裝配式建筑施工管理中BIM和RFID技術(shù)的應(yīng)用分析

余前明

江西中煤建設(shè)集團(tuán)有限公司（330000）

0 前言

我國開展的“中國制造2025”戰(zhàn)略舉措，推動(dòng)了建筑行業(yè)的發(fā)展同時(shí)，也提出建筑可持續(xù)發(fā)展觀念，愈發(fā)注重建設(shè)裝配式建筑，且制訂了《推進(jìn)裝配式建筑行動(dòng)方案》《綠色建筑創(chuàng)建行動(dòng)方案》，要求提高建筑裝配化比率。疫情中雷神山醫(yī)院和火神山醫(yī)院即為裝配式建筑，具有施工便捷、節(jié)省工期、環(huán)保的優(yōu)勢。但是，在裝配式建筑施工中，由于配套政策少，易受到管理方面問題的影響，加大了施工難度，延誤了工期。因此，需采取BIM與RFID技術(shù)結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)建筑施工動(dòng)態(tài)性管理。

1 BIM與RFID技術(shù)概況

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)為建筑信息模型，廣泛用于設(shè)計(jì)建筑工程與管理過程，屬于數(shù)據(jù)化手段，應(yīng)用原理是建立參數(shù)模型，以管理項(xiàng)目各環(huán)節(jié)信息。在前期設(shè)計(jì)、施工建造、運(yùn)營維護(hù)等環(huán)節(jié)中，BIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)全壽命周期的信息傳遞與資源共享，便于人員及時(shí)應(yīng)對(duì)各項(xiàng)建設(shè)問題，實(shí)現(xiàn)各部門人員的協(xié)同管理，節(jié)約建筑成本，提高生產(chǎn)效率，縮短工期。

1.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)為無線射頻識(shí)別技術(shù)，廣泛用于無線電波通信技術(shù)，是利用天線實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射與接收，以此傳遞交流信息，可遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)信息。該技術(shù)具有無接觸傳遞信息、便于信息接收、重復(fù)使用信息的特點(diǎn)。在工程建設(shè)中，由于傳統(tǒng)施工條件艱苦，難以人為掌控室外環(huán)境，監(jiān)控施工難度較高，所以未能廣泛應(yīng)用該技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展下，裝配式建筑可有效應(yīng)用RFID技術(shù)，現(xiàn)場識(shí)別預(yù)構(gòu)件，收集整理數(shù)據(jù)，監(jiān)控施工工期，可獲得良好效果。

2 項(xiàng)目概況

某裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程位于青島市西海岸新區(qū)，為7棟高層住宅小區(qū)。建筑主體結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，整體建筑面積為75 127.16 m2，高為59.8 m，由地上20層與地下3層構(gòu)成，裝配率達(dá)到50%。地下3層與地上1、20層均為現(xiàn)澆模式，地上2～9層裝配式構(gòu)件包含預(yù)制疊合板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制空調(diào)板、預(yù)制外墻、預(yù)制樓梯。

該項(xiàng)目為提高施工質(zhì)量，采取BIM+RFID技術(shù)模式，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、生產(chǎn)、施工全過程管理，在提高項(xiàng)目質(zhì)量管理與信息化管理水平、縮短工期的同時(shí)節(jié)約成本。

3 施工管理中BIM和RFID技術(shù)應(yīng)用措施

3.1 深化設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)中，選用BIM模型拆分預(yù)制構(gòu)件，明確構(gòu)建尺寸外形，確保拆分構(gòu)件一致性，加強(qiáng)構(gòu)建重復(fù)性，拆分構(gòu)件后編制設(shè)計(jì)方案，組織業(yè)主、施工方、監(jiān)理方共同審核，且協(xié)同構(gòu)件廠與運(yùn)輸單位協(xié)同優(yōu)化。確定最終方案后，根據(jù)參建方對(duì)工程項(xiàng)目性能、安裝、成本等方面要求，標(biāo)記構(gòu)件數(shù)據(jù)，且方案構(gòu)件模型需結(jié)合堆放、生產(chǎn)、吊裝等環(huán)節(jié)要求，優(yōu)化尺寸，便于節(jié)點(diǎn)連接，利用BIM技術(shù)開展碰撞檢查，以免后續(xù)施工中出現(xiàn)構(gòu)件、管線交叉碰撞問題，對(duì)整體施工造成不利影響[1]。

本次工程應(yīng)用BIM軟件實(shí)現(xiàn)3D建模，且在管線碰撞中優(yōu)化設(shè)計(jì)圖紙。完成建模后，檢查各專業(yè)碰撞情況，發(fā)現(xiàn)碰撞點(diǎn)共823個(gè)，解決圖紙問題386處，有效節(jié)約造價(jià)200萬元，避免了后期返工。結(jié)合檢查碰撞報(bào)告，依次處理以上問題，提出優(yōu)化建議，解決了管道避讓問題，最大程度優(yōu)化吊頂高度與地下室凈空高度，提高空間利用率。同時(shí)，確定深化方案后，明確構(gòu)件拆分模型，標(biāo)記構(gòu)件模型，包含構(gòu)件尺寸、位置、鋼筋配置等，形成BIM構(gòu)件信息庫，便于施工中存取構(gòu)件信息。

3.2 構(gòu)件施工

3.2.1 構(gòu)件制作

構(gòu)件生產(chǎn)階段放置RFID標(biāo)簽，預(yù)制工廠人員通過PDA將構(gòu)件信息導(dǎo)入芯片中，進(jìn)行編碼放入體系內(nèi)，用RFID技術(shù)傳遞構(gòu)件信息至生產(chǎn)商，生產(chǎn)商確定制作標(biāo)準(zhǔn)與方案。結(jié)合RFID技術(shù)的可擴(kuò)展性與唯一性編碼原理，確保組件單元與代碼標(biāo)識(shí)能夠一一對(duì)應(yīng)。在保證施工準(zhǔn)確管理的同時(shí)，考慮其他屬性信息，預(yù)留可擴(kuò)展區(qū)域，以此構(gòu)建編碼，采取18位編碼體系。在此過程中，X1-3為項(xiàng)目代碼，X4-6為構(gòu)件代碼，X7-8為作業(yè)狀態(tài)，N1-4為位置屬性，N5-6為構(gòu)件編碼，N7-8為數(shù)量編號(hào)，預(yù)留Y1-2為可擴(kuò)展區(qū)。

3.2.2 構(gòu)件運(yùn)輸

應(yīng)用RFID技術(shù)能夠提高現(xiàn)場構(gòu)件管理水平，助力施工實(shí)現(xiàn)構(gòu)件零庫存。結(jié)合現(xiàn)場施工進(jìn)度，將信息迅速向制造組件廠商反饋，可優(yōu)化生產(chǎn)組件規(guī)劃，避免窩工情況。在運(yùn)輸中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮構(gòu)件尺寸、運(yùn)輸規(guī)劃時(shí)間，準(zhǔn)備大部件運(yùn)輸，合理規(guī)劃存儲(chǔ)區(qū)域中運(yùn)輸組件線路及運(yùn)輸順序。本工程利用BIM技術(shù)模擬放置構(gòu)件位置、運(yùn)輸路線與車次，規(guī)劃運(yùn)輸最佳路線并結(jié)合施工進(jìn)度計(jì)劃模擬運(yùn)輸構(gòu)件順序，了解車輛運(yùn)輸情況，提高運(yùn)輸效率[2]。

3.2.3 構(gòu)件存儲(chǔ)[3]

在裝配式工程中，構(gòu)件運(yùn)輸車輛進(jìn)入現(xiàn)場后，可通過門禁系統(tǒng)PDA接收車輛信息，通知人員做好現(xiàn)場驗(yàn)收與檢驗(yàn)工作，合格后方可進(jìn)場。PDA能夠自動(dòng)收錄構(gòu)件信息至BIM模塊，實(shí)現(xiàn)模型信息匹配，避免二次搬運(yùn)。在存儲(chǔ)構(gòu)件中，利用BIM與RFID技術(shù)日常監(jiān)控、定位與養(yǎng)護(hù)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與項(xiàng)目進(jìn)度的關(guān)聯(lián)，保證安裝中能夠迅速、準(zhǔn)確獲取構(gòu)件信息，動(dòng)態(tài)管理設(shè)備使用情況[3]。

3.3 基坑施工

在深基坑施工中，利用BIM技術(shù)的施工模擬、可視化與全參數(shù)優(yōu)勢，借助BIM軟件模塊，構(gòu)建多維深基坑監(jiān)測模型，確保施工中能夠動(dòng)態(tài)監(jiān)測人員行為。BIM模型還能建立多維變形基坑監(jiān)測族，族內(nèi)添加基坑位移、變形、支撐內(nèi)力等數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)模型與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，合理顯示施工參數(shù)，預(yù)警數(shù)據(jù)參數(shù)。在RFID監(jiān)測中，基坑周圍產(chǎn)生支撐軸力異?；虿痪鶆虺两登闆r，會(huì)出現(xiàn)警示聲音。警示聲音不同能夠判斷項(xiàng)目情況，以報(bào)警聲音大小、頻率判斷預(yù)警值與實(shí)際值差距。傳輸數(shù)模至BIM模型內(nèi)，反映任意時(shí)間基坑監(jiān)測區(qū)域危險(xiǎn)源及其變化情況，合理判斷危險(xiǎn)等級(jí)，監(jiān)測基坑支護(hù)受力與變形趨勢。

3.4 吊裝管理

裝配式建筑吊裝主要安全隱患是通過塔吊運(yùn)輸構(gòu)件，塔吊出現(xiàn)問題，構(gòu)件安裝位置不正確，會(huì)導(dǎo)致整體返工，增加施工成本。為此，一方面，本工程應(yīng)用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場吊裝情況，防治吊裝中產(chǎn)生安全問題，利用Navisworks軟件作為常見交流項(xiàng)目信息的軟件。應(yīng)用軟件構(gòu)建吊車模型，模擬吊車三維工作參數(shù)，選擇合理吊車，判斷吊車運(yùn)行中的問題。另一方面，工程在吊裝構(gòu)件檢查中，僅需施工人員手持RFID閱讀器，或安裝固定閱讀器，即可采集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至BIM模型中，以便查看構(gòu)件信息。在檢查中，施工人員能夠利用閱讀器迅速查找構(gòu)件位置，存儲(chǔ)信息至管理系統(tǒng)中，直觀了解建筑物設(shè)備運(yùn)行情況。拆除或擴(kuò)建建筑物后，還能借助RFID標(biāo)簽與數(shù)據(jù)庫收回組件，減少材料損耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[4]。

3.5 人員安全

在裝配式工程中，傳統(tǒng)管理系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場管理，通常會(huì)在現(xiàn)場安裝無線電通話、攝像監(jiān)控等裝置，但無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)定位多個(gè)目標(biāo)。RFID能夠有效定位人工，通過縱橫坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)人員定位，還能合理劃分工人類別，分析現(xiàn)場安全性。在本工程中較高危險(xiǎn)性區(qū)域檢修中，為保證所有無關(guān)人員撤出該區(qū)域，即可利用RFID技術(shù)判斷施工人員是否撤出區(qū)域，在系統(tǒng)中擁有預(yù)警功能，任意進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，確定施工人員所在位置，通過喇叭、信息發(fā)送等方式使其盡快離開。施工人員離開后，能夠自動(dòng)解除警報(bào)，以保證人員安全。

4 結(jié)語

裝配式建筑應(yīng)用較為廣泛，施工管理中應(yīng)用BIM與RFID技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)裝配式施工與科技的結(jié)合，從深化設(shè)計(jì)、構(gòu)件施工、基坑施工、吊裝管理及人員安全這幾方面出發(fā)，實(shí)現(xiàn)可視化管理，解決施工安全隱患，從而提高裝配式建筑工程質(zhì)量。