劉 靖

（武漢城市職業(yè)學院，湖北 武漢）

引言

綜合管廊建設的目的在于：第一，解決施工質量差、地表塌陷、地表擠壓等可能會引起的一系列安全問題；第二，解決由于沒有統(tǒng)一的計劃與管理，造成了多次鋪裝施工中不能協(xié)調一致的問題[1]；第三，解決由于對地下資源的無序利用和無償利用，造成了地下空間的供需矛盾。作為維護城市正常運轉的重要基礎設施，綜合管廊承擔著對地下空間進行統(tǒng)籌規(guī)劃和管理的功能[2]。我國政府從政策上積極推進了城市地下綜合管廊建設與管理。地下綜合管廊由于其具有線性、多學科、高綜合性等特點，基于其應用優(yōu)勢，當前，這一課題已經(jīng)逐步成為一個熱門課題。但是，目前在具體的建設施工中還存在一些問題，如“信息孤島”、“施工邊界”模糊、各工序之間的銜接不暢、信息存檔方式落后等[3]。對此，下述進行基于BIM-XR 的地下綜合管廊工程施工質量精益化控制的研究。

1 工程概況

以某地下綜合管廊建設項目為例，針對其進行施工過程中的質量精益化控制[4]。進入廊道的管道為10 kV 電力管道，除此之外，還包含通信管道、給水管道等。圖1 為地下綜合管廊工程施工標準段剖面圖。

圖1 地下綜合管廊工程施工標準段剖面圖

2 基于BIM-XR 的地下綜合管廊工程施工質量精益化控制

2.1 基于BIM-XR 的精益化控制總流程

基于BIM-XR 的精益化控制總流程見圖2，在施工過程中，采用BIM-XR 技術對施工圖紙進行會審，對管道進行防撞試驗，防止出現(xiàn)質量問題。在事中控制階段，通過對比方案，完成對現(xiàn)場布局的仿真，達到最優(yōu)分配資源的目的，防止出現(xiàn)后續(xù)返工的情況[5]。在事后控制階段，主要進行對各類資源的管理以及對失效模式的管理，將事故信息匯總，形成數(shù)據(jù)庫，并以此為后續(xù)相類似工程項目提供借鑒。

圖2 基于BIM-XR 的精益化控制總流程

2.2 事前控制

在事前進行圖紙管理：在對甲方的圖紙進行BIM建模之后，圖紙中存在的標號錯誤，部件缺失、錯、漏、碰、缺等問題比較多。用BIM-XR 來檢查平面，發(fā)現(xiàn)問題所在。從而有效地規(guī)避了大量的安全隱患，為科學、合理地設計施工方案提供了有力的依據(jù)[6]。

在建筑工程中，利用BIM 技術對建筑工程進行質量控制是一個非常有意義的環(huán)節(jié)。在Navisworks中，將Revit 模型導入到Navisworks 中，當所有的類別元素都歸入類別樹之后，再依次對它們執(zhí)行沖突檢測。編寫測試結果的報告，并做相應的改進。在糾正之后，再重新檢查一遍，反復幾次，直到所有的矛盾問題都得到解決[7]。

該項目共探測到了1 650 次的碰撞。以沖突發(fā)生的原因和重要程度為依據(jù)，將BIM 中出現(xiàn)的問題分類，并針對BIM 中出現(xiàn)的沖突提出有針對性的改進意見。從而提高了管道優(yōu)化的效率，使得管道的質量問題能夠提前避免，減少了返工，達到了檢驗的目的。

運用BIM 技術，分別按照建筑、結構、機電三個方面對真實的工程項目進行建模，然后進行整合。組織每一個參與各方，對每一個重點難點展開討論，最后，在BIM-XR 的基礎上，設計出一套質量精益化控制方案，并對施工組織進行一次全面的模擬，對方案進行優(yōu)化、修正，最后選擇出最優(yōu)方案，從而避免發(fā)生質量風險[8]。圖3 和圖4 分別表示兩種不同的吊車方案在BIM-XR 中的模擬場景。

圖3 吊車方案一在BIM-XR 中的模擬場景

圖4 吊車方案二在BIM-XR 中的模擬場景

通過對比兩種吊車方案，確定施工現(xiàn)場的間隔位置，合理規(guī)劃人-車進出流線，減少人機質量安全事故發(fā)生概率。上述內容均可以通過XR 設備進行虛擬操作。

2.3 事中控制

針對施工物資的事中控制的主要目的是要保證物料供應商所提供物料的品質符合規(guī)范及設計要求，并保證物料的及時供應。例如，在這個平臺上，我們可以直接生成一個表格，將各種材料分類匯總后，在特定的查詢條件下，每個規(guī)格型號的庫存量增加、減少等數(shù)據(jù)顯示出來。也可使用BIM-XR 平臺對物料需求計劃和實際消耗進行比較分析。在施工過程中，對施工質量的控制可以結合BIM-XR 平臺，在平臺上實現(xiàn)對開挖深度、占地面積指標系數(shù)、管線彎曲程度、工程經(jīng)濟性等多方面指標實現(xiàn)對施工效果的量化評價。結合評價結果，采取更加合理的措施進行控制。其中開挖深度指標根據(jù)經(jīng)驗得出：

式中：K 代表開挖深度；H1代表相交管廊的標準斷面外徑；H2代表相交管廊的標準斷面高度；h 代表系數(shù)。占地面積指標系數(shù)根據(jù)經(jīng)驗得出：

式中：S 代表占地面積指標系數(shù)；D1、D2代表兩個相交管廊的標準斷面寬度；A 代表占地面積。管線彎曲程度可根據(jù)管道轉彎需求層數(shù)、管道數(shù)量等參數(shù)之間的關系得出：

式中：C 代表管線彎曲程度；n 代表管道轉彎需求層數(shù)；Ei代表管道數(shù)量；nj代表規(guī)定規(guī)格的管道數(shù)量；W代表管道彎曲度總和/90°的比值。工程經(jīng)濟性指標為：

式中：G 代表工程經(jīng)濟性指標；L0代表交叉范圍內管廊不加寬中心線的長度；L 代表管廊中心線長度之和。

在該工程中，有多個塔吊交叉作業(yè)。為了保證工程進度，達到對工程質量的精細控制，在此基礎上，利用BIM-XR 模擬平臺，實現(xiàn)了現(xiàn)場條件的模擬。通過對吊車與吊車之間的相互影響，和對物料的處理，在時間和空間上發(fā)現(xiàn)與施工人員、施工部件和設備的矛盾，以避免質量和安全的風險。另外，在該地點也安裝了攝像機。在需要進行監(jiān)控的位置上布置攝像頭，能夠在平臺上對現(xiàn)場的施工情況進行遠程的觀察。

BIM-XR 協(xié)同控制平臺一般包括了兩個部分：一個是移動端，另一個是網(wǎng)頁端。它的管理流程是：一旦現(xiàn)場的工作人員找到了質量問題，就會把這些問題以圖片、文字、聲音的形式呈現(xiàn)出來。利用移動設備將其輸入到BIM-XR 平臺，利用XR 設備增強現(xiàn)實感，有助于對工程問題進行驗證和分析，從而確保質量控制的順利進行。在此基礎上，項目經(jīng)理可以及時掌握施工進度，指導施工現(xiàn)場的改進工作，從而提高施工質量。在BIM-XR 平臺上輸入有關人員、設備、物料的相關資料。在施工過程進行的同時，資源和數(shù)據(jù)信息也在不斷地流動。在流動的過程中，隨著數(shù)據(jù)資源的不斷增加，會形成一個閉合的流程，以推動建筑增值活動的展開。在BIM-XR 平臺上，模擬和分析了建筑的施工環(huán)境。在此基礎上，通過對質量信息的動態(tài)分析，為項目管理者進行科學的決策、實施精細化的質量管理，達到精細化管理的目的。

2.4 事后控制

在施工質量控制的過程中，會產(chǎn)生大量的文本、圖表、視頻等數(shù)據(jù)資料，在BIM-XR 平臺上，能夠將上述數(shù)據(jù)文件進行及時的整合，從而達到對施工過程中的質量檢查和管理，例如對數(shù)據(jù)的記錄、設計更改、隱蔽檢查等。因為BIM-XR 平臺聯(lián)系著現(xiàn)場的實際情況，所以，該軟件可以按照施工數(shù)據(jù)的標準來進行匯總和整理，從而構建出一個完整的、可追溯的施工文檔信息體系，為竣工前的檢查數(shù)據(jù)提供依據(jù)。

在工程施工步驟結束之后，對其是否達到了質量精益化控制的目的進行判斷，如果達到了，那么就將其上傳到BIM-XR 管控平臺，并對其進行更新，與此同時，還會對相關的部件展開監(jiān)控。定期對相關工藝進行巡視，如果質量信息有了改變，可以通過BIM-XR平臺來提示，針對這一過程中可能出現(xiàn)的品質問題，通過平臺基于警示。當判定為失效時，在需要從失效的嚴重程度、產(chǎn)生原因等多方面對其進行綜合的評價與打分。結合得到的評價結果，判定輕重緩急，確定對問題處理的優(yōu)先順序，并通過BIM-XR 平臺將最終制定的方案顯示。最后，對整改效果進行分析和總結，并將其錄入數(shù)據(jù)庫，供同類問題借鑒。

在此基礎上，利用BIM-XR 平臺，對該項目的裝備質量信息進行了實時的改進與更新。有關設備的信息主要包括：生產(chǎn)廠家信息、設備規(guī)格信息、設備安裝流程信息等。在設備的管理過程中，一旦出現(xiàn)了問題，則通過BIM-XR 平臺可以追溯到相應的負責人。在設備施工時，要將施工時間，驗收記錄，驗收人員等信息輸入對應的零件，該BIM-XR 平臺涵蓋了設備和零件施工全過程的施工質量信息。使所有相關的人員都能了解到設備的具體情況，例如設備的型號和安裝情況，從而使設備的維護和管理更加方便。

結束語

此次研究受武漢城市職業(yè)學院科研創(chuàng)新團隊建設計劃資助在BIM-XR 的應用下，地下綜合管廊工程施工質量精益化控制應用優(yōu)勢總結如下：

（1）通過BIM-XR 對地下綜合管廊的實際施工過程進行仿真，可以在施工之前，清楚地展現(xiàn)出工程的施工過程、關鍵工藝、組織規(guī)劃，讓各參與者對設計理念有一個全面的了解。通過對工程項目的質量和安全教育，使建筑工人對施工過程有較好的認識，對施工過程有較好的認識，對施工過程有較好的規(guī)范，對質量有較高的認識。

（2）與地下綜合管廊施工的特點相結合，可以使用視頻動畫、沉浸式體驗等手段，對其展開可視化、精細化的施工方案模擬和技術交底。可視化交底技術對節(jié)點仿真尤其是管道布置具有顯著的作用，可以有效地減少返工風險，減少資源浪費，確保工程質量。

（3）以BIM-XR 為基礎，對項目建設過程中的資源和信息流進行整合，加強了項目建設過程中的信息管理，提升了項目的協(xié)作效率，減少了很多沒有價值的活動。同時，數(shù)字化的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的存儲方式，也為后期的運營和管理提供了有利的條件，提高了產(chǎn)品的質量。