BIM技术在建设工程质量管控中的研究与应用

刘磊，范天江，周阳，李新扬

（1重庆市綦江区建筑工程质量监督站，重庆 401420；2巴南区建设工程质量监督站，重庆 400055）

0 引言

随着我国城镇化进程加快，工程数量越来越多，建设规模也越来越大，装配式结构、地下管廊和海绵城市等新兴工程不断出现，建设工程质量监督将面临新的挑战。BIM技术作为一种革命性的新技术，为建筑工程施工及质量监督提供了新思路。本文立足于工程实例，通过在綦江城市交通综合体三标段项目中BIM技术的应用，着力探索如何解决监督力量不足、效率较低、监督手段较为落后等问题，为工程质量监督管控提出了基于BIM技术的新的管控实施方法和手段。BIM技术通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[1]。

1 工程质量监督目前存在的困境

1.1 监督方法和管理手段落后

我国自上世纪80年代起开始实行建设工程质量监督管理制度，历经四十年余的发展，工程质量监督在一定程度上仍沿用传统的“以工程项目为单位、以实体质量检查为主”的监督模式，现阶段的监督方法和管理手段已不能适应新时代的需要[2]，主要体现在以下几个方面：一是经验判断大于理性决策，在监督过程中对质量问题的发现和处置仍以监督人员的主观经验判断为主；二是时效性差，质量问题的发现往往滞后于工程施工过程；三是监督途径不完善，缺乏事前预测和事中控制，往往以事后整改为主。

1.2 质量监督力量不足，监督效率低下

由于工程建设规模发展太快，全国人均工程监督面积已超过20万m2，不少一、二线城市人均工程监督面积甚至已超过100万m2，监督力量明显不足。监督单位无法针对重点工程、困难工程实施差别化监督，未对共性问题进行统计与分析，监督效率较低，例如重庆市綦江区建筑工程监督情况（图1）。

图1 綦江区2015—2017年建筑工程监督情况统计表

1.3 信息化建设各自为政，信息孤岛问题突出

在当前的工程建设中，业主、设计、施工、监理和行政主管等参建各方均从自身质量责任、工作方法和管理流程出发，建立了自己的信息化平台，但各平台标准不统一、数据不互通，导致工程各质量监督体系之间信息不能有效沟通，未充分利用信息资源，降低了质量监督工作的有效性。人证分离、资质挂靠、违法分包等现象的出现，为工程质量埋下了不容忽视的隐患。

1.4 工程资料管理手段落后

工程质量资料建立滞后于实际工程建设，造成工程质量问题不能及时发现与处理，档案资料存储难，后续查阅难。由于项目施工周期长、资料繁多，查找资料过程也较为复杂，工作量非常大。项目档案资料流转无法保证其完整性，项目资料数量较多，流转过程比较复杂，容易遗失。

2 基于BIM技术在实际项目质量监督中的应用

2.1 工程概况

綦江城市交通综合体三标段工程为综合性公共建筑项目，建筑面积134817m2，共9层，高度23.9m，是集各种交通方式为一体的客运综合交通枢纽站工程，也是渝黔高铁綦江站的附属商业中心（图2）。

图2 綦江交通综合体效果图

2.2 BIM新技术在该工程质量管控中的应用

（1）利用BIM技术进行碰撞检查（图3）和设计优化，提前解决可能在施工过程中发现的问题，有利于整个项目质量把控。该项目在BIM碰撞检查中共发现问题108个，参建各方会同工程技术人员对所有碰撞点一一审核，针对云碰撞系统检查出来的碰撞点与设计人员进行沟通，在符合设计和施工要求的前提下进行调整，以充分满足施工要求，提前解决施工难点及预留洞口与预埋套管问题。

图3 碰撞检查

（2）利用VR技术在虚拟系统中查看复杂节点（图4），提高项目关键复杂部位的质量监督管控力。该工程线管布置较为密集，施工难度大。在施工前，利用VR系统的仿真特点，工程管理人员在虚拟系统中可直接查看复杂节点与施工工艺，简化施工交底过程。工程管理人员可以通过VR技术提前了解构件或建筑物完成后的具体情况，尤其是对精装修工程和管线综合工程，可以把实际施工模型输入电脑，直接与现场施工质量进行对比，对所设计的结果进行多方位的观察，并进行动态查看复杂节点，直到最终确定结果，达到建筑工程质量管控的目的。

图4 利用VR技术查看管线综合工程复杂节点

（3）利用BIM云端数据平台分享跟踪信息，提高质量问题的处理效率（图5）。该项目利用BIM5D手机端、云端、电脑端和网页端，现场的质量控制人员在现场巡视过程中及时上传质量问题，生产区工人接到相关问题提醒后，及时进行整改，通过数据共享和集中分析，实现现场质量问题跟踪管理，隐患排查更为具体，落实整改更为及时。项目部已上传31个质量问题、18个安全问题，累计处理48个问题，及时处理率达到98%。

图5 BIM云平台质量问题反馈

2.3 运用BIM技术解决质量监督中的问题

（1）监管部门利用BIM轻量化项目管理平台，能有效改善质量问题的闭合性。通过模型录进质量资料，软件自动完成现场质量分析，针对出现质量问题的地方，及时向施工单位发出通知单，做出跟踪检查警示。待整改完成后，将整改过程补录模型，做到质量控制闭环，该平台为质监站发送整改通知单23份，涉及问题54个，及时提醒质量监督人员跟踪处理上述问题（图6）。监管部门利用移动端BIM云平台达到质量责任追溯的目的。

（2）利用移动端BIM云平台与PC端平台相连接，不仅可以让施工方参与其它各方的沟通，也可以对模型相应质量信息进行查看与修改。通过移动端软件扫描二维码，可以快速在移动端平台中定位相应构件，也可通过资料扫描二维码查看现浇结构的混凝土构件的尺寸、钢筋数量等信息，快速判断是否符合设计要求，免去携带图纸的不便。

图6 BIM云平台质量安全问题汇总分析

3 BIM技术在建设工程质量监督中的作用

3.1 合理配置监督资源，实现差别化监管

利用 BIM整合物联网、云计算、大数据等互联网技术，建立覆盖工程质量和施工技术关键要素的信息平台，广泛、自动、实时采集各关键要素真实数据，并上传、汇总、分析、评价，及时判断并预警质量偏差，以促进建设主管部门最大限度节约监督人力资源。对不同地区和不同类型的工程项目，针对其各种共性问题与个性问题，展开差异化监督，全面提高工程监督效能。

3.2 协同化监督，整合资源，提高效率

基于模型、资料、信息共享，实现信息流与业务流相整合，形成质量管理的BIM流程的监督体系。建立基于BIM的建筑工程质量监督信息平台，实现监督信息资源集中管理，排除信息共享和流程互通的障碍，有效遏制“业务割据”和“信息孤岛”带来的监督风险，创造协同管理的条件[3]，达到全面提升监督工作质量和提高监督人员工作效率的效果。

3.3 实现建设工程全生命周期精细化质量管理

基于 BIM技术的可视化、模拟性、协调性、可出图性和优化性等特点，实现质量控制三维动态模拟和交底，包括数字模拟、方案模拟、节点模拟、进度模拟；利用BIM技术实现钢结构、幕墙、节点、机电管线的深化设计，从设计源头控制质量，避免质量整改；通过 BIM技术，将工艺工法的演示视频、操作标准和质量规范植入构件的二维码，实现事前提醒、事中对比、事后统计与整改等质量预测和保证措施；通过对各复杂专项方案的模拟、论证与交底，优化方案措施，以确保工程质量；利用手机端、网页端和电脑端为媒介，将各相关质量责任人联系到一起。按照记录、发布、整改、验收的工作流程，形成质量管理闭合圈，提高现场质量管理的及时性和有效性。

3.4 建立数字档案馆，实现工程全生命周期质量责任追溯

将工程设计、施工、运维信息录入BIM模型，实现施工全过程的资料规划、收集、复核、抽检、验收等数字化记录。以“数字化档案馆”为基础，进行建筑全生命周期资料管理，减少重复劳动，节省存储空间，方便后续查阅和流转。

4 基于BIM的质量监督管控实施的政策建议

4.1 开发基于BIM技术下的质量管控云平台

由政府主导开发适应建筑工程质量监管的BIM云平台，该平台应能实现对工程实体质量和工程责任主体单位的质量行为信息进行采集，实现工程竣工验收备案、建筑责任主体信息共享，保障数据准确、可追溯性，逐步做到工程质量监督水平的提高[4]。在目前基于相关BIM软件解决质量记录、对比、分析、整改等基础上，继续加强基于模型的质量管控功能，包括在建立模型时质量参数植入、构件质检数据回传对比、现场模型扫描，对比分析参数和标高偏差等质量信息。

4.2 政府应建立组织保障系统

政府相关部门应加大政策对BIM技术进行推广，制订合理的BIM技术推广计划，对BIM技术应用情况进行指导。及时组织相关专家研究解决BIM技术应用过程中出现的问题。对承担BIM技术试点示范工程的相关单位进行BIM技术能力指导，并对其进行考核，将考核不合格的单位及时进行公布[5]。

4.3 转变质量监管模式

利用BIM技术建立施工阶段的信息模型，与设计模型和内置标准规范进行比对，最终判定工程施工质量是否符合设计及规范要求；施工过程中利用BIM技术将各个环节质量行为信息纳入施工数值模型中，实现数值模型+行为模型的复合模型，从而实现责任在全寿命周期内的可追溯性。

5 结论

随着信息化时代的到来，建筑工程质量监督通过BIM技术实现的数字化、协同化、差异化监督，可以有效解决现阶段建筑工程质量监督中效率低、手段落后及监督力量不足等问题，真正实现建筑工程全寿命周期的信息精细化建设以及施工精细化管理，提高建筑业信息化水平，促进建筑业持续健康发展，为倡导的智慧城市建设创造基础条件，为富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化建设添砖加瓦。