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［摘要］為解決特長隧道工程在多變的地下環境中，質量問題隱蔽性強、數據信息零碎分散的管理難點，提出基于BIM技術的特長隧道工程質量管理方法，重點討論質量安全問題評估標識、進度控制及相關信息的協同管理和跨平臺等基于BIM技術的隧道質量管理架構。以黑山南北高速公路項目為例，其施工難度、施工安全和后期運營風險均較大，通過基于BIM技術的質量安全管理方法，進行實際工程的應用分析，討論該方法的可行性及可改進的方向。

［關鍵詞］隧道;高速公路;建筑信息模型;信息化;管理;施工技術

0引言

建筑施工存在體量大、周期長、人員復雜及材料繁多的特點，使質量安全管理存在諸多挑戰。尤其是基于紙質圖表人工審查的傳統管理模式下，管理效率難以保障。此外，特長隧道工程具有隱蔽性、竣工后易發生質量缺陷，修復難度大、成本高等特點［1］。因此，特長隧道工程的施工質量管理不容忽視，需特別重視信息的時效性和準確性。BIM技術經過多年發展，已被視為建筑工程全生命周期可視化和協同管理的重要信息工具，可有效提高生產效率，支持建筑工程的進度、安全、成本和質量管理。建筑信息模型包含所有的建筑構件信息，如幾何數據、空間關系、屬性和邏輯關系等［2］。BIM技術還可用于集成和管理建筑項目，包括從設計到運維的整個生命周期中產生的信息，并可應用于各階段［3］。因此，本文將研究基于BIM特長隧道工程的跨平臺質量安全信息整合和動態施工質量安全管理。建立基于質量安全模型的信息管理架構，重點解決隧道工程質量安全問題的評估標識、進度控制、協同管理和信息。

1國內外研究現狀

施工管理存在不確定性、復雜性及項目環境的多變性，因而，整個施工階段中應嚴格檢查和控制工程質量［4］。相關文獻研究中提到，當前主要有3個因素造成建筑施工質量管理的難度較大。首先，各施工工藝的質量控制標準分散在不同國家、工業和地方的施工質量規范中。這些規范間的交叉引用較常見，使規范間形成錯綜復雜的依賴關系［5］。如噴射灌漿中，有超過3個規范提及對尺寸、形狀和機械性能的要求。其次很難確定質量安全問題的責任歸屬，因為項目參與者眾多，關系復雜。最后，質量控制的焦點往往在最終呈現上，對施工過程中的質量控制關注較少。這些問題極大增加了施工管理難度，使潛在的質量隱患被深埋在質量管理體系中，可能為運維階段的建筑使用帶來問題。還有一些研究者探索使用信息技術輔助質量安全管理，以構建基于網絡的質量管理系統，從而實現有效的信息共享［6］，并在施工階段采取糾正措施，以控制發生質量安全問題。然而，這些研究未能充分考慮質量管理中的3個主要因素:產品、組織和過程。由于設計變更和進度調整在整個施工過程中時有出現，因而本研究將根據空間數據和時間數據動態調整質量控制計劃，同時協調管理項目參與人員，明確質量安全責任。相關研究表明，BIM4D技術的應用不僅有助于制定時間表，估計、跟蹤和管理現場物流，還能在施工過程中完善質量評估，通過改變項目參與者相互作用的方式優化質量控制過程［7］。研究人員認為BIM有助于提高項目質量安全管理效率，未來更多的項目會將BIM信息從設計階段傳遞到建筑行業。然而，如何使用BIM技術提高質量安全管理尚缺乏權威指導。鑒于此，本文提出一種基于BIM4D的特長隧道施工質量管理應用方案，具體包含以下特點:①質量問題的評估標識BIM是一種參數化建模手段，可以提供構件三維視圖和屬性信息的特征交互［8］，使每個建筑產品的相關數據用于質量安全問題的評估管理，而不是人工檢查個別圖紙和施工流程;②質量問題的進度控制在BIM應用程序中可連續查看施工進度中每個活動的完成百分比，完成一個任務后，在下個任務開始前進行動態質量檢查規劃，使質量檢查過程符合施工過程，用信息化的方法實現質量安全問題的進度管控;③質量安全問題的協同管理利用BIM技術整合建設項目中使用的各類人、材、機信息［9］，統籌管理，更高效地協作改進，避免跨部門跨組織的影響;④質量安全問題的信息結合移動網絡通信技術，實現質量安全問題在計算機端、移動端、Web端等多終端的跨平臺信息，保證信息的準確性和一致性，進而實現質量安全問題的動態決策，使相關問題在第一時間得到有效解決。

2基于BIM的隧道質量管理架構

質量安全管理模型應全面反映質量安全管理中的所有質量控制標準、過程和組織間的關系及相互作用，并兼容多媒體數據(工程圖紙、照片和視頻)，以實現跨平臺呈現質量安全相關信息。基于BIM的施工質量安全管理流程如下:首先根據BIM4D結構的施工進度，選擇合適的質量檢驗批進行質量安全評估，然后綜合BIM模型設計信息和實際施工信息的分析評估結果，標識質量安全問題，并根據分析結果反作用于BIM模型，調整進度計劃，同時完成跨平臺的信息，待質量安全問題處理完成后，進入下個施工段重復上述管理流程。

2.1質量安全問題的評估標識

在模型中集成進度信息，建筑產品的狀態被定義為:在施工前或施工后進行檢查，在BIM模型中使用圖釘對存在質量安全問題的構件進行定位標識。與該檢驗批次相關的管理人員，可在三維可視化模型中審閱相關質量信息。此外質量圖釘中包含相關多媒體數據，如圖紙、照片、文字及音視頻等，可描述質量安全問題，實現質量信息的準確表達和精細管理。在實際隧道工程中，可按工區工點或資料分類建立不同層級的質量資料管理目錄，上傳和共享質量資料，質量資料具體至某個圖釘，通過質量資料目錄管理或點擊圖釘查詢該構件關聯的質量問題。相關評估按嚴重程度分為一般、嚴重、重大、特大;按專業分為測量、開挖、鋼筋、混凝土等。其中嚴重程度使用顏色區分，重大及特大問題的標識更突出。

2.2質量安全問題的進度控制

為實現基于BIM的質量安全管理過程，使檢查計劃能隨實際施工過程動態安排和調整，質量安全檢驗信息應集成3D模型。此外，將開始和結束時間附加到每個施工活動，可按時間順序呈現模擬的施工過程。建筑活動被定義為順序的開始和結束時間。掘進作為隧道施工的關鍵技術，其施工組織的好壞直接影響施工進度和質量安全。通過統計分析各子工序的數據，判斷某段時間節點內的施工組織情況，甚至整個隧道項目的施工實施情況，為質量待檢驗批的選取確定提供依據，因為未經檢查的產品可以被系統識別，以免施工現場出現疏忽。施工過程控制中，按順序確定檢驗標準。然后，根據施工期各控制項目的進度，預測分析質量驗收時間。對需要整改的質量安全問題，如涉及進度計劃變更，將利用質量安全檢驗信息集成BIM4D，實現進度計劃的動態調整。此外，將開始和結束時間附加到每個施工活動中，可實現施工過程模擬，進而部署質量安全問題的預防工作。

2.3質量安全問題的協同管理

BIM平臺客戶端中，可結合各施工進度節點，對施工單位的各參建人員進行任務分配，明確各施工組織質量安全職責，實現信息的協同管理。主要通過在項目的每個施工進度節點中添加人、材、機的數量、配置等相關信息，并使用移動網絡發送給進度填報人員，進度填報人員根據接收到的任務工單檢驗質量安全問題。相關管理要點如下。1)派工單流程派工單可根據動態進度與計劃自動生成，也可通過平臺手動生成，然后由操作人員指派流程負責人，勾選材料、機械和班組，流程自動推送到負責人的移動端。負責人在施工前，應進行人、材、機的質量安全檢驗，填報質量安全情況，協助管理。2)派工單與人員管理只有派工單勾選的負責人和班組有權限進入施工場地范圍，后期可配合閘機、定位芯片技術實現現場控制。權限管理和現場控制可為質量問題責任追查和現場安全動態保障提供技術支持。3)派工單與材料管理派工單根據模型工程量自動生成材料用量清單，派工單中材料與數據庫的材料相掛接，通過對比實際材料使用量與材料出入庫單據中的量，可有效控制材料的不必要損耗，確保材料安全可靠。4)施工備注推送派工單時，可以圖片、文字、語音、視頻等形式將質量交底、安全交底等文件推送給負責人和班組;同時，負責人填報完成情況時，也可及時反映實際工程遇到的質量安全問題等。利用BIM信息集成特點，實現質量安全信息的協同管理，可提高施工質量安全管理效率，使人員責任明晰、材料利用高效、技術交底便捷、施工安全可靠。

2.4質量安全問題的信息

為提高信息管理和效率，質量安全問題應實現移動端、PC端及網頁端等在內的跨平臺信息。使用統一的數據庫和BIM模型，保證質量安全信息的準確性和一致性。1)移動端的信息上傳和可保證現場質量檢查人員或現場技術人員及時發現和確認質量問題，更新記錄，推送給相關責任人及領導進行問題告知和處理。此外，可及時獲取當前質量安全問題，便于質量檢查人員或現場技術人員在整改后進行復查和審核。2)網頁端可對移動端上傳的質量問題進行查看、編輯、處理、刪除等操作，對質量問題形成的列表進行備查。同時，網頁端也可發起質量審批流程。3)桌面端可在手機填報質量問題時，定位注明問題發生的里程樁號，在CS端模型上對應樁號會自動添加圖釘，集成相關的問題描述及音視頻信息。基于BIM模型的跨平臺、多媒體集成信息模式，有助于實現質量安全問題的高效傳達、準確定位、實時處理、多方協調的管控體系，提高質量安全信息的傳遞效率。

3工程案例應用探究

3.1工程概述

黑山南北高速公路項目地處黑山共和國首都Podgoric以北的山區，起點為Smokovac(黑山首都北部)，終點為Matesevo，地形條件極復雜。路線經過地段總體為高中山，海拔高差巨大，項目起點處海拔幾十米，中部海拔1200多m。地貌上主要跨越高中山峽谷區和中山區2個地貌單元。Smokovac-Matesevo段公路起于波德戈里察北部的Smokovac，止于Matesevo，路線全長40.871km。擬建公路采用高速公路標準，設計速度100km/h，大部分為雙向4車道斷面，局部路段采用雙向6車道斷面(設計速度80km/h)。雙向4車道半幅標準斷面總寬度9.62m(后9km路基及部分橋梁為12.32m)，雙向6車道半幅標準斷面總寬度13.12m。其中Kosman隧道左線長2671m，右線長2546m，位于復理石地區，圍巖等級4～5級，施工難度、施工安全和后期運營風險都較大。

3.2基于BIM的質量安全管理方法應用

應用基于BIM的黑山南北高速公路項目施工質量安全管理時，首先錄入項目的組織架構，每個項目人員配備獨立的ID號，按照管理類型和工種劃分，以施工班組為子單元進行歸結，以便對應掛接派工單和質量安全管理功能。隨后導入材料和設備清單及表單模板。其中材料設備的信息數據庫包含所屬倉庫、材料名稱、規格、累計收料量、累計發料量、累計報損量、累計報益量、累計移入量、累計移出量、理論庫存量等，同時根據施工計劃設置材料預警閾值，顯示材料報警狀態。表單模板包括收料單、發料單、盤點表、庫存報損報溢單及移庫單，實現統一表單格式管理。質量安全信息的評估實現跨平臺的協同管理和，移動端主要用于上傳和共享服務施工現場的質量安全數據，PC桌面端重點考察質量安全信息與BIM數據的協同分析，包括不同層級的質量資料管理目錄、圖釘生成和質量安全問題描述記錄，及施工進度的動態調整和質量檢驗批的自動生成。網頁端可對相關質量安全問題進行快速查看、編輯、處理、刪除等操作，同時，也可發起質量檢驗流程。此外，將監控視頻系統連接至施工協同平臺，設置監控視頻位置，實時傳輸該位置現場施工環境。數據融合過程中，以監測點結構為主體，分別關聯BIM模型信息和監測數據。根據動態上傳的監測信息，及時關注可能存在的質量安全問題隱患，并記錄相關問題的整改情況。

4結語

本文所提出的特長隧道項目施工質量流程有助于挖掘BIM在建筑質量管理中的潛在應用;具體探討基于BIM質量安全問題的評估標識、質量安全問題的進度控制、施工組織信息的協同管理及跨平臺信息的相關技術;同時為項目參與者更好地理解質量安全管理模式，通過可視化模型更有效地協作提供相關案例應用分析，作為具體參考。本文提出的特長隧道施工質量安全管理架構主要創新點在于:利用BIM技術作為信息集成手段，保證項目信息的一致性，有助于質量安全問題的綜合評估、實現施工進度與質量安全管理的動態關聯，進一步實現動態質量檢查和虛擬化分析的實施應用。此外，跨平臺、跨組織的質量安全信息集成和，方便項目各參與方協同工作，有助于實現質量安全問題的高效傳達、準確定位、實時處理、多方協調管控，提高質量安全信息的傳遞效率和準確率。從工程案例的應用中可以看出，基于BIM的施工質量管理可以部分符合實際需求。由于數據的一致性，將BIM技術應用于質量管理并通過構建過程的虛擬化充分利用施工信息是可行的，可實現過程信息人員組織信息和產品信息的動態交互，但相關問題的標識依然需要人工檢查，未來可綜合人工智能、模式識別等相關技術，實現相關質量安全問題的智能識別分析。

作者:汪淼 鄧海峰 李丁 肖亞奇 單位:中國路橋工程有限責任公司 北京云建信科技有限公司 清華大學