文/裴非飛（四川綿九高速公路有限責(zé)任公司）、胡鉑（上海魯班工程顧問有限公司 ）

為使BIM技術(shù)更好地為公路工程項目服務(wù)，通過四川九綿高速公路項目應(yīng)用實踐，分析研究了BIM技術(shù)在公路建造過程中如何實現(xiàn)對建筑原材料可追溯及試驗數(shù)據(jù)共享來保證工程質(zhì)量和推動管理水平的提高，為公路建設(shè)的發(fā)展樹立了樣板。

1. 項目概況

九綿高速公路是四川省九寨溝至綿陽段的高速公路，路線全長242.3 km（綿陽市境內(nèi)187 km，阿壩州境內(nèi)55.3 km），全線橋梁總長89 136.5 m/199座，隧道總長92 242.5 m/42座，共設(shè)17處互通式立交，互通連接線長12.238 km。九綿高速工程下設(shè)33個施工標(biāo)、10個監(jiān)理標(biāo)、10個監(jiān)理試驗室標(biāo)和1個中心試驗室標(biāo)。

2. 解決的問題

為了獲得利益最大化，工程建設(shè)行業(yè)有些單位經(jīng)常在原材料上動手腳，或以次充好，或缺斤短兩。為了從源頭上保證工程質(zhì)量和原材料質(zhì)量，建設(shè)單位有必要加強(qiáng)對原材料質(zhì)量及原材料的可追溯性管理。應(yīng)用BIM技術(shù)從源頭上確保原材料質(zhì)量，保證合格原材料實際用到工程指定部位，進(jìn)而保證工程質(zhì)量。

通過BIM技術(shù)，實現(xiàn)原材料從進(jìn)場報驗、取樣留樣、試驗檢測、報告審批到使用完畢的全生命周期信息管控及信息追溯。完善原材料進(jìn)場的線上報檢審批程序，即實現(xiàn)原材料進(jìn)場卸車前，由項目部試驗人員發(fā)起線上報檢流程，通知監(jiān)理工程師前往現(xiàn)場查驗，同意后進(jìn)行卸車，未同意則彈窗報警提醒。

所有報檢程序均在云端留有痕跡，出現(xiàn)問題，責(zé)任到人。取樣留樣由監(jiān)理見證過程，并拍照取證，留有痕跡， 責(zé)任到人，保證樣品的代表性。通過質(zhì)檢計量軟件與試驗機(jī)聯(lián)網(wǎng)，檢測數(shù)據(jù)實時上傳，實現(xiàn)試驗檢測過程中的數(shù)據(jù)真實性。提供試驗檢測報告線上審批程序，手機(jī)審批、簽字，提高試驗檢測及報告出具審批時效性。實現(xiàn)原材料的追溯，即針對任何一個結(jié)構(gòu)物，可查詢該結(jié)構(gòu)物使用了哪種品牌、哪個批次的材料；反之，選擇一個批次的材料， 點擊反查，可反查出使用這批構(gòu)件的所有結(jié)構(gòu)物，保證在施工過程中或后期公路運營管養(yǎng)中，發(fā)現(xiàn)某個結(jié)構(gòu)物工程材料出現(xiàn)質(zhì)量問題后，能立刻反查出使用該批次材料的所有結(jié)構(gòu)物，排除質(zhì)量隱患。

實現(xiàn)結(jié)構(gòu)物試驗檢測數(shù)據(jù)的在線實時共享，即手機(jī)可實時查看每個結(jié)構(gòu)物的試驗檢測報告，包括配合比設(shè)計文件以及原材料試驗檢測報告，克服傳統(tǒng)試驗檢測數(shù)據(jù)調(diào)閱帶來的缺陷，實現(xiàn)隨時隨地精準(zhǔn)數(shù)據(jù)核對與管理。提供原材料進(jìn)場電子臺賬，臺賬的更新支持電腦端和手機(jī)端同步進(jìn)行。臺賬更新手機(jī)提醒，通過臺賬可以預(yù)覽每批次材料的廠家、產(chǎn)地、批號、進(jìn)貨數(shù)量、項目部試驗檢測責(zé)任人、監(jiān)理辦試驗檢測責(zé)任人等信息，手機(jī)端可便捷查看、及時追溯。

3. 材料管控全生命周期與BIM信息化整合

3.1 原材料進(jìn)場

原材料進(jìn)場時，項目部試驗員對比質(zhì)保單上的批號是否與原材料上的批號一致，試驗員查看質(zhì)保單上檢測數(shù)據(jù)是否滿足本項目部的需求。

試驗員通過手機(jī)APP發(fā)起報檢程序，通知監(jiān)理工程師現(xiàn)場核驗。報檢詳情里寫明材料基本信息，同時，將材料的質(zhì)保單拍照，再將車上的原材料拍照，進(jìn)行上傳，發(fā)送給負(fù)責(zé)檢驗的監(jiān)理工程師。監(jiān)理工程師收到彈窗信息后， 到現(xiàn)場重新核對質(zhì)保單等信息。試驗員直接從車上取樣， 對能迅速出結(jié)果的指標(biāo)進(jìn)行檢測（如粉煤灰細(xì)度，集料級配、含水率）。監(jiān)理查看檢測結(jié)果后，現(xiàn)場取證拍照上傳，對報檢程序進(jìn)行審批通過，同意卸車。卸車后要單獨放置，做好待檢測標(biāo)識牌。以上報檢審批程序，若是未通知監(jiān)理現(xiàn)場查驗，或是監(jiān)理未同意卸車，則會有手機(jī)彈窗報警提醒“未通過”。

3.2 取樣留樣

嚴(yán)格按相關(guān)取樣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法、部位、頻次、數(shù)量、規(guī)格、型號進(jìn)行取樣。監(jiān)理見證取樣，關(guān)鍵材料及不合格材料復(fù)檢抽檢取樣時，及時通知業(yè)主代表到場見證監(jiān)督。抽取樣品時，查明并登記試樣的名稱、數(shù)量、批號、規(guī)格、試樣編號等信息。試驗檢測人員在取樣的同時做好留樣工作。以上取樣留樣的過程，均由手機(jī)APP拍攝取樣照片、取樣視頻，創(chuàng)建材料數(shù)據(jù)庫，最后將數(shù)據(jù)上傳。

3.3 試驗檢測

試驗員采用從待檢測原材料中隨機(jī)取樣的方法對原材料進(jìn)行詳細(xì)檢測，質(zhì)檢計量平臺可調(diào)取試驗檢測數(shù)據(jù)， 對于不合格的數(shù)據(jù)及時報警。試驗上傳的數(shù)據(jù)包括試驗時間、試驗操作人、試驗機(jī)編號、樣品材料名稱、檢測數(shù)據(jù)結(jié)果等，實現(xiàn)對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行實時、真實可靠的監(jiān)控。

3.4 試驗檢測原始數(shù)據(jù)、報告填寫

根據(jù)試驗檢測結(jié)果，填寫試驗檢測原始數(shù)據(jù)。同時， 通過軟件填寫相關(guān)試驗檢驗報告單，原材料檢驗報告通過軟件自動生成，報告單須經(jīng)試驗人員復(fù)核和蓋章，最后由試驗負(fù)責(zé)人簽名，加蓋公章后生效。

3.5 試驗檢測報告審批簽字

工地試驗室是控制工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此試驗檢測非常重視時效性，如不能按規(guī)定時間拿出試驗結(jié)果，非但起不到監(jiān)督作用，反而會造成極大的工程損失，甚至釀成重大工程質(zhì)量事故。因此，試驗檢測人員應(yīng)于試驗檢測實施后3 d內(nèi)提交初步試驗檢測結(jié)果，并于全部試驗檢測完成后7 d內(nèi)提供完整的試驗檢測報告。

由于試驗檢測報告的線下審批往往容易滯后，從出具報告到審批簽認(rèn)完畢周期較長，影響材料是否可以使用的判斷，故此處增加原材料檢測報告的線上審批流程（對接具有法律效力的電子簽，線上審批通過，即可批準(zhǔn)使用， 其基本流程如圖1所示）。

圖1  線上審批流程

3.6 臺賬更新

通過設(shè)定統(tǒng)一規(guī)定的原材料進(jìn)場臺賬表格，對每一批進(jìn)場的原材料進(jìn)行進(jìn)場檢測信息填寫更新，包括每批次材料的廠家、產(chǎn)地、批號、進(jìn)貨數(shù)量、項目部試驗檢測責(zé)任人、監(jiān)理辦試驗檢測責(zé)任人等信息，手機(jī)和電腦均可下載表單，填寫更新，然后上傳，手機(jī)APP可顯示臺賬更新提醒。上傳成功的臺賬支持電腦、手機(jī)實時預(yù)覽。

3.7 原材料使用過程追溯

3.7.1 鋼筋原材的使用追溯

經(jīng)檢驗合格的鋼筋原材必須分批次進(jìn)行存放。同時， 在該批次的鋼筋原材旁放置“材料標(biāo)識牌”，材料標(biāo)識牌上放置含該批次材料信息的追溯二維碼，錄入材料標(biāo)識信息（圖2）。

圖2 原材料追溯二維碼示意

半成品加工前，需對鋼筋半成品存放區(qū)域合理規(guī)劃， 即同一批次鋼筋加工的半成品必須放在指定的存放位置， 并放置追溯二維碼進(jìn)行標(biāo)識，此時，半成品追溯二維碼信息與原材料追溯碼信息保持一致，作為一套二維碼工具進(jìn)行使用。

外場施工人員進(jìn)入鋼筋內(nèi)場領(lǐng)用鋼筋半成品時，需掃描半成品追溯二維碼獲取該半成品原材信息，截圖進(jìn)行記錄。同時，將半成品運至施工現(xiàn)場進(jìn)行綁扎前，掃描該結(jié)構(gòu)物上的二維碼，將原材料信息流轉(zhuǎn)到對應(yīng)的結(jié)構(gòu)物上。這樣，該結(jié)構(gòu)物內(nèi)即包含了該型號鋼筋的原材信息。

3.7.2 混凝土原材料的使用追溯

經(jīng)檢驗合格的混凝土原材必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行存放。同時，在該批次的混凝土原材旁放置“材料標(biāo)識牌”，材料標(biāo)識牌上放置含該批次材料信息的二維碼。拌和材料需要嚴(yán)格按照要求，按進(jìn)場先后順序使用。按照要求建立原材料消耗臺賬，每次混凝土拌和后，記錄該混凝土流轉(zhuǎn)到的工程部位，同時，根據(jù)配比，確定本次拌和的各類材料數(shù)量，以及該批次剩余量。每次材料進(jìn)場，做好批次標(biāo)識。

3.7.3 預(yù)應(yīng)力材料的使用追溯

經(jīng)檢驗合格的預(yù)應(yīng)力原材必須嚴(yán)格按要求進(jìn)行存放。同時，在該批次的預(yù)應(yīng)力原材旁放置“材料標(biāo)識牌”，材料標(biāo)識牌上放置含該批次材料信息的二維碼。

在對預(yù)應(yīng)力材料進(jìn)行取用時，如預(yù)應(yīng)力鋼絞線下料， 需使用手機(jī)APP掃描標(biāo)識牌上的二維碼，獲取原材料標(biāo)識信息，同時，將該信息關(guān)聯(lián)到該橋梁模型對應(yīng)的工程部位上。

3.8 將追溯結(jié)果與審批的報告、對應(yīng)的模型關(guān)聯(lián)

根據(jù)上述在使用過程中的追溯，可清晰地知道每批原材料所流向的施工部位，故將整理好的原材料試驗報告與BIM模型施工部位對應(yīng)位置關(guān)聯(lián)。除作為驗證該構(gòu)件使用的該材料質(zhì)量合格的完整證明，提供原材料追溯正查反查外，還實現(xiàn)了該原材料試驗報告的實時共享，即隨時隨地用手機(jī)查看該報告。

4. 應(yīng)用效果及研究方向

4.1 應(yīng)用效果

公路工程行業(yè)，原材料管理一直處于粗放式的發(fā)展模式，原材料消耗臺賬也很難真實反映原材料的消耗去向。在傳統(tǒng)管理模式下，原材料進(jìn)場和原材料消耗相關(guān)資料是完全割裂開的，很難做到信息流的實時共享。一批次材料出現(xiàn)問題，很難做到快速定位，并對工程隱患進(jìn)行快速處理。通過BIM技術(shù)，可以將二者聯(lián)系起來，實現(xiàn)基于BIM 技術(shù)的原材料可追溯。

四川九綿項目以實體工程為依托，針對原材料管理存在的問題進(jìn)行梳理并通過BIM手段嘗試解決，通過二次研發(fā)實現(xiàn)BIM技術(shù)下的管理模式，將各個部門信息流打通， 做到數(shù)據(jù)的實時共享。定向開發(fā)了原材料管理模塊，使施工、監(jiān)理、監(jiān)理試驗室和業(yè)主能隨時查看原材料進(jìn)場和消耗狀況。將原材料二維碼貼到現(xiàn)場，實現(xiàn)原材料的信息化管理。通過原材料進(jìn)場的線上報檢、驗收等操作，實現(xiàn)原材料進(jìn)場的透明化、可留痕和可追溯。通過點擊任何已施工構(gòu)件，即可快速查看本構(gòu)件所有原材料的材料類別、材料名稱、品牌、產(chǎn)地、供應(yīng)商、進(jìn)場批次、試驗報告等信息，實現(xiàn)基于BIM技術(shù)的原材料可追溯（圖3）。

通過BIM技術(shù)將原材料信息和試驗檢測數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)原材料和試驗數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)互通。點擊原材料即可查看相關(guān)的報檢數(shù)據(jù)、試驗數(shù)據(jù)等，點擊BIM模型即可反查原材料數(shù)據(jù)信息，材料相關(guān)信息也可以通過軟件進(jìn)行一鍵導(dǎo)出并用于各種報送。通過原材料管理，可讓九綿項目各單位工作更高效、管理更輕松、數(shù)據(jù)更透明。

圖3 基于BIM的材料反查

4.2 研究方向

九綿高速項目基于BIM技術(shù)的原材料追溯及試驗檢測數(shù)據(jù)共享還處于應(yīng)用的初級階段。由于國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)也較少，沒有太成熟的案例可供參考，所以在研究和應(yīng)用過程中走了很多彎路，但是我們有信心和決心依托九綿項目， 通過BIM技術(shù)將原材料追溯及試驗數(shù)據(jù)共享進(jìn)行落地。在以后的工程施工過程中，將深入研究BIM技術(shù)和原材料之間的關(guān)系以及BIM技術(shù)和試驗檢測數(shù)據(jù)的關(guān)系。最后以BIM技術(shù)為紐帶將原材料和試驗檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行掛鉤，通過BIM技術(shù)真正地提高管理效率，為工程決策提供方便和數(shù)據(jù)支撐。

5. 結(jié)語

為了保證工程質(zhì)量，避免類似西安地鐵使用劣質(zhì)電纜事件，從源頭到過程中再到項目竣工，對原材料進(jìn)行全程把控，實現(xiàn)原材料的全方位管理越來越被行業(yè)重視。BIM 技術(shù)在這方面將會帶來一定程度的變革，但是現(xiàn)階段BIM 技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用還處于初級階段，怎么通過BIM 技術(shù)實現(xiàn)原材料可追溯和試驗數(shù)據(jù)共享還有很長一段路要走，也是一代代工程人需要長期探索和研究的。

本文來自《建筑施工》雜志2019.02 第41卷第2期 總333期，已獲授權(quán)轉(zhuǎn)載。

作者：裴非飛（四川綿九高速公路有限責(zé)任公司） 胡鉑（上海魯班工程顧問有限公司 ），轉(zhuǎn)載請務(wù)注明來源及作者，謝謝合作！