BIM 技术在深圳前海控股大厦项目施工质量管理中的应用

林 浩，陈 鹏，管 戈（.深圳市前海开发投资控股有限公司， 广东 深圳 5807；.上海建科工程咨询有限公司， 上海 0003）

1 概 况

1.1 项目概况

深圳前海控股大厦项目地块范围包括深圳前海深港现代服务业合作区二单元 02-05-03 至 02-05-08 地块（见图1），项目总建筑面积约 20 万 m2，分为Ⅰ和Ⅱ两个区域。其中：Ⅰ区用地面积约 1.67 万 m2，总建筑面积约 14.6 万m2，为商业用地，设有 1 栋全国首创的嵌入式变电站；Ⅱ区用地面积约 2.25 万 m2，总建筑面积约 5.4 万m2，为公共开放空间，并设有 1 处公交首末站。

图1 项目平面概况

1.2 项目难点

（1）定位高，涉及面广。本项目定位为高端甲级写字楼，在设计中将城市公共绿地及其地下空间、公交首末站、桂湾河公园、周边地块项目纳入统筹考虑中，旨在建造一个生态绿能、智能科技、管理完善、配套丰富的“立体雅趣空间”。如何提升项目档次，塑造优秀的办公品质是本项目的难点。

（2）体量大，场地空间小。本项目总建筑面积约 20 万 m2，工程体量大，工期仅为 609 日历天，施工场地狭小，东西侧均与其他在建项目相邻，南侧围挡紧挨基坑支护。因此，必须有效提升施工管理质量，合理利用有限的平面空间。

（3）专业众多，协调管理难度大。本项目中后期，特别是机电安装和二次装修阶段，幕墙、消防、给排水、电气、通风与空调等专业按计划插入施工，具有多专业平行交叉施工的特点。各专业紧密配合、穿插施工的协调管理质量是本项目管理工作的重难点。

2 传统工程项目质量管理与 BIM 技术的结合点

项目工程实体的质量最终是由施工作业过程决定的，因此，施工质量控制是项目质量控制的重点。笔者主要从工程质量管理的角度浅谈如何利用新方法和新技术提升项目质量管理效率。

2.1 传统工程质量管理的局限

建筑业经过长期发展已经积累了丰富的质量管理经验与方法。但是，工程实践表明，由于实际施工和操作方法的局限，这些管理方法无法完全发挥作用，影响了工程质量管理的工作效率，从而衍生出传统工程质量管理中的一些局限性问题[1]。

2.1.1 施工人员专业技能有限

随着工程难度的日益加大，施工复杂节点难以通过二维图纸表达设计和施工意图，从而增加了施工作业人员对传统的二维图纸读图和理解的难度，在施工过程中不仅造成因对图纸理解错误而导致的施工质量问题和隐患，还大大增加了现场质量管理的难度。

2.1.2 材料管理问题

个别施工单位在工程项目的建设过程中会使用一些不规范的工程材料，而现场监理和建设单位管理人员在材料质量管理环节上因缺乏足够的人力和材料信息管理手段，无法对现场材料进行实时监管，从而导致监管力度不足而出现工程质量问题。

2.1.3 无法预测施工过程问题

在施工过程中，施工工序和施工方案没有经过预判和论证，常常导致工程过程中出现各种施工质量问题，最终在施工过程中不仅增加工程造价和拖延工期，还容易引发现场施工安全事故，从而导致工程质量大打折扣。

2.1.4 各专业工作相互影响

各专业由于在进场施工前没有统一筹划，造成作业过程中各专业工种相互碰撞和干扰。例如：机电各专业单位因进场时间不同而相互“打架”，造成管线布置杂乱无序，降低净高品质，且没有足够的维修空间会直接影响后期物业运维，最终严重影响整体施工质量。

2.2 基于 BIM 的质量管理的优势

通过上述现状可以发现，传统质量管理手段和方法已无法满足现代化工程项目质量管理。BIM 作为工程项目管理信息化的重要手段，大大弥补了传统质量管理的不足，提升了施工质量管理水平。其优势体现在如下几个方面[2]。

2.2.1 优化信息管理

在传统质量管理中，大多采用图纸及其他纸质记录信息，不利于各方参与管理与交流。运用 BIM 质量管理方法则可以实现工程信息简洁表达：对现场施工人员而言，运用 BIM 的可视化，可降低识图难度和缩短识图时间，有利于保证施工质量；对管理人员和业主而言，运用 BIM 的质量管理技术，可以更好地参与现场管理，辅助业主决策，更好地实现质量的动态控制和过程控制。

2.2.2 信息集成管理

为了克服传统材料质量管理的缺陷，本项目应用 BIM 技术可将工程材料、建筑设备、各类配件质量信息录入模型，跟踪记录现场产品是否符合质量要求，全面存储管理信息，构建质量信息记录，便于业主、管理人员及各单位参建方随时查询质量信息和进行质量问题校核，加大管理力度和提升管理效率，有效避免和控制因材料原因而出现的质量问题。

2.2.3 事先模拟推演施工质量控制要点

本项目在每个重要节点实施前，运用 BIM 质量管理技术及方法进行相关优化设计和可靠性论证。具体是在 BIM 模型中加入时间信息，构建四维模型，模拟出施工顺序、编制施工组织方案，准确预测施工过程中可能出现的问题，降低质量风险，避免在施工过程中出现返工，以降低造价和减少工期。

2.2.4 实现各专业协调管理

通过 IPD 集成管理模式协同设计及管理，运用 BIM 质量管理手段和 BIM“可视化、协调性、优化性、模拟性、可出图性”的优势，在计算机中预先进行各专业的全面检测，确定管线间的相对位置关系，提前解决施工过程中存在的“软硬”碰撞问题，提前干预各专业的进场时间及施工顺序，确保各专业工种的工作互不干扰，达到统筹整体施工、确保施工进度和质量的目标。

3 基于 BIM 施工质量管理的技术路线

基于 BIM 的质量管理优势明显，可有效提高工程项目质量控制水平，科学系统地提升工作效率。基于 BIM 施工质量管理的技术路线，包括以下几方面。

3.1 制定 BIM 实施标准

精准的 BIM 模型是做好 BIM 质量管理工作的重要工具。因此，在项目前期定制了本企业的 BIM 战略规划、BIM 管理指南，以及 BIM 模型、质量和交付标准。本企业所有 BIM 项目均按 BIM 模型标准建立统一创建模型，并且在质量管理标准中对模型问题按质量划分等级、制定模型质量检查手段（包括过程检查、自查、审查机制）和 BIM 模型控制流程；最终按 BIM 模型成果质量控制标准提交模型，在模型基本符合要求的基础上进行 BIM 应用，更好地把控 BIM 应用的准确性及质量[3]。

3.2 施工质量具体应用工作流程

3.2.1 确定及测评 BIM 应用点

对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌C型、白色念珠菌、MRSA、MRSP杀灭试验:将制备的菌斜面用氯化钠蛋白胨缓冲液稀释成含菌1×108～5×108 CFU/mL(白色念珠菌为1×107～5×107 CFU/mL)的试验菌液。吸取0.5 mL 试验菌液溶液于消毒剂溶液4.5 mL内,混匀,分别作用1、5、10 min。立即吸取上述菌液混合液0.5 mL,加入4.5 mL中和剂中混匀,作用10 min。吸取1 mL试验菌液和作用后的混合液进行倒板培养,计算消毒前、后菌落数。

各参建单位按照既定的工作任务和目标确定各项施工 BIM 应用点，在施工节点前提前完成 BIM 应用点成果模拟。通过协调会议从工程技术、工程实践的角度，对 BIM 应用成果进行审核与测评，发现不合理之处则进行调整和整改，在施工前各参建方进行确认和施工交底 BIM 应用点成果[4]。

3.2.2 过程调整

在施工过程中，从工程实际出发，对 BIM 应用点等进行论证，在工程实践中检验 BIM 应用点的可行性与科学性，对影响施工质量的 BIM 实施方案及时进行阶段性调整，明确原因及整改时间，确保施工质量在可控范围之内。

3.2.3 总结完善

最后，总结 BIM 应用点并将其与实际施工质量的效果进行对比，评价 BIM 运用和质量控制的情况，找出可调整范围和空间，进一步完善基于 BIM 的质量管理控制总结工作，将最终总结成果资料备份并向业主进行汇报，为后期质量管理工作储备经验。

4 项目施工质量管理具体应用工作

本项目 BIM 工作依据 BIM 实施标准，按照 BIM 应用工作流程，在质量管理方面做了以下具体工作。

4.1 碰撞检测及管线优化

本项目负一层停车场区域在施工阶段由普通停车库变更为 VIP 停车库，顶棚需增加格栅天花的设计，而现场剪力墙和设备管线均已施工。在碰撞模拟中发现，现场靠近剪力墙一侧的电缆桥架与拟建格栅天花发生碰撞。为隐蔽电缆桥架，确保 VIP 车库精装空间品质，各专业将问题汇总后召开 BIM 协调会，运用 BIM 可视化分析已有设备管线的情况，提出优化意见并进行管道优化；最终决定在已施工完毕的剪力墙上增设洞口，调整已有电缆桥架路由，确保电缆桥架隐蔽于格栅天花之内。最后根据 BIM 的“可出图性”特点，将建筑、结构专业预留洞口、预埋构件、各专业设备管线进行准确定位，导出二维图纸辅助现场设备精确安装及施工。方案经过论证后，保证了 VIP 车库精装修的效果与质量。

4.2 净高控制

业主方对楼层重点区域净高提出严格要求，对建筑楼层中大堂、各层电梯厅及公区走道、VIP 车库、地下室城市公共通道重点净高区域需进行净高分析。例如：在地下室坡道入口处，施工图设计汽车入口坡道净高为 2.5 m。虽然满足设计规范要求，但考虑到项目运营期需满足货车送货搬货功能，可能因坡道净高不足导致货车与坡道结构发生碰撞，BIM 团队与设计方进行多次净高专题协调会，配合室内漫游、模型剖切进行结构及管线底标高检查，由最初阶梯状结构坡道优化成斜坡形结构坡道，将净高由 2.5 m 提升至 3.2 m，满足货车通行需求，有利于后期精装修饰面改善的视觉效果。此处问题在施工准备阶段得到了完好解决，避免了后期的大量返工。

4.3 装配式工程标准化质量管理

装配式工程的大量工作在工厂内通过流水线作业来进行，具有模块化设计、工业化设计、批量化生产、整体化安装等优势。项目精装修专业工程以标准化构件居多，为装配式工程创造“天然”条件。在装配式标准化质量管理中，首先根据施工图纸和现场结构，建立与现场尺寸相匹配的 BIM 精装修面材模型；进而运用模型优化深化图纸；再将优化后的成果资料提供给材料加工厂，加工厂根据深化图纸和模型，进行分类管理，编制精装修面材下料清单；最后将厂家、编号、尺寸、材质、楼层位置等有用信息录入二维码。所有面材从下料、加工、运输到现场安装均采用二维码技术进行全程跟踪及质量监控。装配式工程标准化质量管理提高了生产效率，降低了人力成本，节能环保、减少污染，大大提高了工程质量[5]。

4.4 BIM-5D 平台质量管理

本项目施工现场监理人员应用“BIM-5D”平台管理和控制现场施工质量。监理人员在 1 号商业办公楼 17 楼施工现场，发现楼板上层部分钢筋弯钩朝上和水平布置错误操作问题。于是将问题图片及描述上传至移动端“BIM-5D”平台，并且挂接到 BIM 模型平面相应位置，发起分析、处理质量问题流程：指定相关责任人对质量问题限期进行整改形成记录；对质量问题进行全程追踪；确认现场问题整改完毕后，最终在平台将问题闭环。此举提高了监理人员的工作效率，形成高效的“PDCA”管理体制。

4.5 施工动态模拟及施工方案优化

为了寻找最优的施工方案，本项目采用了基于 BIM 技术的四维施工动态模拟，对“土方开挖和内支撑施工”测试比选不同的施工方案并进行优化，使得施工方案更具合理性和科学性。在土方开挖和内支撑施工模拟中整合基坑支护桩与地下室结构，共计发现 34 处结构梁与立柱桩的碰撞冲突，通过 BIM 协调会优化解决了所有碰撞问题，最终土方开挖和内支撑施工较计划完成时间提前了 9 d，在地下室结构施工中避免结构梁与立柱桩的碰撞问题，有效缩短了工期、降低了成本、提高了施工质量。

4.6 三维扫描复查施工质量

在现场架设数个三维扫描仪，扫描站点后得出点云数据，将拼接点云数据在 Scene 软件中进行拼接处理，并通过转换格式导入到 Revit 软件中。上述准备工作完成后，与原设计结构线、BIM 模型和现场点云相比较，以了解各构件平面位置、垂直、角度是否满足要求，实时发现现场土建结构与原设计图纸存在的施工误差；为碰撞检测、曲线优化、模型深化及后期精装修等提供依据。现场实践证明，点云数据与 BIM 模型相对比的误差在 5 mm 范围之内，准确反映了整体混凝土浇筑工程质量与图纸平直度误差情况。

5 项目的应用价值及需要做好的工作

5.1 基于 BIM 的质量管理应用价值

项目质量管理的实践核心是质量控制。BIM 技术在施工过程中的应用，促进了企业质量管理水平的发展，有效解决了质量管理信息的孤岛和断层问题，将项目实际情况与计划作比较，分析质量问题原因，便于各参建方协同解决工程问题，有利于业主正确决策，改变传统的项目质量管理理念，引领建筑信息技术走向更高层次，从而大大提高建筑质量的集成化管理。

5.2 需做好的工作

虽然 BIM 质量管理相较于传统质量管理显现出不同优势，但在以下几个方面仍需要得到改进与思考[6]。

5.2.1 提高 BIM 的资源配置

本项目运用 BIM 工具管理现场质量问题时，也面临着如下现象与问题：软硬件设备配置低，无法运行大型模型；管理人员无法操作运用 BIM 各类软件，技能有待提高；质量管理流程一成不变，与 BIM 质量管理方法不相匹配。这些因素在很大程度上影响了工程质量管理水平，继而失去基于 BIM 的质量管理的初衷，因此本项目从软硬件配置、人员技能、管理流程等角度不断进行调整，以适应基于 BIM 的质量管理手段。

5.2.2 提升对 BIM 的重视程度

个别参建单位虽与业主签定 BIM 相关服务协议，但在执行过程中仍然缺乏重视，数据重复生产且错误率高，主要应用还停留在依靠模型可视化和碰撞检查等比较低级层面的工作；对于模拟应用未按施工现场实际考虑，机械式完成工作内容，因而 BIM 价值的发挥有限。

针对上述情形，应让各参建方提高对 BIM 的重视程度，转变态度与观念，以结果为导向，让 BIM 真正融入到现场质量管理中，最大限度地挖掘 BIM 的作用与价值，其回报将远远大于投入。

5.2.3 提升 BIM 与设备安装及施工工艺的融合度

一方面，BIM 人员因不熟悉现场施工实际情况，对设备安装顺序要求缺乏深入了解，输出的管综成果无操作性，现场安装人员则凭自身经验安装设备，失去 BIM 的指导意义；另一方面，BIM 人员未按施工工艺步骤要求创建施工模型，展示的成果不仅无法准确预测施工节点进度，甚至误导现场作业人员的作业施工要求和顺序，造成质量问题的隐患。

上述情形对施工质量造成严重影响，图纸、模型、现场施工不相一致的情况时有发生。因此，BIM 人员应加强自身技能素质，熟悉设备安装和施工工艺规范及要求，真正将 BIM 与现场设备安装与施工工艺相融合，使制作的成果能切实指导现场准确施工。只有这样，BIM 才能真正体现其在工程项目管理上的应用价值。