【《乌东德河门口大桥BIM施工质量管理实施过程案例探析》9100字】

乌东德河门口大桥BIM施工质量管理实施过程案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u14556乌东德河门口大桥BIM施工质量管理实施过程案例分析 1217361.1工程概况 264751.2BIM质量管理的组织与流程 3202171.2.1质量管理体系 3271.2.2质量管理组织架构 697631.2.3质量管理流程 9143201.3BIM在P环节中关于图纸校核及技术交底质量管理的实施调查 1298021.3.1图纸校核 1286171.3.2技术交底 1518431.4BIM在D环节中关于施工日志及物料跟踪质量管理的实施调查 1637951.1.1施工日志 16209051.1.2物料跟踪 17134931.5BIM在C环节中关于质量验收及质量事件处理的实施调查 1978991.5.1质量验收 1994031.5.2质量事件处理 2029641.6BIM在A环节中关于档案管理及QC小组创建的实施调查 21238871.6.1档案管理 21179761.6.2QC小组创建 22241601.7BIM质量管理的效果总结 23越来越多建设管理单位通过项目实践逐步意识到：开展BIM基础性研究与相关应用，以业主项目质量管理工作为主导，整合2D、3D工程设计资料（模型），研发基于BIM技术的项目全生命周期质量管理系统，对于提高项目管理效率和增加项目效益至关重要。本章基于现状调研与案例分析，针对乌东德桥梁工程的BIM应用，形成了包括基于BIM的PDCA质量管理模式、基于BIM的质量管理体系以及基于BIM的质量管理流程。该质量管理实施过程实现了BIM系统研发与桥梁工程建设之间的同步规划、同步实施，并取得了较好质量管理提升示范效果。1.1工程概况乌东德水电站位于云南省昆明市禄劝县和四川凉山州会东县交界的金沙江下游河段，总装机容量1020万千瓦，年发电量389.1亿千瓦时，装机容量为中国第四，世界第七大水电站。河门口大桥是乌东德工程的重要组成部分，是工程对外交通的枢纽。大桥场址位于洪门渡，是中国工农红军长征时巧渡金沙江的三个主要渡口之一，上距皎平渡仅27公里，当年红军渡江依靠小型木船摆渡，直到乌东德工程开工建设，当地人民群众依然靠木船沟通两岸交通，在工程建设规划中，地方政府及建设单位将河门口大桥（又称洪门渡大桥）列为对外交通工程的重点项目。乌东德河门口大桥全长522m，设计桥型为(135+240+135)m连续刚构，全宽12m。河门口大桥左岸顺接左岸高线过坝道路，大桥右岸顺接右岸连接公路。河门口大桥施工包括桥梁基础工程、边坡工程、桥梁上部结构建筑安装工程（含照明等设备预埋件）、弃渣场防护工程、地质探洞回填工程、交通等工程。乌东德水电站工程开工建设以后，建设管理单位开始策划工程建设管理的科技创新，进而形成乌东德智能建造的理念，乌东德工程BIM的研发与应用逐步走上正确的轨道。建设管理单位综合考虑BIM技术的各方面优势及现场应用条件，将河门口大桥作为BIM质量管理应用的示范项目。BIM技术的应用对象主要为桥梁主体工程，其主梁采用预应力混凝土变截面箱梁、主墩采用变截面钢筋混凝土空心薄壁结构。桥梁工程按结构部位主要分为：主桥桥台、主墩桩基、承台、墩身、主桥连续刚构箱梁、桥面铺装、支座、伸缩缝及附属结构。图4-1河门口大桥立面布置图资料来源：自行整理绘制1.2BIM质量管理的组织与流程1.2.1质量管理体系质量管理体系应包括质量方针、质量目标及质量活动（质量措施），其建立的关键在于如何采用一种系统化的方法，将一组相互关联或相互作用的质量管理活动有机的管理起来。BIM技术为建设单位提供了一种过程控制、系统化的方式，使得基于BIM的质量管理体系成为了实现工程质量目标的管理框架。在质量管理体系标准的“过程方法”理论基础上，结合乌东德河门口大桥BIM技术典型应用场景，建立基于BIM的某一（单一）施工工序的各要素相互作用关系。如图4-2所示，在工程施工领域，最小的活动单元是工序，在每一个工序中均有特定的监视和观测检查点用于质量控制，通常通过质量验收表单的签证予以明确；通过应用BIM系统平台，实现质量控制的标准化、数字化，使得组织可获得有效的过程绩效，并且可在评价数据和信息的基础上改进过程。图4-2基于BIM的质量管理体系各要素相互作用关系图资料来源：自行整理绘制PDCA循环能够应用于所有桥梁建设全过程及其所涉及的质量管理体系。如图4-3所示，表明了BIM技术应用是如何构成PDCA循环的。基于BIM的应用贯穿于质量管理PDCA循环之中，强化了“策划-实施-检查-处置”四个环节各类信息传递与有效连接，并将质量管理PDCA环节各类信息集成于BIM模型实体，提升了整个循环的运作效率。图4-3基于BIM的PDCA质量管理模式资料来源：自行整理绘制构建基于BIM的质量管理模式，符合《GB/T19001-2016/ISO9001:2015质量管理体系》标准所规定的七项质量管理原则，有助于组织（即建设管理单位）应对复杂施工环境所提出的挑战。（1）原则一：以顾客为关注焦点。通过构建基于BIM的质量管理模式，顾客（政府、项目业主）可通过BIM系统在项目建设之初就参与到工程建设中，借助BIM三维可视化技术，对项目交付物（工程）有直观地了解，将建设单位的质量管理目标与顾客（政府、项目业主）的需求和期望联系起来，提升顾客（政府、项目业主）满意度。（2）原则二：领导作用。为了使组织将战略、方针、过程和资源协调一致，以实现目标，各级领导应建立统一的宗旨和方向。通过构建基于BIM的质量管理模式，更好地发挥领导在质量管理过程中的作用。BIM系统从本质上说，就是一个决策支持系统，辅助各级项目管理人员掌握现场第一手信息，辅助各级项目管理人员在第一时间作出决策判断，并且将管理指令快速、有效的传递至施工一线。（3）原则三：全员积极参与。如何调动全员积极性并让其自觉参与到质量管理全过程中，一直是工程施工管理中的难点。通过构建基于BIM的质量管理模式，将质量管理方针、目标及措施有效融入到全员的日常业务工作中，即便是组织中的内业工作者（如综合、财务人员）也可通过BIM系统参与到质量管理和改进提升过程中，从而提高了全员的参与程度。（4）原则四：过程方法。质量管理体系由各项质量活动构成，通过构建基于BIM的质量管理模式，将质量体系、质量管理制度、质量管理标准、质量管理措施进行规范化和标准化，并通过BIM系统将各项质量活动连接成为一个相互关联、连贯的体系而发挥作用，可更为高效的实现质量管理目标。（5）原则五：改进。成功的质量管理离不开持续的改进，通过构建基于BIM的质量管理模式，将工程的各项质量数据与信息进行结构化存储，通过BIM信息系统积累同类质量问题的处理经验，进而改进相关施工工序的质量控制措施。（6）原则六：循证决策。传统的质量管理模式中，常常因为质量纸质资料的保管不当造成第一手质量数据和信息的缺失；另一方面，留存于纸质资料的数据也不利于信息的传递和管理者快速决策。通过构建基于BIM的质量管理模式，所有的质量数据和信息都将及时、可靠的存储于BIM系统，提升管理者决策的及时性、客观性和有效性。（7）原则七：关系管理。为持续保持质量管理的成功，组织应重视并管理好与各相关方的关系。BIM信息技术为信息交互提供技术支持。通过构建基于BIM的质量管理模式，依托BIM信息管理系统的应用，工程参建各方之间利用BIM信息平台进行协同作业，能有效提高项目建设绩效。BIM信息平台有助于实现参建各方的信息集成管理，为参建方之间的信息共享提供可靠渠道，提高参建各方之间的接口管理水平。1.2.2质量管理组织架构大型桥梁工程具有周期长、施工环境复杂、项目众多且有交叉等特点，因此对组织效率要求很高。总结传统工程管理和基于信息化技术（如BIM技术）管理模式对比如图4-4所示。信息化可以实现工程管理的扁平化，以摒弃传统组织管理流程冗长、复杂的缺点，提高项目管理效率。图4-4BIM应用环境下的组织架构资料来源：自行整理绘制应用主体方：形成以建设单位（业主）牵头的BIM应用主体。由建设单位领导总体协调各职能部门和相关参与方；由建设单位工程项目部提供项目的技术资料、业务规范、基本数据，并提出应用需求；由建设单位技术管理部负责技术方案制定，需求分析梳理，并会同建设单位信息中心搭建系统运行所需要的软硬件及网络环境，以及根据工作需求对用户权限进行设置；参建单位的相关人员在不同网络环境下使用BIM系统完成日常工作和管理。应用参与方：各参建单位以外网浏览器或者移动APP的方式使用BIM系统，依据要求填写与施工质量、进度、安全等相关的数据；同时可以通过查询施工信息进行辅助管理。一是设计方。在BIM系统中提交设计图纸、设计计算书和设计所用资料。为避免重复建模，设计方应尽可能提交BIM三维模型。在应用了BIM技术后，原有组织环境发生改变，需要将组织的架构和人员配置相应进行调整和更新。组织因应用BIM技术而进行的演变过程包括三个阶段，即引进阶段、过渡阶段和应用阶段，逐渐从适应BIM技术过渡为成熟的BIM应用组织。二是监理单位。严格按照相关规范要求进行桥梁施工质量控制，并按照BIM系统中的工序控制流程规定的程序进行检查验收和电子签证；牵头成立现场质量监督小组，对桥梁各施工关键工序应进行旁站监理，并在BIM系统中及时填写旁站记录；三是施工单位。在BIM系统平台上建立、健全桥梁施工质量保证体系，明确各级施工人员的职责，利用BIM系统对现场施工操作人员进行施工技术交底；编制桥梁施工组织设计，通过BIM系统报监理单位批准；严格按照BIM系统所规定的工序控制环节进行质量检查和电子验收，并安排有经验的专职质检人员开展基于BIM的“三检”施工质量控制；牵头成立现场协调小组，建立跟班作业制度，桥梁施工过程中，质检人员应全过程跟班作业，将桥梁每一阶段质量状况记录在BIM系统中，持续改进，提高桥梁的施工质量控制水平。（3）BIM团队：形成以建设单位、开发单位为联合主体的BIM团队，主要承担策划方案、系统建模、开发与配置、导入数据、提供技术指导和培训等工作[62]。在设计阶段，BIM建设团队根据设计院提供的设计图纸建立BIM三维模型，根据实际工况深化BIM三维模型；在施工阶段，建设方与参建各方共同应用BIM系统进行施工过程的管理，BIM建设团队基于施工管理需求和业务流程，确定参建各方在BIM系统中的权限，实现各利益相关方对建设项目的协同管理[73]。图4-5基于BIM的矩阵型组织结构资料来源：自行整理绘制基于BIM的矩阵型组织结构是在职能型组织基础上建立的。设计、采购、施工和BIM技术等不同专业的技术人员在各自所在的职能部门工作，临时组建专业工程部门时再从不同职能部门中抽调人员组成独立的管理技术团队，以专注于某一个专业工程的建设。项目经理需要同时管理职能部门和专业工程部门的部门经理。基于BIM的矩阵型组织结构能够体现职能型和线性组织的优点，每个专业的人员行政上还是隶属于各自的职能部门，有利于专业能力的提升；每个项目又包括各个专业的技术人才，使得项目建设更加顺利。虽然在矩阵型组织结构中，双重领导关系容易使团队成员失去团队归属感；但由于团队成员之间通过BIM系统进行协同，这就增强了团队成员的互信意识，也有利于营造具有团队凝聚力的组织文化，并充分发挥矩阵型组织的优势。1.2.3质量管理流程桥梁质量管理流程与桥梁施工流程息息相关，在乌东德河门口大桥桥梁施工中，其施工流程主要分为施工准备阶段和施工作业实施阶段，施工作业实施阶段流程由下至上分别为桩基施工—承台施工—墩柱施工—0#块施工—标准段施工—边跨合龙段施工—中跨合龙段施工—桥梁铺装及附属设施施工。其中，桥梁墩柱和桥梁上部结构按照事先划分的节段，分段进行施工，其质量管控工作也按照每一个节段分段循环开展，见图4-6。图4-6河门口大桥上部结构分段划分图资料来源：自行整理绘制根据现场实际施工流程，笔者总结了乌东德河门口大桥桥梁施工流程如图4-7，在施工过程中重要的质量管控措施是质量验收评定，质量验收后形成相关质量验收签证表单，相关记录成果包括监理表、检验表、评定表、试验表、测量表等。图4-7桥梁施工流程图为进一步规范桥梁工程施工质量管理流程，乌东德河门口大桥建设管理单位在桥梁施工过程中推行并采用了基于BIM的质量管理模式，目的是明确各参建方质量管理工作关系，细化桥梁专业施工的内容和质量控制重点，从而实现河门口大桥工程建设的标准化、精细化管理。河门口大桥在施工过程中采用BIM技术应用的流程节点在PDCA循环中所处的环节如下：（1）“策划”P环节：01、02、03、12、14、17、18节点；（2）“实施”D环节：24节点；（3）“检查”C环节：25、26、27节点；（4）“处置”A环节：32节点。各环节的BIM应用典型案例将在下文论述。1.3BIM在P环节中关于图纸校核及技术交底质量管理的实施调查1.3.1图纸校核（1）基于BIM的措施乌东德河门口大桥横跨金沙江峡谷，桥梁主跨最大跨度达240米，属于特大桥。桥梁结构及施工工艺复杂，施工难度大，桥梁由大量钢筋、大体积混凝土构成之外，在桥梁结构中还贯穿了大量预应力钢束，极易出现碰撞错漏现象。如图4-8所示，为确保预应力钢束精确穿过桥梁节段之间的孔洞，要求误差控制在±5mm以内。图4-8桥梁上部结构（某标准节段）段断面图资料来源：自行整理绘制图4-9桥梁上部结构（某标准节段）三维模型资料来源：自行整理绘制在工程施工前，由建设单位委托BIM团队根据二维施工图纸对河门口大桥进行三维建模，通过应用BIM系统中的碰撞检测功能，自动发现施工图纸中存在的风险和问题，并将问题反馈给设计院，以便设计院及时对施工图纸进行设计更改。在乌东德河门口大桥项目中，通过基于BIM的碰撞检测，及时发现桥梁断面二维设计图中的偏差。如图4-10所示，检测99号断面布置图中桥面距某孔洞的距离，二维图纸中标注30cm，而BIM碰撞检测发现实际为29cm，偏差超过误差控制±5mm。在131号断面布置图中，通过BIM碰撞检测发现的设计图偏差达到10cm。该问题经设计院复核，确为标注错误。图4-1099号断面碰撞检测资料来源：自行整理绘制图4-11131号断面碰撞检测资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果在桥梁工程设计师的思维里，其设计过程是先在脑海中形成关于工程结构的三维形象，再利用制图工具将其转换为二维图纸。BIM技术使得工程实体以三维立体模型进行表述，在“策划”P环节就实现图纸校核工作的可视化、可协调、可纠错。基于BIM的图纸校核及碰撞检测不仅能够精确表达桥梁建筑物及其细节复杂的几何特征，而且能够自动检查设计中的细微瑕疵，提升参建各方的设计沟通效率，有效避免了设计在空间表达上的“错、漏、碰、缺”等问题，使得图纸校核与纠错更为直观、高效，减少因设计疏忽导致的错误和返工。1.3.2技术交底（1）基于BIM的措施对于桥梁结构而言，关键工序的质量把控至关重要。针对传统技术交底过程中关键技术信息传递不到位、不直观、不清晰等问题，采用了基于BIM的技术交底，通过三维可视化技术对施工工序中的重难点进行模拟分析，实现三维模型构件与进度、质量、安全的信息集成，让各级施工人员清楚知晓设计意图及其质量控制细节。图4-12基于BIM及虚拟施工的技术交底资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果BIM技术的应用，在“策划”P环节实现了技术交底工作的可视化、直观化、协同化。采用了基于BIM的技术交底，施工技术人员不必层层传递技术措施和质量管理措施，大大降低了技术人员之间的沟通成本和时间成本，提升沟通效率；借助BIM移动端应用，技术负责人更好地对各个施工工序和质量管控措施进行跟踪与监控，及时发现问题，防止因工序检验不合格而导致的返工，延误工期；同时，项目经理也可通过BIM系统监督技术负责人是否将技术交底工作落实到位。1.4BIM在D环节中关于施工日志及物料跟踪质量管理的实施调查1.1.1施工日志（1）基于BIM的措施采用基于BIM的施工日志，施工管理人员在现场使用移动端（手机或平板）操作，将填写日志与桥梁工程分部分项模型进行关联，规范化填写现场环境情况、施工资源实际投入量（人、材、机）、施工作业情况、质量管控措施等记录，并通过BIM系统上传3张不同角度的施工现场照片。通过基于BIM的施工日志应用，及时将现场施工情况传递给项目经理、监理管理人员、建设单位管理人员；由于现场资源配置是结构化数据，便于后期存储、分析与质量问题回溯。另一方面，上级管理部门的施工指令，也可通过BIM系统推送，及时向一线施工管理人员下达。图4-13基于BIM的施工日志资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果基于BIM的施工日志提供了一套标准化、模板化的现场施工情况记录体系，在“执行”D环节形成了关于质量管控的“忠实”记录。在质量管理提升方面有如下改进：一是标准化填报，大大提高了工作效率；二是与BIM模型关联，便于施工质量信息电子化存档与检索；三是不同于传统施工日志“单人”记录模式，基于BIM的施工日志在一线管理人员和高层管理决策者之间提供了一种“双向”协同沟通方式，也便于质量管控措施及时落实至施工一线；四是与BIM模型关联，易于后期追溯质量问题，客观分析产生质量问题的原因（如施工资源投入不足、违规作业、质量管控措施不到位等）。1.1.2物料跟踪（1）基于BIM的措施采用基于BIM的物料跟踪，物料在供应之前均粘贴带有物料信息的二维码，在运输环节使用GPS卫星定位技术及二维码技术进行位置跟踪，在使用及消耗过程中，通过现场管理人员扫描二维码，自动记录物料的实际流向信息，并且与模型实体进行关联。通过基于BIM的物料跟踪，对物料的源头、运输状态及最终流向进行监控，实现物料的全生命周期管理。如图4-14，在乌东德河门口大桥施工过程中通过采用基于BIM的物料跟踪，获取了物料的运输轨迹、运输时间及其各流向环节。图4-14基于BIM的物料跟踪资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果基于BIM的物料跟踪在“执行”D环节为建设管理单位提供了一种可监督、可追溯的实时监控手段。在质量管理提升方面有如下改进：一是实现物料的源头管控，对不合格物料可追溯源头供应商；二是实现物料在途运输的实时监控，有助于及时掌握物料状态，压缩运输时间，并能优化物料调度能力；三是提高物资供应的计划性，杜绝物料积压现象，有力保障物料供应，最大程度的满足现场施工需要，保证连续施工作业。1.5BIM在C环节中关于质量验收及质量事件处理的实施调查1.5.1质量验收（1）基于BIM的措施将《公路桥涵施工技术规范JTG/F50-2011》《公路工程施工监理规范JTGG10-2006》《公路工程质量检验评定标准JTGF80/1-2004》中流程与表单进行数字化，在BIM系统中预设了质量验收流程及电子验收表单。采用基于BIM的质量验收，施工管理人员、监理管理人员在移动端BIM应用（手机或平板）上填写检测数据及评定结果，按照不同工序的质量验收审批流程进行签证；在基于BIM的质量验收过程中，BIM系统对管理人员签证的位置、时间、电子签字、人脸信息进行实时记录，这些数据与签证的实体（模型）直接关联，在质量验收之后自动生成评定表单。图4-15在手机端完成基于BIM的质量验收资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果基于BIM的质量验收在“检查”C环节实现了质量验收的标准化、电子化，创新地提出了质量管理工作的“实时”“实地”“实据”三实化管理。在质量管理提升方面有如下改进：一是实现了质量管理的实时化，既确保了质量工作的及时性，又使BIM系统真实记录了签证的实际时间，提升了质量验收效率；二是实现了质量管理的实地化，由于BIM系统记录了管理人员签证的位置信息，大大杜绝了事后补签、不到场签证的现象；三是实现了质量管理的数据化，通过采用基于BIM的质量验收，统计与评定结果自动生成，确保了评定结果的客观性；BIM系统同时对签证人的签字笔迹、人脸信息进行记录，确保评定结果的真实性；所有质量验收信息通过BIM系统自动集成至三维模型，便于后续质量归档。1.5.2质量事件处理（1）基于BIM的措施基于BIM的质量事件处理。质量管理人员将现场巡查过程中发现的质量问题（事件）在BIM系统中进行填报并关联模型，推送给相关责任人；相关责任人现场处理质量事件，将处理结果通过照片或检测报告等方式反馈给质量管理人员，质量管理人员可根据质量事件处理情况驳回或闭合。图4-16基于BIM的质量事件处理资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果基于BIM的质量事件处理在“检查”C环节是对质量验收工作的补充，它以一种协同化的方式实现了质量事件处理的“发现-整改-闭合”。在质量管理提升方面有如下改进：一是缩减了质量事件上报的时间，提升了质量管控的及时性；二是形成了质量管理过程的记录，便于后期对质量工作进行量化考核；三是形成了质量管理工作的闭环，确保发现的质量事件均能督促整改，同时积累质量事件案例，为后续同类工程服务。1.6BIM在A环节中关于档案管理及QC小组创建的实施调查1.6.1档案管理（1）基于BIM的措施在乌东德河门口大桥工程中，采用了基于BIM的档案管理方式，通过BIM系统自动将勘察报告、设计图纸、施工方案、施工日志、质量验收表单、声像档案与三维模型进行关联，实现自动归档。图4-17基于BIM的档案管理界面资料来源：自行整理绘制（2）质量管理提升效果基于BIM的档案管理在“改进”A环节实现了档案管理的自动化、电子化。在质量管理提升方面有如下改进：一是实现自动归档，节省了各参建单位资料员的大量繁复工作，降低了错误率；二是以分项工程模型为单位进行归档，提升了档案之