BIM技术在移动式防洪墙施工质量控制中的应用

陈 钊 赵梦玲

(贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002)

移动式防洪墙是一种适用于城市防洪堤加高扩建和提高防洪标准的新型建筑物，通过安装可拆卸的铝合金墙体达到抵御洪水的目的。为防止移动式防洪墙使用过程中发生故障，质量控制变得越来越重要。目前，常应用的移动式防洪墙施工质量控制方法主要有基于PDCA循环和基于神经网络两种方法。基于PDCA循环的移动式防洪墙施工质量控制方法主要包含以下四个方面：ⓐP体系——施工前准备阶段质量控制；ⓑD体系——园林施工过程中质量控制；ⓒC体系——验收阶段的质量控制；ⓓA体系——质量总结、修正体系。基于神经网络的移动式防洪墙施工质量控制方法是利用神经网络强大的自学能力收集施工资料，并对这些资料进行训练，根据训练结果得出质量控制点的权重排序，进而对关键点进行控制。这两种方法都有明确的控制内容，但均存在控制效果差的问题，为此设计一种基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法。BIM为一种建筑信息模型，是由充足信息构成以支持新产品开发管理，并可由计算机应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型。该模型的核心是通过建立虚拟建筑工程三维模型，利用数字化技术，提供与实际工况一致的工程信息库。该信息库中不仅包含建筑物的几何信息、专业属性及状态信息，还包含非构建对象的状态信息。因此，将BIM技术应用到移动式防洪墙施工质量控制中，可提高工作效率、节省资源，实时控制移动式防洪墙的施工质量。

1 基于BIM技术的施工质量控制模型构建

基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制模型的建立主要包含分析移动式防洪墙数据结构、数据转换与构建ID识别码三部分。

其中，分析移动式防洪墙数据结构，基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制模型构建，实质上是数据的集合，其中涵盖移动式防洪墙中所有基本元素的物理特性数据和功能特性数据，数据结构见图1。

图1 移动式防洪墙数据结构

录入上述相关数据信息，由于不同软件中的数据不能实现互相操作，为此转换数据[3]，以实现信息的共享与互用，其表达式为

A=R(m-n)

(1)

式中：A为移动式防洪墙中所有基本元素；R为统一数据格式；m为转换前数据；n为数据数量。

通过式(1)转换数据格式，在此基础上，构建基于移动式防洪墙内基础构件的编号，形成构建ID识别码，以便随时抽取移动式防洪墙施工控制的基本信息。在构建ID识别编码时需要按照一定规则进行编号，此次遵循的规则是按照构件使用的顺序编号，其表达式为

W=KT(z)

(2)

式中：W为质量控制对象；K为移动式防洪墙中所有构件；T为时间规则；z为建筑构件的相关信息。

依据式(2)计算，按照移动式防洪墙基础构件的使用顺序进行编码，最后采用BIM技术软件，实现工程数据的转换，计算公式为

(3)

式中：K为编码后的基础构件信息；F为工程数据转换参数；Q为编码后建筑构件属性信息；A为编码前建筑构件属性信息；F为数据转换标准。

依据式(3)，能够获得识别码与建筑构件属性之间的联系，实现对建筑构件的快速定位，查看相关控制信息，完成基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制模型的构建。基本模型框架见图2。

图2 基于BIM技术的施工质量控制模型

2 基于BIM技术的施工质量控制流程

2.1 基于BIM技术的设计阶段控制

施工前控制重点是保证施工图纸的质量，因为施工图是防洪墙施工的基础，减少图纸问题能够有效提升建筑工程施工质量。运用BIM建模软件将CAD图纸转化为三维参数化模型，在整个建模过程中能够全面找出图纸中存在的错、漏、碰、缺等问题。依据存在的问题，提出合理优化建议，利用经过优化后的施工图纸直接指导施工，减少返工现象。施工设计图纸问题核查的具体流程见图3。

图3 图纸问题核查流程

2.2 基于BIM技术的施工阶段控制

施工阶段控制主要包括关键工艺施工技术交底和现场施工工序质量控制，主要通过BIM技术虚拟模型界面进行施工工序模拟和复杂节点施工方案模拟，施工阶段的质量控制流程见图4。

图4 施工阶段控制流程

其中，明确控制点是指在工程施工前，施工方要消化施工图纸，向实施方提出相关的质量控制要点，主要为施工质量影响较大的关键工序以及复杂度较高的复杂节点。若交底工作不清楚，会延长施工工期。

进度工期模拟，主要是利用BIM技术将施工模型构建对象对应结合，运用BIM工具将细分活动在进度模拟中展示出来，避免施工过程中出现理解分歧与信息不对称的问题。其中，BIM技术原理的三个层次见图5。

图5 BIM技术原理的三个层次

除此之外，在施工过程控制中，利用BIM技术与物联网结合，能够实现现场质量监控。主要将BIM信息化模型导入管理平台中，共享移动式防洪墙施工资源，通过物联网将每个构件ID与现场构件一一对接，提高控制效果。现场质量控制监控实施方案框架流程见图6。

图6 现场质量控制监控实施方案框架流程

2.3 基于BIM技术的验收阶段控制

验收阶段控制主要包含竣工验收资料管理和成品质量维护两部分。

在竣工验收资料管理上，利用BIM与互联网将虚拟模型与资料数据共享，对移动式防洪墙施工资料进行收集与管理，及时向验收人员提供竣工验收资料，竣工验收资料管理实施方案见图7。

图7 竣工验收资料管理实施方案框架流程

在成品质量维护方面，BIM中包含移动式防护墙施工过程中的各类信息，能够及时、规范地提供相关资料。在成品质量监督过程中，若发现质量问题，只需要在模型中找到对应的构件信息，提取相关资料和构件信息，就能够找到质量问题根源，为移动式防洪墙后续处理提供了凭证。

3 实验对比

该实验工程地处北亚热带季风气候区，四季分明，受海洋季风影响，降水量较多，为此需要安装防洪墙。该防洪墙工程总长约1000m，其中50年一遇防洪墙为620m，200年一遇防洪墙为380m。闸墙17座，闸墙净宽最小1.7m，最大12.7m。为减少实验时间，仅对该工程中的15个移动式防洪墙进行实验。将此次设计的基于BIM技术和基于PDCA循环的移动式防洪墙施工质量控制方法与基于神经网络的移动式防洪墙施工质量控制方法相比较，对比三种方法控制后的移动式防洪墙返工次数、出现质量问题后检查时间与施工成本。

3.1 返工次数对比

三种方法返工次数对比见表1。

表1 返工次数对比 单位：次数

续表

通过表1可知，此次设计的基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法控制后的返工次数明显少于传统两种控制方法。因为此次设计利用BIM技术，在施工前反复对移动式防洪墙施工图纸进行校正，从而减少了返工次数。

3.2 出现质量问题后检查时间对比

三种方法出现质量问题后检查时间对比见表2。

表2 出现质量问题后检查时间对比 单位：min

通过表2可知，此次设计的基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法在出现质量问题后检查时间较少，原因是返工次数少，并且通过BIM模型模拟了防洪墙施工情况，减少了检查时间。传统的两种控制方法检查时间均多于此次设计的控制方法。

3.3 施工成本对比

三种方法控制后的施工成本对比结果见表3。

表3 施工成本对比 单位：元

通过表3可知，此次设计的基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法施工成本最少，传统两种方法的施工成本较高。主要有以下两方面原因：ⓐ此次设计的方法依据BIM技术能够根据施工图纸、工程量清单建立预算模型，实现成本数据资源的协同、共享和信息化管理，从而精确控制施工成本；ⓑ依据BIM技术能够减少施工的返工情况，从而减少施工成本。

通过上述返工次数、出现质量问题后检查时间与施工成本的对比结果可知，经BIM技术控制后，返工次数比传统控制方法少，出现质量问题后检查时间比传统控制方法短，并且减少了施工成本。因此能够证明此次设计的基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法控制效果较好。

4 结 语

此次设计的基于BIM技术的移动式防洪墙施工质量控制方法便于后期竣工验收、质量分析和成品质量维护，可对移动式防洪墙施工质量进行有效控制。但是由于相关标准和数据库开发技术的欠缺，本文只是对BIM软件进行了应用分析，在后续的研究中，将对BIM技术相关程序的开发进行重点研究。