基于BIM+物联网技术的装配式建筑工程质量管理研究

王海平 吴艳君

江西省地质局能源地质大队 江西 南昌 330200

我国建筑行业主要采用传统的现浇建筑方式，这种建筑方式需要施工现场配置大量作业人员，产生的建筑垃圾也比较多，处理难度比较大。当前，随着社会的发展人工成本增加，传统建造方式不可避免会受到人工成本影响，同时在绿色建筑理念下传统现浇施工，也不满足环保要求，而装配式建筑既能够保证建筑产品质量，也能够促进金融行业实现绿色持续发展，因此各地政府开始积极推进装配式建筑发展。装配式建筑与BMP技术和物联网技术结合起来，最能够保质保量完成设计到施工整个工作，也能够提高建筑管理水平，对于建筑行业整体发展具有重要价值。

1 BIM+物联网技术概述

BIM指的是建筑信息模型，其是基于建筑物数字化信息而构建的一种三维虚拟现实模型，在整个项目工程中用周期范围内应用，该技术能够实现计算模拟、碰撞检测、管线布置以及智能管控等工作，被施工各方交换共享信息，系统设计，现场管理以及建筑后续维护等工作开展提供保障[1]。BIM技术的应用实际上是动态连续的应用过程。在此期间可以实时对建筑工程的环境和状态变化进行信息采集，感知以及监控，但是当前采用的人工测量和报表化管理工作模式导致BIM技术应用无法充分发挥效果。而随着物联网技术的发展和应用，截屏接着定位装置、视频前端、智能传感器、二维码以及RFID标签等技术，能够实时持续收集感知监控建筑的环境变化以及状态变化，利用互联网将相关参数收集起来上传到数据库中，进而实现连续的可追溯动态记录，形成静态BIM模型，也可以对其中的信息进行实时更新，不断优化模型[2]。通过合理连接物、人和BIM模型，可以在建筑三维虚拟现实模型中体现分散和孤立的现场数据，对其展开观察和分析评估其中所产生的关系，进而调整收工方案。由此可见，物联网与BIM技术二者结合起来可以实现虚拟和现实的联通，也能够实现数据和实体的连通，进行现场操作和管理，二者相辅相成，BIM技术为建筑工程管理提供了未来保障，而物联网技术则能够为建筑工程管理提供之成手段，其发挥的价值值得重视。

2 我国装配式建筑工程质量管理现状分析

2.1 构件问题

当前我国的装备是构建，无论是在设计上还是在生产上都处于初级阶段，尤其是关于预制构件的设计，生产和质量监测技术，并没有作出明确规范，因此在构建设计时，不同专业之间的协同程度不够，导致所涉及的构件尺寸、点位、钢筋、线管等方面存在不合理之处。而设计人员与生产人员之间的沟通程度不够，导致构件在设计和拆分上不合理，成品与设计之间存在较大偏差，商品与实际需求也不相同，邻近构件安装不够精准，构件拼装过程中容易出现缝隙过大或折断等问题，不仅会出现构件返厂或报废现象，也会导致成本和工期增加，甚至会导致质量问题和安全问题[3]。另外预制构件数量比较大，规格不同，薄厚也存在差异，厂商在集中生产后会运输到场地，而运输路程相对比较远，环境也比较复杂，运输过程中容易出现构件由于摆放不规范相互碰撞等问题而引发的变形，断裂，脱落现象，进而对构建性能和工程质量产生不良影响。与此同时，预制构件在强度和规格方面也不满足要求，一旦面对复杂的施工环境，在技术人员和管理人员缺乏的背景下，构件容易堆放不够科学，保护不到位，造成位移、锈蚀等问题，既对构件质量产生了不利影响，也对后续安装和工程质量产生了不良影响[4]。

2.2 施工问题

装配式建筑施工时，预制构件在安装上也容易存在质量问题。构件要想准确安装，就需要确保购进吊装位置，准确，但是混凝土构件本身结构和形状都比较独特，因此在吊装施工时面临的困难也比较大，水平构件安装则容易受到支模以及构件本身质量的影响，竖向构件安装容易受到垫块、支模和构件质量影响，这些影响因素导致构件和构件之间以及构件和钢筋直接难以良好衔接，特别是竖向构件的钢筋定位精确度要求高，而施工现场所涉及的钢筋数量也比较多，导致安装难度增加，影响了构件安装质量[5]。

3 BIM+物联网技术基础上装配式建筑工程质量管理应用

根据现有资料和上述问题分析，本研究针对具体项目工程，利用BIM技术和互联网技术开展装配式建筑质量管理工作，并总结相关成果，以供参考。

3.1 项目概况

本研究以东部地区某装配式建筑为案例，该建筑属于高层住宅区，共8栋，采用筏板基础，属于剪力墙结构，共27层，其中地下楼层3层，整个建筑的装配率不低于50%，主体部分采用装配式构件，主要包括了预制叠合板，预制外墙，预制楼梯，预制空调板以及预制叠合梁等。该项目利用BIM+物联网技术。设计装配式混凝土建筑。

3.2 应用

3.2.1 设计管理

装配式建筑设计工作涉及了方案设计、初步设计、施工图纸设计以及深化设计等内容。这一阶段的重点在于保证预制构件质量，相对于一般建筑设计而言有着明显区别及质量管理，重点也在于利用BIM技术来构建模型进行各专业的碰撞检测，及时修装碰撞点，同时利用BIM技术来检查施工图纸的管线设计情况，解决其中的碰撞点，并预留孔洞，同时利用BIM技术进行设计工作的质量管理，能够有效解决构件安装时发生的管线铺设所产生的冲突问题。另外，这一阶段是构建BIM+物联网信息平台的关键时期，也是装配式建筑实现质量控制的主要阶段，利用BIM设计图纸进行重点构件视频识别标记，可以为后续施工和工程管理提供保障[6]。

在设计阶段，采用BIM进行深化设计，通过BIM模型拆分预制构件，明确其外形尺寸，确保拆分相同，提高其重复性，将拆分之后得到的设计方案交给业主进行审核，并与业主、设计方、构建生产厂家、运输方等不同主体协同起来进行优化设计。得到的设计方案结合各参建方的相关要求标记好构件数据。治愈方案中关于构件的模型，则需要按照生产、堆放、运输以及吊装等施工要求来优化构件尺寸，同时保证节点连接符合要求，采用BIM软件开展碰撞试验，防止实际施工时存在矛盾[7]。该项目通过BIM建模软件来构建三维立体模型，同时进行管线碰撞检查，如图1所示，明确管线碰撞点，进而不断调整设计图纸，优化设计方案，而在模型构建完成后需要碰撞检查各专业模型，发现其中的碰撞点，并解决图纸中存在的问题，以免后续施工变更，这样可以节省工程造价，而根据碰撞报告依次处理问题并提出解决措施，提前做好管道问题避让工作，优化地下室进空高度和吊顶高度，提高建筑空间利用率。而在确定深化方案之后，需要对构件拆分模型进行确定，标记构件模型相关信息，构成BIM数据库，以便生产调取。

图1 建筑碰撞检测

3.2.2 生产管理

装配式预制构件在生产时整个过程实行的是流水线生产模式，这一阶段的质量控制集中在生产精度上，其精度若是不符合要求就会导致吊装装配工作质量受到影响，因此在构件生产时需要加强精度质量管理，利用BIM模型优化设计图纸，重点控制预制构件尺寸、预留孔洞、钢筋绑扎、预留拉筋等质量。一方面，利用RFID技术来获取预制构件相关数据形成信息数据库，进而实现对构件的追溯质量管理，同时将相关的治疗信息共享到BIM信息平台中[8]。另一方面利用bm5D技术统一构件模具生产、加工、装车和吊装，确保构件加工和装配准确。

在生产阶段，该项目首先利用BIM进行协同管理，也就是为了避免构件质量出现问题，需要构件厂根据施工进度安排生产作业，并协同运输方和施工方共同管理，提前了解进度和施工情况，协调好运输方案，通过BIM平台做好各方协调管理工作。其次，存取构件数据，利用二维码来标记构件，统计入库和出库信息，并实时传输信息至数据库中明确构建生产信息，做好二维码信息标记工作，以便使用移动终端进行扫码提取，该项目采用二维码识别技术来标记预制构件，既能够提高构件数据存取质量和效率，也能够方便调取相关信息。

3.2.3 运输管理

装配式建筑中预制构件在完成生产后进入运输阶段，对于该阶段的质量管理主要集中在运输过程中的质量控制上，需要避免构件出现裂纹和预留钢筋损坏等现象。利用RFID技术能够实时跟踪追溯构件运输质量，控制好运输过程的构建质量，而要想达到这一目的，则需要在出厂前对构件进行发货检验确认和进厂检验，利用BIM项目数据库中的数据进行对比，确保运输不会出现质量问题。

该项目在运输预制构件时，首先利用BIM进行数据监测，也就是运输方结合采购计划对采购构件的具体情况进行分析，进而制定运输计划，例如车辆型号、车次、路线等，为运输任务的保质保量完成提供保障[9]。同时结合车辆运输能力、构件堆放特征以及路线要求规划合理的运输路线，利用BIM技术编制运输计划。其次，针对构件数据进行追溯跟踪，也就是利用二维码识别技术来跟踪构件运输情况，通过运输计划信息表中的路线、车辆信息、构件信息、计划路线负责人等信息采用数据平台将运输跟踪数据导出来，而车辆在到达施工现场后经过运输方和施工方的双重信息确认。该项目通过对比构建出库信息以及进场信息并结合车辆GPS定位来全程跟踪运输数据，进而实现运输过程的质量管理。

3.2.4 装配管理

装配阶段的质量控制重点在于从构件进场到吊装、安装、施工等一系列工作中。利用BIM技术和物联网技术能够避免施工管理过程中存在的一些质量问题，具体包括：预制构件在进场后需要接受进场检查，利用BIM信息共享平台对比构件的出场 RFID录入信息，进而发现运输中的质量问题，将检验通过后的构件存放在场地中或是直接吊装处理。构件在吊装前要根据要求进行操作，而在施工前则需要利用BMP技术来试安装预制构件，复核安装拼装位置节点、形式等内容，避免实际安装时出现冲突。在实际安装时，则利用BMP可视技术做好技术交底，通过BMP计数实行模拟施工，控制关键节点和隐蔽缺陷做好提前处理，达到精准施工目的[10]。同时在构件安装时利用物联网传感器进行施工追踪，做到实时动态监控，比较构件施工结果，实现质量可追溯目的。

该项目在装配阶段质量管理中，首先需要利用BIM技术和物联网技术实现三维技术交底，确定技术交底二维码，明确相关参数，作业人员利用二维码扫描方式了解技术交底情况，保证施工质量。同时项目结合施工方案中的工艺流程结合BIM三维模型对关键节点实现三维可视化技术交底，确保施工规范化。另外利用三维模型将施工现场环境和生产操作区域的布局情况动态展现出来，进而分析最佳布置方案，得到预演结果，利用BIM技术确定三维场布，保证施工效率和质量。在BIM5DPC端中导入项目进度计划，关联好进度计划和相关模型之后开展模拟检查，不断完善进度计划，组织施工，缩短工期。同时利用手机端进行现场质量拍照上传，结合模型中的治疗问题发生部位落实整改人员和整改期限，限期整改，整改完成后拍照回复交由人员负责审核，验收合格后才能够删除质量问题[11]。其次，预制构件在进场之后需要由质检人员来核对出厂标签，检查外观质量，若是发现问题需要与生产单位及时沟通并反馈，解决质量问题，而合格构件则可以使用RFID手持读写器来读取相关数据，上传到平台中进行，手机对比检查运输过程中是否存在质量。

4 结束语

综上所述，当前我国装配式建筑在设计和施工过程中存在质量问题，这些问题主要体现在构件设计、生产、运输方面以及安装方面，针对这些问题，本研究采用BIM技术和物联网技术对装备是建筑进行质量管理，从设计阶段、生产阶段、运输阶段到装配阶段整个过程要构建提出了相应的管理措施，充分利用现代化信息技术有效管控构件质量，保证装配式建筑工程质量。