装配式工程结构施工由于采用了与传统模式不同的建造方式, 引入了预制构配件生产单位等新的质量主体参与单位, 增加了预制构件设计与拆分、构件吊装、连接套筒灌浆等工作环节, 导致在当前的装配式高层住宅施工过程中, 存在着质量责任不够明确、施工方案不够合理、专业化施工不足等现实情况, 造成质量问题较多。BIM是一种新兴的技术工具, 随着该技术的普及与推广, 是提升装配式工程结构施工质量控制管理水平的新思路。
随着信息技术的突飞猛进以及BIM技术在国内的普及, 信息化推动建筑工业化发展, 建筑行业的数据管理水平有了质的飞越。同时, 装配式建筑的协同化设计、工厂化生产与施工逐渐有了统一的标准, 对BIM的发展起到良好的促进作用。装配式建筑目前的建设模式是“协同设计、工厂预制、现场安装”, 相较于传统的“分专业设计、现场施工”模式, 节省了大量时间。但装配式建造模式的推广仍有困难, 包含技术层面和管理层面, 一方面是设计、预制生产、现场安装三个阶段相互分离, 设计成果也许不合理, 在安装过程才发现而造成变更和浪费, 甚至影响进度和质量;另一方面, 目前的预制构件工厂的产品种类缺乏多样性, 不能满足广大客户的个性化需求。
目前, 装配式建筑正处于快速发展阶段, 应用成熟的全面质量管理理论, 运用BIM技术方法, 对施工过程中存在的质量问题进行深入研究和分析, 并加以改进, 将有助于提高装配式混凝土建筑施工质量, 对提高效率、减少浪费, 促进装配式工程结构施工质量稳健发展作用巨大。
在当前的工程施工中, 还普遍存在着预制构件存放不当导致构件损坏, 吊装方式不合理导致构件变形, 预留钢筋缺少有效的定位措施导致构件安装困难, 定位测量放线方法不合理造成构件安装位置精度不够等问题, 这些问题直接导致了大量现场质量问题的发生, 必须在工程施工前通过对技术方案进行优化完善予以解决。
装配式混凝土建筑施工的质量参与方有别于常规全现浇混凝土建筑, 有建设、勘察、设计、构件制作、监理、总承包等单位参与, 工序之间相互交叉、影响, 最终的质量结果跟多方的质量行为和质量责任的履行有关。以叠合板安装施工为例, 叠合板由构件制作单位加工制作, 其出厂检验结果、结构性能检测结果、现场安装精度以及现浇叠合层施工质量是否合格共同决定了这一工序的最终质量评定结果。
由于目前产业化施工的很多上下游关联企业发展还不成熟, 专业化施工队伍不足, 很多施工单位选用的构件加工单位规模有限、质量保证能力不强, 施工过程中使用全现浇混凝土结构施工的班组进行预制构件吊装, 使用自己组建的班组进行连接套筒灌浆等关键作业, 这些班组及工人缺少培训, 缺乏经验, 质量责任意识不强, 流动性大, 不易保证上述关键工序施工质量, 存在较大的质量风险。
构件拆分、详图设计、碰撞检查、节点定型和构件全流程管理是装配整体式混凝土工程管理的重点和难点, 因此, 充分利用BIM技术, 围绕建模、构件深化设计、图纸检查、装配式施工模拟、节点预拼装、进度控制等开展工作, 实现装配式结构安装施工的过程可视化、信息集成化和质量可追溯化, 对于提高装配式建筑施工管理水平, 确保结构工程质量有着重要的作用。
比如, 某工程在开工前明确了BIM技术应用目标, 编制了实施规划, 其中, 结构施工阶段BIM技术的应用目标如下: (1) 减少施工现场碰撞冲突; (2) 优化施工进度计划及工序流程; (3) 可视化模型辅助人员培训; (4) 关键部位质量验收示教; (5) 装配式施工工艺模拟指导现场施工; (6) 标准化预制构件部品库管理; (7) 物料跟踪管理等。
在建模后进行多专业三维模型碰撞检查, 通过提交碰撞检查报告, 及时提出存在的问题, 在安装之前提前解决。改进交底手段, 展示预制构件吊装施工全过程, 形成标准动画教材, 用于施工队伍的培训和实际施工的指导, 使得技术交底更为精准高效。通过虚拟建造, 管理人员和安装人员可以非常清晰地获知装配式建筑的组装构成, 避免二维图纸造成的理解偏差。通过施工模拟对复杂部位和关键施工节点进行提前预演, 增加作业工人对施工环境和施工措施的熟悉度, 提高施工效率。
在预制构件生产过程中, 预埋芯片等数字化标签, 记录生产、运输、施工、管理等各个环节的质量管理信息, 实现装配式建筑质量管理可追溯。在安装过程中, 通过扫码即可获得构件的详细安装位置、安装标高等信息, 保证精确安装, 安装完毕后, 通过再次扫码存储验收和质量评定信息。
(1) 施工专业化并加强人员培训。专业吊装作业队和套筒灌浆作业队现场施工前, 组织实地观摩预制构件加工生产基地和装配整体式混凝土产业化住宅建设工地, 进行专业技术培训和技术交底, 在施工现场搭建样板间进行实操技术培训, 上述观摩培训的时间不少于40小时/人。正式进场施工前, 统一进行知识和技能考试, 合格者颁发资格证, 持证方可上岗作业。合理的工期安排是工程质量的有力保证, 为确保工期合理有序, 不盲目抢工造成质量缺陷。
(2) 施工方案优化的保障措施。一是构件安装顺序优化;二是构件现场存放方式优化;三是现浇转换层施工精度控制优化;四是定位测量方案优化;五是构件吊装方法优化;六是连接套筒灌浆施工及检测方法优化。
(3) 建立质量责任体系。在装配整体式混凝土高层产业化住宅施工过程中, 增加了预制构件加工制作单位这一质量参与方, 增加了构件拆分设计、构件加工及检验、构件安装、钢筋连接套筒灌浆等重要质量环节, 因此, 必须明确地界定在质量形成的各个环节各质量参与单位的质量责任, 建立能够确保过程质量和产品质量的质量责任体系。
加大BIM技术的应用, 以及在采取适宜有效的对策后, 确实能够在施工质量控制上取得成效, 确保装配式混凝土高层产业化住宅工程质量。
摘要：探讨了BIM技术应用装配式建筑的重要作用, 分析了装配式工程结构施工质量控制的关键因素, 提出了BIM技术应用的途径和质量控制的保障措施。
关键词：装配式工程结构施工,质量控制,BIM技术
[1] 王廷魁, 胡攀辉, 杨喆文.基于BIM与AR的施工质量控制研究[J].项目管理技术, 2015 (5)
[2] 石杰.BIM技术在建筑工程施工质量控制中的应用[J].数码设计, 2017 (5)
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