蘇展

我國建筑行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展促使傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑施工模式逐漸向著預制構(gòu)件生產(chǎn)和裝配施工方向轉(zhuǎn)變。建筑工程施工方式產(chǎn)生根源性的變革，必須要對裝配式建筑工程施工過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題進行有效控制。本文以BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)聯(lián)合下的裝配式建筑全過程質(zhì)量管理作為研究內(nèi)容，簡單分析BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，針對裝配式建筑在設(shè)計和施工階段頻繁暴露出的問題，就BIM+物聯(lián)網(wǎng)在構(gòu)件的設(shè)計、生產(chǎn)、運輸以及施工等各個階段的管理工作要點進行了分析。

與傳統(tǒng)的工程構(gòu)件現(xiàn)場澆筑生產(chǎn)方式相比，裝配式建筑可以由工廠生產(chǎn)工程施工指定的各種預制構(gòu)件，意味著裝配式建筑在構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量、施工速度等方面都有著明顯的優(yōu)勢。裝配式建筑的出現(xiàn)和發(fā)展使得建筑行業(yè)施工方式從傳統(tǒng)的濕作業(yè)逐漸向著干作業(yè)方向發(fā)展。在施工方法上出現(xiàn)的根源性轉(zhuǎn)變要求相關(guān)企業(yè)必須要革新有關(guān)建筑構(gòu)件的設(shè)計、生產(chǎn)、運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)，進一步提高施工管理工作水平。在住建部出臺的有關(guān)建筑行業(yè)信息化發(fā)展的相關(guān)文件中明確提出，可以將 BIM技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到裝配式建筑的全生命周期管理工作中，確保參與工程建設(shè)的各方能夠?qū)芾砉ぷ鞑粩噙M行協(xié)調(diào)，進一步強化裝配式建筑生命周期的質(zhì)量管理工作水平。在這種背景下，本文通過分析BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝配式建筑工程全過程質(zhì)量管理工作要點，為后續(xù)裝配式建筑工程的質(zhì)量管理工作現(xiàn)代化、智能化發(fā)展提供參考。

一、BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

1. BIM技術(shù)

BIM技術(shù)實際上就是現(xiàn)代建筑行業(yè)慣用的模型建造技術(shù)，需要以現(xiàn)場調(diào)查的各項工程項目信息作為出發(fā)點，建立三維的建筑工程模型，可以在建筑工程項目施工的整個生命周期中廣泛應(yīng)用，并且可以將各項建筑工程信息進行集成處理，全面克服傳統(tǒng)現(xiàn)場構(gòu)件澆筑生產(chǎn)方法的缺陷和弊端。與傳統(tǒng)的施工模式相比，BIM技術(shù)可以通過各項工程數(shù)據(jù)的搜集建立有關(guān)工程的三維模型，確保相關(guān)人員能夠?qū)ㄖこ痰娜繀^(qū)域及施工信息進行全方位分析。此外，在我國建筑行業(yè)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的過程中，有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)、機電、內(nèi)部裝修等各個專業(yè)都可以借用BIM技術(shù)進行不同施工專業(yè)之間的數(shù)據(jù)有效溝通和交流，確保各個環(huán)節(jié)的施工工作能夠得到有效協(xié)調(diào)，在規(guī)定的施工周期內(nèi)保質(zhì)保量完成工程建設(shè)。

2. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

以目前我國物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展來看，物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)，也就是人們最為熟悉的RFID技術(shù)發(fā)展相對較為成熟，這項技術(shù)在應(yīng)用的過程中需要將芯片放置到需要識別的對象內(nèi)部，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)關(guān)聯(lián)芯片以及識別的具體對象，借此收集、處理與識別對象相關(guān)的數(shù)據(jù)、信息。一般而言，物聯(lián)網(wǎng)的射頻識別系統(tǒng)具體可以分為電子標簽、讀寫器、微型天線和信息處理系統(tǒng)四個組成部分。電子標簽是一個包括芯片和耦合元件形成的編碼唯一特征明顯的信號發(fā)送器，可以在識別對象的表面和內(nèi)部區(qū)域植入，對各種識別對象的信息進行實時收集、儲存。讀寫器則可以借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和芯片進行連接、通信，確保相關(guān)的數(shù)據(jù)信息能夠在讀取之后第一時間傳輸?shù)巾攲討?yīng)用系統(tǒng)中。微型天線一般分布在電子標簽內(nèi)部，主要是負責將識別對象的信息進行發(fā)射。最終的信息處理系統(tǒng)是以各個行業(yè)的具體需求作為出發(fā)點形成的集成信息管理應(yīng)用軟件。

考慮到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)涉及的范圍相對廣闊，通常可以分為感知、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用三個層次結(jié)構(gòu)，具體組成如圖1所示。感知層主要是負責對各項識別對象的數(shù)據(jù)和信息進行搜集，一般包括了無線傳感器、攝像機和設(shè)備識別技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)層主要是將感知層收集而來的各項數(shù)據(jù)和信息經(jīng)過初步處理后傳輸，具體又可以分為WiFi和藍牙兩種技術(shù)。應(yīng)用層則是包括了各個行業(yè)建立的適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的應(yīng)用系統(tǒng)，一般需要將行業(yè)之間的各種數(shù)據(jù)進行歸并處理，從而形成符合行業(yè)的發(fā)展需求的個性化技術(shù)應(yīng)用解決方案。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)組成

二、裝配式建筑在設(shè)計和施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題分析

1. 設(shè)計問題

從裝配式建筑構(gòu)件的生產(chǎn)看來，構(gòu)件類型的設(shè)計以及設(shè)計模具的類型都會對生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)形成的構(gòu)件生產(chǎn)方案產(chǎn)生一定程度的影響。如果構(gòu)件的類型和模具的類型數(shù)量相對較多，一般都會拉低整個構(gòu)件的生產(chǎn)效率，同時構(gòu)件原有的流水線生產(chǎn)優(yōu)勢也會遭到削弱。此外，如果施工方對于鋼筋的控制和預埋件的預留等多方面的情況考慮不夠全面，同樣會對構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生影響，導致后續(xù)的裝配式工程構(gòu)件生產(chǎn)、裝配環(huán)節(jié)將會出現(xiàn)工期延誤的問題。

如果參與裝配式建筑工程生產(chǎn)以及施工的其他主體并未在設(shè)計環(huán)節(jié)進行深入探討，將會使得構(gòu)件的尺寸、重量和運輸車輛型號出現(xiàn)不匹配的問題，不僅會明顯拉低裝配式建筑構(gòu)件的運輸效率，同時運輸車輛的使用率以及裝配式構(gòu)件裝卸過程中的構(gòu)件破損率也會受到影響。

如若設(shè)計人員在設(shè)計工作中尚未綜合考慮滿足裝配施工的各項條件，再加之裝配式施工現(xiàn)場空間有限，且作業(yè)難度相對較高，對于裝配式構(gòu)件的尺寸也存在著一定的要求，起吊設(shè)備這類適用機械的承載能力相對有限，如果構(gòu)件的質(zhì)量明顯超過了起吊設(shè)備的承載能力，吊裝環(huán)節(jié)必然會出現(xiàn)質(zhì)量問題。

2. 施工問題

在之前裝配式構(gòu)件工廠流水線生產(chǎn)中，生產(chǎn)人員通常是以設(shè)計圖紙為基礎(chǔ)進行鋼筋下料、鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)等環(huán)節(jié)，在生產(chǎn)工人的專業(yè)水平參差不齊的情況下，整個生產(chǎn)質(zhì)量無法得到有效的管控。在裝配式構(gòu)件生產(chǎn)中，各種信息都是由現(xiàn)場人員在紙質(zhì)文件上填寫產(chǎn)品生產(chǎn)的信息，各項信息也都是在事后進行統(tǒng)計。在這種情況下，加工廠的生產(chǎn)和庫存信息都處于一種封閉狀態(tài)，參與裝配式建筑工程建設(shè)的其他主體無法了解構(gòu)件的具體生產(chǎn)狀況，導致參與工程建設(shè)的各方主體的信息獲取呈現(xiàn)出明顯的滯后性。

此外，負責運輸裝配式建筑構(gòu)件的主體如果不夠了解構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)和裝配施工企業(yè)的具體進度，在運輸計劃制定的過程中，運輸計劃和生產(chǎn)裝備計劃不協(xié)調(diào)問題的發(fā)生概率則會明顯提升。運輸方在選擇運輸車輛和裝配式構(gòu)件裝卸方案時，因為對裝配式構(gòu)件的信息了解不夠全面，導致運輸空間的使用以及運輸車輛內(nèi)部空間的利用率相對較低，一旦參與工程建設(shè)的主體工作計劃出現(xiàn)變化，因為缺乏對裝配式構(gòu)件的追蹤管理，計劃調(diào)整的難度會進一步增加。

三、基于BIM+物聯(lián)網(wǎng)的裝配式建筑全過程管理對策

1. 構(gòu)件設(shè)計階段的管理

以目前裝配式混凝土建筑工程的施工建設(shè)來看，設(shè)計階段具體可以分為方案設(shè)計、初步設(shè)計、施工圖設(shè)計和深化設(shè)計等多個層面。預制構(gòu)件的設(shè)計質(zhì)量是整個設(shè)計階段的核心因素，并且與傳統(tǒng)的建筑工程設(shè)計階段存在著較大的區(qū)別。對于裝配式混凝土建筑工程設(shè)計階段而言，其質(zhì)量管理工作需要借助BIM技術(shù)建立工程的具體模型，配合建筑、機電、管線等專業(yè)工程模型的全方位碰撞檢查，及時修正其中的各種問題。同時，相關(guān)單位需要利用BIM技術(shù)進行前期的施工圖紙管線碰撞檢查，將管線存在的碰撞問題重點解決，合理的確定預留孔洞在建筑工程中的分布位置及其尺寸。有關(guān)裝配式建筑工程的設(shè)計階段也是BIM+物聯(lián)網(wǎng)信息平臺建立的關(guān)鍵階段，是整個裝配式建筑工程全過程質(zhì)量控制的起始環(huán)節(jié)，需要在BIM設(shè)計圖紙上對于重點構(gòu)件進行射頻標識RFID標簽的標記，以此為后續(xù)施工和管理工作環(huán)節(jié)奠定基礎(chǔ)。

2. 構(gòu)件生產(chǎn)階段的管理

目前用于裝配式建筑工程施工的各項預制構(gòu)件都已經(jīng)實行了全過程流水線的生產(chǎn)。生產(chǎn)階段實施的質(zhì)量控制工作主要是需要對預制構(gòu)件的生產(chǎn)進度進行管理，如果構(gòu)件的生產(chǎn)精度無法滿足工程建設(shè)的要求，后續(xù)的吊裝裝配施工質(zhì)量將會受到直接影響。在預制構(gòu)件生產(chǎn)階段的質(zhì)量管理工作需要相關(guān)人員以BIM建筑工程模型作為出發(fā)點，對于設(shè)計圖紙進行深化，確保預制構(gòu)件的尺寸、孔洞的位置等方面都能夠得到合理管控。簡單而言，相關(guān)人員需要利用RFID標簽提取有關(guān)預制構(gòu)件的各項數(shù)據(jù)，借此建立完善的數(shù)據(jù)信息庫，對預制構(gòu)件的生產(chǎn)進度數(shù)據(jù)進行追溯管控，并且這些數(shù)據(jù)質(zhì)量信息也需要在BIM信息平臺中進行共享。此外，管理人員也可以借助BIM技術(shù)統(tǒng)一有關(guān)構(gòu)件的生產(chǎn)、加工、裝車運輸和現(xiàn)場吊裝工作計劃，以此避免因為構(gòu)件尚未完成加工或者是裝車順序失誤對后續(xù)的施工進度和質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3. 構(gòu)件運輸階段的管理

在完成裝配式建筑建設(shè)所需的各項預制構(gòu)件生產(chǎn)工作之后，運輸階段的質(zhì)量管控主要是需要維護在運輸過程中預制構(gòu)件的質(zhì)量指標始終滿足工程建設(shè)的要求，預防混凝土構(gòu)件的裂紋和鋼筋損壞的問題的發(fā)生。管理人員可以利用之前在混凝土構(gòu)件和預留鋼筋中設(shè)置的RFID標簽對其運輸質(zhì)量進行跟蹤管理，以此避免運輸過程中因為管理工作實施不到位帶來的構(gòu)件質(zhì)量問題。在貨物出廠之前，需要生產(chǎn)廠家的質(zhì)量檢驗人員進行全方位檢驗，并且在確認其數(shù)據(jù)質(zhì)量之后，由施工現(xiàn)場的相關(guān)人員進行進場檢驗，并與數(shù)據(jù)庫的各項數(shù)據(jù)綜合進行對比，及時發(fā)現(xiàn)并解決存在的構(gòu)件質(zhì)量問題。

4. 構(gòu)件施工階段的管理

BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所形成的裝配式建筑全過程質(zhì)量管理控制工作，在進入施工階段之后，需要從預制構(gòu)件的進場、吊裝、試安裝等環(huán)節(jié)實施全面管控工作。預制構(gòu)件在從生產(chǎn)廠家運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場之后，現(xiàn)場管理需要針對預制構(gòu)件的外觀質(zhì)量、產(chǎn)品合格證和質(zhì)量檢驗報告等資料進行全方位的核驗，并利用BIM信息共享平臺和產(chǎn)品出廠前的RFID標簽信息進行比對，發(fā)掘在運輸過程中出現(xiàn)的各種構(gòu)件質(zhì)量問題。在經(jīng)過檢驗完全合格之后，可以將其存儲在之前預留的堆放場地。在進行構(gòu)件吊裝之前，需要相關(guān)施工人員嚴格遵循單位制定的吊裝工程施工規(guī)范，避免因為吊裝施工操作不規(guī)范帶來的構(gòu)件裂紋或者是碰撞問題。相關(guān)人員需要利用BIM技術(shù)在正式吊裝之前進行預制構(gòu)件的試安裝，針對預制構(gòu)件安裝后的拼裝位置、拼裝節(jié)點、結(jié)構(gòu)構(gòu)造形式等內(nèi)容進行進一步的審核，避免在吊裝施工過程中出現(xiàn)的構(gòu)件沖突問題。為了保障吊裝施工過程中相關(guān)人員的技術(shù)操作符合規(guī)范文件的要求，管理人員可以利用BMI可視化技術(shù)進行技術(shù)交底工作，利用BIM5D技術(shù)進行工程的施工模擬，合理控制各種施工的關(guān)鍵節(jié)點和隱蔽的質(zhì)量缺陷，事先制定出完善的工程解決方案。在進入構(gòu)件安裝的混凝土澆筑、灌漿和安裝施工之后，可以利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器進行實時監(jiān)控，并且最終的構(gòu)件施工結(jié)果需要以工程的預期結(jié)果進行比對，保障各構(gòu)件的施工質(zhì)量可以符合既定的要求。

四、總結(jié)

總而言之，基于BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的裝配式建筑全過程質(zhì)量管理是后續(xù)我國裝配式建筑工程行業(yè)發(fā)展的主要方向，可以利用BIM技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)質(zhì)量管理工作的全過程、智能化發(fā)展?；贐IM技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的全過程質(zhì)量管理工作可以覆蓋裝配式建筑工程預制構(gòu)件的設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、施工等多個環(huán)節(jié)，從源頭上保障構(gòu)件質(zhì)量貼合工程建設(shè)的要求。在今后我國裝配式建筑工程全過程質(zhì)量管理工作持續(xù)發(fā)展完善的過程中，各單位都需要建立利用BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息化管理平臺，并規(guī)定各管理人員的具體工作職責，配合施工技術(shù)和管理人員培訓工作的不斷強化，確保相關(guān)人員能夠合理地掌握BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用要點，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)信息的實時收集、監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)在工程施工建設(shè)過程中出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題，提高裝配式建筑工程的施工效率以及質(zhì)量。