第 4 章 BIM 技术在施工阶段工程项目质量管理中的应用
建筑信息模型（Building Information Modeling,BIM）技术，是利用数字化技术在计算机中建立虚拟的建筑工程信息模型，并为该模型提供全面的、动态的建筑工程信息库。BIM 技术应用的核心价值不仅在于建立模型和三维效果[34],更在于整合建筑项目周期内的各个参与方的信息，形成信息丰富的 BIM 模型，便于各方查询和调用，给参与工程项目的各方带来不同的应用价值。
随着 BIM 技术快速地发展，特别是政府加强了 BIM 技术在国内的逐步推广，其在建筑领域的应用已经成为一个热门话题。在长春万豪东方广场城市综合体 A区 D 楼酒店工程施工中，发现传统施工质量控制方法难以满足工程建设目标，在本工程项目管理中利用 BIM 技术可视化、虚拟化和信息化的优势，将施工质量控制的相关信息关联到 BIM 模型上，以提升工程质量信息传递效率，优化工程质量控制流程。
4.1 工程概况及特点
4.1.1 工程概况
长春万豪东方广场城市综合体 A 区 D 楼酒店工程由长春建设集团股份有限公司承建，位于长春市二道区，南起合肥路，西临洋浦大街。该工程主要由地下二层，地上二十五层组成，全部结构均现浇施工；该工程总建筑面积 70786.9 平方米，其中地下建筑面积 57074.37 平方米，地上建筑面积 13712.53 平方米。该工程建筑耐火等级一级，建筑抗震设防标准等级为丙类，地下二层框架及剪力墙结构抗震等级三级，地下一层及以上各层框架及剪力墙抗震等级二级，抗震设防烈度七度。
4.1.2 工程特点
（1）工程复杂
该项目施工节点多且节点构造复杂，施工工序繁杂。依靠传统的施工方式与技术手段，存在一定的工程项目实施风险，必须综合运用先进的三维建模、碰撞检查、施工模拟和信息采集等 BIM 技术，才能确保工程项目施工高效率、高质量地进行。
（2）工期紧
该项目工期紧张，2013 年 4 月 15 日开工，2014 年 9 月 30 日竣工，由于该项目是城市综合体，工期要求比较苛刻，必须严格保证工程项目在规定时间内完成施工并交付运营维护，对该项目各个参与方来说是个严峻的考验，因此，各个参与方只有通过减少变更次数、避免重复工作、提高工作效率来缩短工期。
（3）专业多，图纸问题多，易造成返工
该项目体量巨大，涉及专业多，设备管道错综复杂。依然按照传统的施工方式（如二维 CAD 图纸交底、审核），不仅图纸会审阶段工作量巨大，而且有的图纸错误较多且在施工前难以发现，这样到了施工阶段非常容易造成返工，降低施工效率和施工质量。只有通过施工模拟、碰撞检查、现场信息管理等 BIM 技术，才能在施工前快速预见问题，整体控制项目实施过程，提高设计质量和施工质量。
（4）数据共享困难
该项目涉及到项目管理部门和岗位人员众多，同时还要考虑众多专业分包单位的协调管控。这么多参与方的管理需求是互不相同的，而项目质量控制的基础则是以收集到的数据作为支撑，因此如何快速、准确、直观地为项目管理人员提供所需要的数据成为项目精细化质量管理的关键。
4.2 事前质量管理中的应用
4.2.1 三维建模
长春万豪东方广场城市综合体A区D楼酒店项目采用BIM技术进行质量控制的基础就是建立精准可靠的三维模型。该项目管理人员通过建立的三维模型可以更直观、更全面地了解工程，在工程施工前发现设计中的错误和缺陷，提高工程设计质量，从源头上杜绝工程质量问题。
建立 BIM 模型的速度和准确性是非常关键的，建模速度的快慢和建模准确性的高低直接影响了工程后期应用的效果。该项目 BIM 团队在规定的工作日内建立BIM 模型，通过多次内部审核和修改，完成了第一阶段 BIM 模型（见图 4-1）。图4-2 为 CAD 二维图形和 BIM 模型的对比。由于图纸多次修改、版本变更、以及对施工工艺理解不同等原因，对图纸中不明确的内容进行了深化设计，以书面形式提交，见图纸会审记录（见表 4-1），并对 BIM 模型进行了调整。
该项目利用 BIM 技术建立三维模型，使得隐藏在平面图纸当中不易发现、以及不同图纸及专业交叉重叠难以发现的问题暴露出来，在施工前尽早解决图纸设计缺陷问题，强化了项目管理人员对图纸问题的查找能力，提升了工程质量。
4.2.2 碰撞检查
该项目利用 Luban soft 云碰撞检查功能，统一结构、暖通、消防、给排水、电气等各专业建立的 BIM 模型的基点，通过 Luban BIM Works 客户端一一上传到云平台中，利用云平台强大的计算功能，进行碰撞检查计算，快速查找出各不同专业空间上的碰撞冲突，并自动输出碰撞检查报告（见图 4-3），以便提前发现二维CAD 图纸设计中存在的问题，优化工程设计质量，使得图纸会审过程中发现、分析、解决问题的时间大大减少，同时还可以降低工程施工阶段可能存在的返工风险。
2013 年 4 月，该项目管理人员利用 BIM 技术对本工程结构、暖通、消防、给排水、电气等专业进行了碰撞检查，双方经过多次协商并对 BIM 模型进行调整和修改，管线与管线、管线与结构专业间的碰撞点都会在碰撞检查报告中一一体现出来，报告中的每个碰撞点都有三维截图显示、管线与管线碰撞位置、发生碰撞管线和设备的名称及其在 BIM 模型中对应的位置。
该项目利用 BIM 技术进行建筑工程中暖通、给排水、电气等专业的管线综合优化，借助云平台碰撞检查后输出的结果，将发现的碰撞点反馈到各专业三维模型中，调整各专业管线三维模型。综合各专业 BIM 模型需要考虑下列因素：各专业的平衡优先级，管线发生冲突时，一般避让原则是“有压管让无压管，小管线让大管线，施工容易的管线避让施工难度大的管线”;电缆桥架不宜摆放在管道下方；综合支架的布置及安装空间；吊顶安装高度等。调整完成后的模型，如图4-4 所示。
4.3 事中质量管理中的应用
4.3.1 施工模拟
（1）节点构造模拟
随着 BIM 技术的不断发展，其可视化程度高及模拟性强的特点给空间造型设计和施工组织设计等提供了强有力的技术支持，从而使得 BIM 技术的应用途径越来越多。工程中相对复杂的节点如果只用二维 CAD 图纸的方式来表达，对施工来说是一种限制，不能和工程实际对接，同时也给后期工程施工方案的规划和选取带来了许多阻碍。通过关键节点 CAD 平面图和利用 BIM 模型的三维可视化图对比，可以发现一个比较简单的节点都要用几个分二维图表现，利用 BIM 技术的话，一个节点用一个三维可视化图就可以清晰表现。
本工程应用 BIM 技术对复杂的施工节点进行三维模拟[35],为此选择了一层具有代表性施工节点（见图 4-5,4-6），通过之前建立的 BIM 模型，将每一个节点、每一根钢筋均进行表达，使得钢筋三维效果直观、可见，便于查看钢筋尺寸和位置，直接指导现场施工，合理安排施工工序，保证节点构造清晰、准确。
（2）施工工艺模拟
该项目利用 BIM 技术进行虚拟施工工艺动画展示，通过对项目管理人员进行培训、指导，确保本项目的管理人员熟悉掌握施工过程中可能会出现的各种施工工艺和施工方法，加深对施工技术的理解，为工程施工质量控制工作打下坚实的基础。
（3）预留洞口定位
该项目利用 BIM 技术先在 Luban soft 的建模软件中对相关的管线进行排布，将排布后的管线模型上传到 Luban BIM works 多专业协同系统中，自动准确定位混凝土墙上的预留洞口（见图 4-7），输出预留洞口报告进而指导施工。
该项目利用 BIM 技术可视化程度高和虚拟性强的特点，把工程施工难点提前反映出来，减少施工过程中的返工现象，提高了施工效率和施工质量；模拟演示施工工艺，进行基于 BIM 模型的技术交底，提升了各个参与方之间协同沟通的效率；模拟工作流程，优化了施工阶段工程质量管理。
4.3.2 现场质量管理
工程质量的数据信息是工程质量的具体表现，同时也是工程质量控制的依据。
由于工程项目建设周期长，设计变更种类繁多，在现场质量管理过程中会产生大量的质量数据信息，按照传统的工作方式，项目管理人员想要随时掌握现场质量控制的动态数据并进行汇总分析是非常困难的。
目前，施工现场工程质量信息的采集主要是先通过现场管理人员手工进行记录，然后再保存到现场的计算机中或者保存为纸质版文件。这种质量数据信息采集与录入的方式会使得质量信息的获取过程变得漫长，造成质量信息汇总分析滞后。由于工程质量信息要进行二次录入，这样极容易降低工程质量信息的可靠性，使得真正可以利用的质量信息数量减少。
因此，在 BIM 技术的支持下，项目管理人员通过手机、ipad 等智能移动终端对工程质量数据信息进行采集，并通过网络将信息实时上传到云平台中，并将信息与之前上传到云平台中的 BIM 模型进行关联，给项目管理人员设置相应的权限，这样既可以保证工程质量信息传递的即时性，又可以避免人为对数据的篡改，确保工程质量信息真实性，图 4-8 为施工现场工程质量信息管理流程。
随着智能移动终端（如手机、ipad）的拍照功能日益强大，该项目现场管理人员可利用智能移动终端上的 iban 软件随时将施工现场的各种质量问题拍下来，标注位置、问题性质等各种属性（见图 4-9），通过无线 WIFI 或者 3G 网络实时上传到云平台中，与 BIM 模型进行关联[36].一旦现场有照片传到 BIM 模型中，可通过Luban BIM 浏览器（Luban BE）及时通知施工现场管理人员，可以随时查看，大大缩短问题反馈时间。通过不断地积累和总结，逐渐形成一个由现场照片组成的直观的数据库，便与现场管理人员对图片信息进行再利用，加强了其对现场质量控制的能力。
该项目除了利用智能移动终端（如手机、ipad）的拍照功能外，还利用视频影像技术和即时扫描技术进行实时记录，现场管理人员（ 如项目经理、质检员、监理工程师、见证人员等） 利用上述技术对混凝土和钢筋等建材的进场使用情况进行拍摄，对质量验收报告和检测报告进行扫描，保证了预拌混凝土从进场前的运输到进场后质量验收、实际浇筑部位和浇筑时的见证取样以及钢筋等主要建材的见证取样等关键环节都留有痕迹，现场管理人员可以通过混凝土进场时间来确定运输时间，通过匀质性、流动度、坍落度进行进场后的混凝土质量验收，从而保证了现场使用的建筑材料、构配件的检测数据以及检测报告是真实有效的，把施工现场质量信息与相关工作人员通过 BIM 技术进行关联，从而明确责任、规范行为，真正提高工程施工过程的质量控制水平。
4.4 事后质量管理中的应用
4.4.1 信息分析
信息的价值不仅仅是信息本身，而是通过对收集到的零散的信息进行分析和总结，为后期决策提供确切的依据。该项目管理人员通过信息处理工具对工程质量从时间维度、空间维度和分部分项维度等进行对比分析，以期提早发现工程质量问题，分析问题产生原因，制定工程质量问题解决方案；通过对以往工程质量信息的的汇总分析，形成工程质量控制的宝贵经验。
该项目利用 BIM 技术将采集到的工程质量验收记录、工程开工报告/报审文件、工程材料/设备/构配件审查文件、设计变更文件、变更信息、抽查、巡视检查、旁站监督记录、工程质量事故处理文件、指令文件、监理工作报告等信息进行归纳和分析，分析工程质量问题产生的原因，并提出防治措施，便于日后学习和借鉴。
该项目利用 BIM 技术，直接提交电子版的质量检验报告和技术文件，审核时直接调用即可，避免了大量纸质文件翻阅和查找的工作，节省了工作时间，提升了工作效率[37].
4.4.2 工程质量信息的获取和共享
长春建设集团股份有限公司通过建立企业质量管理数据库实现信息的共享，通过云端数据库加强质量信息的交流。针对国家、地区、企业和项目不同的要求，建立与之对应的数据库。针对我国不同地区工程项目质量相关的法律法规建立与之对应的工程质量法律法规数据库，将相关地区的工程质量法律法规纳入其中，实现电子化存档，使得企业相关人员和项目管理人员对该地区工程质量标准和规范进行精确快速地查找。此外，工程质量管理经验、工程质量问题以及工程质量问题防治措施的收集是工程质量信息收集的重中之重，项目管理人员通过对以上收集的信息进行归纳总结，建立属于企业自身的工程质量问题数据库、工程质量控制点数据库以及工程质量问题防治措施数据库，用于指导和协助施工过程工程质量控制工作和事前质量控制工作。
4.5 本章小结
BIM 技术在长春万豪东方广场城市综合体 A 区 D 楼酒店工程项目中质量控制成效显著，优化了设计模型，加强了施工过程中工程质量信息的采集和管理，使得施工过程的每一阶段都留有痕迹，丰富了工程质量信息采集的途径，提高了工程施工质量控制水平和效率。通过在实际工程的应用和总结，BIM 技术将推动我国的建筑业信息化水平再上一个台阶，大大提高建筑工程集成化和信息化的程度，加快我国建筑业的工作效率，对管理技术进步和工程质量控制水平提升产生重大影响。
