各專業(yè)將問題匯總后召開 BIM 協(xié)調(diào)會，運用 BIM 可視化分析已有設備管線的情況，提出優(yōu)化意見并進行管道優(yōu)化；最終決定在已施工完畢的剪力墻上增設洞口，調(diào)整已有電纜橋架路由，確保電纜橋架隱蔽于格柵天花之內(nèi)。最后根據(jù) BIM 的“可出圖性”特點，將建筑、結(jié)構專業(yè)預留洞口、預埋構件、各專業(yè)設備管線進行準確定位，導出二維圖紙輔助現(xiàn)場設備精確安裝及施工。方案經(jīng)過論證后，保證了 VIP 車庫精裝修的效果與質(zhì)量。

4.2 凈高控制

業(yè)主方對樓層重點區(qū)域凈高提出嚴格要求，對建筑樓層中大堂、各層電梯廳及公區(qū)走道、VIP 車庫、地下室城市公共通道重點凈高區(qū)域需進行凈高分析。例如：在地下室坡道入口處，施工圖設計汽車入口坡道凈高為 2.5 m。雖然滿足設計規(guī)范要求，但考慮到項目運營期需滿足貨車送貨搬貨功能，可能因坡道凈高不足導致貨車與坡道結(jié)構發(fā)生碰撞，BIM 團隊與設計方進行多次凈高專題協(xié)調(diào)會，配合室內(nèi)漫游、模型剖切進行結(jié)構及管線底標高檢查，由最初階梯狀結(jié)構坡道優(yōu)化成斜坡形結(jié)構坡道，將凈高由 2.5 m 提升至 3.2 m，滿足貨車通行需求，有利于后期精裝修飾面改善的視覺效果。此處問題在施工準備階段得到了完好解決，避免了后期的大量返工。

4.3 裝配式工程標準化質(zhì)量管理

裝配式工程的大量工作在工廠內(nèi)通過流水線作業(yè)來進行，具有模塊化設計、工業(yè)化設計、批量化生產(chǎn)、整體化安裝等優(yōu)勢。項目精裝修專業(yè)工程以標準化構件居多，為裝配式工程創(chuàng)造“天然”條件。在裝配式標準化質(zhì)量管理中，首先根據(jù)施工圖紙和現(xiàn)場結(jié)構，建立與現(xiàn)場尺寸相匹配的 BIM 精裝修面材模型；進而運用模型優(yōu)化深化圖紙；再將優(yōu)化后的成果資料提供給材料加工廠，加工廠根據(jù)深化圖紙和模型，進行分類管理，編制精裝修面材下料清單；最后將廠家、編號、尺寸、材質(zhì)、樓層位置等有用信息錄入二維碼。所有面材從下料、加工、運輸?shù)浆F(xiàn)場安裝均采用二維碼技術進行全程跟蹤及質(zhì)量監(jiān)控。裝配式工程標準化質(zhì)量管理提高了生產(chǎn)效率，降低了人力成本，節(jié)能環(huán)保、減少污染，大大提高了工程質(zhì)量[5]。

4.4 BIM-5D 平臺質(zhì)量管理

本項目施工現(xiàn)場監(jiān)理人員應用“BIM-5D”平臺管理和控制現(xiàn)場施工質(zhì)量。監(jiān)理人員在 1 號商業(yè)辦公樓 17 樓施工現(xiàn)場，發(fā)現(xiàn)樓板上層部分鋼筋彎鉤朝上和水平布置錯誤操作問題。于是將問題圖片及描述上傳至移動端“BIM-5D”平臺，并且掛接到 BIM 模型平面相應位置，發(fā)起分析、處理質(zhì)量問題流程：指定相關責任人對質(zhì)量問題限期進行整改形成記錄；對質(zhì)量問題進行全程追蹤；確認現(xiàn)場問題整改完畢后，最終在平臺將問題閉環(huán)。此舉提高了監(jiān)理人員的工作效率，形成高效的“PDCA”管理體制。

4.5 施工動態(tài)模擬及施工方案優(yōu)化

為了尋找最優(yōu)的施工方案，本項目采用了基于 BIM 技術的四維施工動態(tài)模擬，對“土方開挖和內(nèi)支撐施工”測試比選不同的施工方案并進行優(yōu)化，使得施工方案更具合理性和科學性。在土方開挖和內(nèi)支撐施工模擬中整合基坑支護樁與地下室結(jié)構，共計發(fā)現(xiàn) 34 處結(jié)構梁與立柱樁的碰撞沖突，通過 BIM 協(xié)調(diào)會優(yōu)化解決了所有碰撞問題，最終土方開挖和內(nèi)支撐施工較計劃完成時間提前了 9 d，在地下室結(jié)構施工中避免結(jié)構梁與立柱樁的碰撞問題，有效縮短了工期、降低了成本、提高了施工質(zhì)量。

4.6 三維掃描復查施工質(zhì)量

在現(xiàn)場架設數(shù)個三維掃描儀，掃描站點后得出點云數(shù)據(jù)，將拼接點云數(shù)據(jù)在 Scene 軟件中進行拼接處理，并通過轉(zhuǎn)換格式導入到 Revit 軟件中。上述準備工作完成后，與原設計結(jié)構線、BIM 模型和現(xiàn)場點云相比較，以了解各構件平面位置、垂直、角度是否滿足要求，實時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場土建結(jié)構與原設計圖紙存在的施工誤差；為碰撞檢測、曲線優(yōu)化、模型深化及后期精裝修等提供依據(jù)?，F(xiàn)場實踐證明，點云數(shù)據(jù)與 BIM 模型相對比的誤差在 5 mm 范圍之內(nèi)，準確反映了整體混凝土澆筑工程質(zhì)量與圖紙平直度誤差情況。

5 項目的應用價值及需要做好的工作

5.1 基于 BIM 的質(zhì)量管理應用價值

項目質(zhì)量管理的實踐核心是質(zhì)量控制。BIM 技術在施工過程中的應用，促進了企業(yè)質(zhì)量管理水平的發(fā)展，有效解決了質(zhì)量管理信息的孤島和斷層問題，將項目實際情況與計劃作比較，分析質(zhì)量問題原因，便于各參建方協(xié)同解決工程問題，有利于業(yè)主正確決策，改變傳統(tǒng)的項目質(zhì)量管理理念，引領建筑信息技術走向更高層次，從而大大提高建筑質(zhì)量的集成化管理。

5.2 需做好的工作

雖然 BIM 質(zhì)量管理相較于傳統(tǒng)質(zhì)量管理顯現(xiàn)出不同優(yōu)勢，但在以下幾個方面仍需要得到改進與思考[6]。

5.2.1 提高 BIM 的資源配置

本項目運用 BIM 工具管理現(xiàn)場質(zhì)量問題時，也面臨著如下現(xiàn)象與問題：軟硬件設備配置低，無法運行大型模型；管理人員無法操作運用 BIM 各類軟件，技能有待提高；質(zhì)量管理流程一成不變，與 BIM 質(zhì)量管理方法不相匹配。這些因素在很大程度上影響了工程質(zhì)量管理水平，繼而失去基于 BIM 的質(zhì)量管理的初衷，因此本項目從軟硬件配置、人員技能、管理流程等角度不斷進行調(diào)整，以適應基于 BIM 的質(zhì)量管理手段。

5.2.2 提升對 BIM 的重視程度

個別參建單位雖與業(yè)主簽定 BIM 相關服務協(xié)議，但在執(zhí)行過程中仍然缺乏重視，數(shù)據(jù)重復生產(chǎn)且錯誤率高，主要應用還停留在依靠模型可視化和碰撞檢查等比較低級層面的工作；對于模擬應用未按施工現(xiàn)場實際考慮，機械式完成工作內(nèi)容，因而 BIM 價值的發(fā)揮有限。

針對上述情形，應讓各參建方提高對 BIM 的重視程度，轉(zhuǎn)變態(tài)度與觀念，以結(jié)果為導向，讓 BIM 真正融入到現(xiàn)場質(zhì)量管理中，最大限度地挖掘 BIM 的作用與價值，其回報將遠遠大于投入。

5.2.3 提升 BIM 與設備安裝及施工工藝的融合度

一方面，BIM 人員因不熟悉現(xiàn)場施工實際情況，對設備安裝順序要求缺乏深入了解，輸出的管綜成果無操作性，現(xiàn)場安裝人員則憑自身經(jīng)驗安裝設備，失去 BIM 的指導意義；另一方面，BIM 人員未按施工工藝步驟要求創(chuàng)建施工模型，展示的成果不僅無法準確預測施工節(jié)點進度，甚至誤導現(xiàn)場作業(yè)人員的作業(yè)施工要求和順序，造成質(zhì)量問題的隱患。

上述情形對施工質(zhì)量造成嚴重影響，圖紙、模型、現(xiàn)場施工不相一致的情況時有發(fā)生。因此，BIM 人員應加強自身技能素質(zhì)，熟悉設備安裝和施工工藝規(guī)范及要求，真正將 BIM 與現(xiàn)場設備安裝與施工工藝相融合，使制作的成果能切實指導現(xiàn)場準確施工。只有這樣，BIM 才能真正體現(xiàn)其在工程項目管理上的應用價值。