基于BIM的地基基础工程施工质量管理系统研究

' 摘要基于BIM的地基基础工程施工质量管理系统研究专业：建筑与土木工程专业硕士生：欧华斌指导教师：王学通教授摘要随着社会经济的发展我国城市化水平越来越高，建筑业体量近年来一直保持稳定增长，人们对建筑的个性化需求也越来越丰富。地基基础工程隐蔽性高、危险性大，常常成为建筑工程项目中质量管理的痛点，需要获取施工现场的准确数据做到施工精细化管理来确保工程质量。BIM技术以其优良的可视化、模拟性和优化性等特点，提高了项目各参与方的信息沟通效率，为提升施工质量管理水平创造了条件。针对地基基础施工过程中的管理痛点，引入BIM建立质量管理信息系统以期提高质量管理效率。本文的研究成果主要体现在以下几个方面：（1）通过大量的文献研究和案例分析，总结了地基基础施工过程中常见的质量问题，通过对质量问题的形成因素进行分析，运用归纳总结方法结合业务开展流程分析影响地基基础工程质量的因素。（2）结合施工阶段各参与方系统用户的业务流程和施工质量影响因素探讨了系统功能需求，并对功能进行界定，阐明了满足系统功能的非功能性需求。根据系统需求选取合适的信息技术，并对其应用方式进行介绍。（3）根据系统需求分析结果设计了基于BIM的地基基础工程施工质量管理信息系统，对其数据传输架构和程序模块进行探讨；从概念层对系统的主要数据关系进行分析，得到实体属性E-R关系图，为系统开发与实现奠定基础。（4）系统采用WEB网站式访问模式，无需安装专门的BIM软件，通过浏览器就可以对云端的数据和模型进行管理，支持多种工程文件格式在云端转换，完整保留原始文件信息。该系统能实现访问轻量化、移动化和远程化，有利于提高远程办公和数据查询的便捷性。I 摘要（5）利用BIM可视化、参数化等特点，通过传感器和物联网定位技术实现支护结构、水文地质和周边环境等现场环境信息和人员机械等现场管理信息的实时监控，将各监测点监测到的信息与BIM模型关联并按照信息预警等级显示相应的色彩，从而实现项目监测和管理可视化。研究结果对进一步提高施工项目参与方信息沟通效率和质量管理效率有一定的参考价值。关键词：BIM，地基基础，可视化呈现，质量控制，信息系统设计 AbstractResearchonConstructionQualityManagementSystemofFoundationEngineeringBasedonBIMMajor:ArchitectureandCivilEngineeringMasterstudent:OuHuabinSupervisor:ProfessorWangXuetongAbstractWiththedevelopmentofsocialeconomy，thelevelofurbanizationinourcountryisgettinghigherandhigher，andthevolumeoftheconstructionindustryhasbeenincreasingsteadilyinrecentyears，andpeople"sindividualneedsforconstructionhavebecomemoreandmoreabundant.Ground-basedinfrastructureprojectsarehighlyconcealedanddangerous.Theyoftenbecomethepainpointsforqualitymanagementinconstructionprojects.Accuratedataontheconstructionsitemustbeobtainedtoensurethequalityoftheproject.BIMtechnology，withitsexcellentvisualization，simulationandoptimization，hasimprovedtheefficiencyofinformationcommunicationamongallparticipantsoftheproject，andhascreatedconditionsforimprovingconstructionqualitymanagement.Forthemanagementpainpointsintheprocessoffoundationconstruction，BIMwasintroducedtoestablishaqualitymanagementinformationsystemwithaviewtoimprovingqualitymanagementefficiency.Theresearchresultsofthisarticlearemainlyreflectedinthefollowingaspects:(1)Throughalargenumberofliteraturestudiesandcasestudies，thecommonqualityproblemsintheconstructionoffoundationsaresummarized，andthefactorsthatinfluencethequalityproblemsareanalyzed.ThefactoranalysismethodsarecombinedwiththebusinessdevelopmentprocesstoanalyzethefactorsaffectingthequalityoffoundationIII Abstractengineering..(2)Combiningtheinfluencingfactorsofthebusinessprocessandconstructionqualityoftheusersofeachparticipantsystemintheconstructionphase，thesystemfunctionalrequirementswerediscussed，andthefunctionsweredefined，andthenon-functionalrequirementssatisfyingthesystemfunctionswereclarified.Selecttheappropriateinformationtechnologyforthesystemrequirementsandintroducetheapplicationmethod.(3)Basedontheresultsofsystemdemandanalysis，aconstructionqualitymanagementinformationsystembasedonBIMforfoundationengineeringwasdesigned，anditsdatatransmissionarchitectureandprogrammoduleswerediscussed.Fromtheconceptuallayer，themaindatarelationshipsofthesystemwereanalyzed，andtheentityattributesERwereobtained.Thediagramlaysthefoundationforsystemdevelopmentandimplementation.(4)ThesystemadoptsWEBsite-basedaccessmode.ItdoesnotneedtoinstallspecialBIMsoftware.Throughthebrowser，itcanmanagethedataandmodelsinthecloud.Itsupportsmultipleprojectfileformatstobeconvertedinthecloudandretainstheoriginalfileinformationintact.Thesystemcanrealizelightweight，mobileandremoteaccess，andimprovetheconvenienceofremoteofficeanddataquery.(5)UsingBIMvisualizationandparameterization，real-timemonitoringofon-siteenvironmentalinformationsuchassupportstructure，hydrogeologyandsurroundingenvironment，andpersonnelmachineryandotherfieldmanagementinformationthroughsensorandIoTpositioningtechnology，andmonitoringofeachmonitoringpoint.TheinformationisassociatedwiththeBIMmodelanddisplaysthecorrespondingcolorsinaccordancewiththeinformationwarninglevel，therebyenablingprojectmonitoringandmanagementvisualization.Theresearchresultshavecertainreferencevalueforfurtherimprovinginformationcommunicationefficiencyandqualitymanagementefficiencyofconstructionprojectparticipants.Keywords:BIM，Foundation，VisualPresentation，QualityControl，InformationSystemDesignIV 目录目录摘要.................................................................................................................................IAbstract............................................................................................................................III目录.................................................................................................................................V第一章绪论....................................................................................................................11.1研究背景.............................................................................................................11.1.1选题背景..................................................................................................11.1.2研究目的..................................................................................................21.1.3研究意义..................................................................................................31.2国内外研究现状.................................................................................................41.2.1质量管理研究..........................................................................................41.2.2BIM技术及其在工程质量管理中的应用..............................................41.2.3研究现状评述..........................................................................................51.3研究内容和方法.................................................................................................71.3.1主要研究内容..........................................................................................71.3.2主要研究方法..........................................................................................71.3.3技术路线和论文框架..............................................................................81.3.4创新点......................................................................................................8第二章地基基础工程施工质量影响因素分析............................................................102.1基坑坍塌事故典型案例及分析.......................................................................102.1.1基坑坍塌典型案例................................................................................102.1.2常见的基坑失稳形式............................................................................152.2地基基础工程施工存在的问题.......................................................................172.2.1土方工程施工存在的问题....................................................................172.2.2基坑支护工程施工存在的的问题........................................................192.2.3地基工程施工存在的问题....................................................................20V 目录2.2.4基础工程施工存在的问题....................................................................212.2.5桩基础施工存在的问题........................................................................222.2.6地下结构施工存在的问题....................................................................222.2.7地下防水工程存在的问题....................................................................242.3地基基础工程施工质量影响因素及管理分析...............................................252.3.1人员因素................................................................................................252.3.2材料因素................................................................................................292.3.3现场因素................................................................................................302.3.4地基基础工程质量问题关联图............................................................312.4本章小结...........................................................................................................31第三章BIM-FQMIS需求分析.......................................................................................333.1系统用户及相关活动需求................................................................................333.1.1建设方....................................................................................................333.1.2监理方....................................................................................................333.1.3施工方....................................................................................................353.1.4勘察设计方............................................................................................353.1.5系统管理员............................................................................................363.2BIM-FQMIS的功能需求............................................................................373.2.1可视化呈现功能....................................................................................373.2.2自检、验收自动化功能........................................................................383.2.3信息监测功能........................................................................................383.2.4视图对比分析功能................................................................................403.2.5预警自动推送功能................................................................................403.2.6资料分类管理功能................................................................................413.3BIM-FQMIS非功能性需求分析......................................................................423.3.1性能要求................................................................................................423.3.2安全性要求............................................................................................423.3.3可靠性要求............................................................................................43VI 目录3.3.4准确性要求............................................................................................433.4本章小结...........................................................................................................43第四章BIM-FQMIS系统设计......................................................................................454.1BIM-FQMIS关键技术分析..............................................................................454.1.1BIM与物联网技术集成在施工阶段的应用........................................454.1.2BIM与3D扫描集成在施工阶段的应用.............................................464.1.3BIM与AR、图像匹配技术集成在施工阶段的应用..........................474.1.4BIM与无人机遥感技术在施工阶段的应用........................................484.1.5BIM与云计算技术在施工阶段的应用................................................484.2BIM-FQMIS框架构建......................................................................................494.2.1系统设计原则........................................................................................494.2.2系统总体框架........................................................................................504.2.3系统访问流程........................................................................................514.3BIM-FQMIS系统模块及实现..........................................................................524.3.1系统管理模块........................................................................................534.3.2项目监测模块........................................................................................554.3.3质量控制模块........................................................................................594.3.4材料管理模块........................................................................................624.3.5资料管理模块........................................................................................634.4BIM-FQMIS数据关系设计..............................................................................634.5本章小结...........................................................................................................64第五章结论与展望........................................................................................................665.1结论...................................................................................................................665.2展望...................................................................................................................67参考文献..........................................................................................................................68附录建筑工程质量方面国家标准、行业标准目录..................................................75致谢................................................................................................................................79VII 第一章绪论第一章绪论1.1研究背景1.1.1选题背景建筑业体量近年来一直保持稳定增长，作为国家支柱产业之一，它不仅涉及的产业链和相关技术非常广，同时与国家经济的发展趋势关联度高，与人民生活息息相关。行业规模扩张的同时必然带动相关企业的发展，从我国建筑业总产值和建筑业企业利润总额的增长就可以看来，国家统计局统计年鉴数据显示，2009-2014年间，这两项指标的年复合增长率分别达18.13%和18.7%。在建筑行业长足发展的同时，我们也不能忽视其背后隐藏的风险，质量安全事故的发生是质量管理水平低的集中体现。近年来，全国各地建筑工程较大及以上事故数不减反增。据我国住房城乡建设部（下称住建部）统计数据显示，2017年全国共发生房屋市政工程生产安全事故692起、死亡807人，比2016年事故起数增加58起、死亡人数增[1]加72人，分别上升9.15%和9.80%，需要有关部门的高度重视，亟待改善和解决。为加强房屋建筑和市政基础设施施工过程中危险性较大的分部分项工程质量安全管理，[2]住建部近日发布《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》，强化了危大工程参与各方主体责任、现场安全管理措施和监督管理，明确了处罚措施，但还没有对工程范围进行详细规定。我国建筑业企业劳动生产率低下。劳动生产率是检验建筑企业核心竞争力的重要指[3]标之一，能反映建筑行业生产效率和资源配置效率。2011年我国制造业、采掘业、交通运输仓储和邮政业及房地产业的企业劳动生产率分别是建筑业企业的3.5倍、4.7倍、5.3倍和22.3倍，建筑业的劳动生产率远远不及其他行业的劳动生产率；而按购买力评价法得出的2010年中国建筑业企业劳动生产率与德国、日本、美国、英国和韩国的比[3]值分别为28.7%、26.5%、26.4%、23.41%和19.42%，连三分之一都不到足见差距之大。建筑业提高质量管理水平的迫其需求。随着近年来“一带一路”建设的推进，沿线许多国家与我国有基础设施建设合作项目，我国建筑企业越来越多的参与国际竞争；国内1 广州大学硕士学位论文大型复杂建筑项目数量增长迅速，工程参建方多、施工复杂、工期紧等因素，对现场质量管理控制提出了较高的要求。我国建筑业信息化、产业化的发展趋势明显，传统粗放式的质量管理体系信息沟通效率太低，已经难以满足这些建筑业新常态的需求，需要探索更完善的管理体系来提高效率以应对这些变化。而BIM技术以其可视化高、模拟性好和优化性强等优点正在推动设计、施工、运维的一体化管理，加强了各参与方的信息化协同，为提升施工质量管理水平创造了条件。在质量管理方面，除了可以控制检查点、检验批的质量，更重要的是减少了由于不同参与方之间沟通协调不畅而发生的质量问题，推动施工管理向精细化、集成化的方向发展。另外，BIM平台能为业主呈现完工后的效果提高了沟通和决策效率。住建部批准《建筑[4]信息模型施工应用标准GB/T51235-2017》自2018年1月1日起实施，填补了我国BIM技术应用标准的空白。综上所述，本文的研究就是在这样的宏观经济背景和行业背景下提出来的，如何充分发挥BIM技术的特点和优势，加强建筑项目工程的管理与控制，成为一个值得我们深入研究的论题。而地基基础工程隐蔽性高、危险性大，常常成为建筑工程项目中质量管理的痛点，但其质量要求很高，需要准确的获取现场数据做到施工精细化管理，这与BIM的理念非常契合。1.1.2研究目的为了改进传统质量监管中重验收轻过程的缺陷，以减少返工、提高质量管理效率为出发点，本研究拟综合考虑施工现场管理需求，以地基基础工程施工项目质量管理信息系统（FoundationEngineeringConstructionQualityManagementInformationSystem，简称FQMIS）为研究对象，建立BIM-FQMIS框架模型，研究目标主要包括以下方面：结合案例和文献，梳理出当前我国建筑业地基基础工程施工过程中存在的问题；从现场产生的问题出发深究其原因，总结影响地基基础工程施工的影响因素；分析不同用户、不同施工流程业务需求，对质量管理信息系统的关键功能进行界定；从技术可行性角度出发对功能需求进行技术探讨；从活动控制、框架结构、模块及数据库等方面对质量管理系统进行设计，为质量管理系统的开发奠定基础。2 第一章绪论1.1.3研究意义BIM技术于上世纪70年代首先出现于欧美发达国家，作为一种创新的信息工具，经过数十年的发展和完善，目前正掀起建筑业信息化发展的热潮，以科技手段推动建筑业发展。同时，BIM技术有利于增强项目可视化、提高建设项目的信息化和集成化水平，能显著提高质量管理和生产效率，因此近年来对BIM及其相关技术的研究成为热点。本文的研究具有以下理论和现实意义：（1）有利于提升地基基础工程施工质量管理效率地基基础工程综合性很强，不仅涉及水文地质的勘探、岩土工程开挖及支护等专业性很强的作业，还因地域性强、环境影响大、风险系数高等特点，加大了施工难度。同时，地基基础作为上部结构的受力结构承受了所有的自重荷载，其施工质量显得尤为重要。而当前的信息沟通效率和质量管理水平似乎不能满足建筑业的高速发展，诸多管理痛点显示提高信息流通效率成为提升质量管理效率的有效途径。本文基于BIM对质量管理信息系统进行的研究就是为解决管理痛点为目标而开展的，通过对痛点的梳理监理解决方案并提出解决路径，对于提升建筑工程地基基础质量管理效率有极大的现实意义。（2）有利于促进相关技术的研究和应用BIM技术通过建立统一的数据库，打破了项目建设过程中的信息壁垒，减少了建设信息在各参与方之间的的沟通障碍，在建筑领域应用的优势已经凸显。然而现实情况却是相关的管理软件的开发跟不上，虽然应用得到了发展，但是仍停留在相对基础的应用阶段，并没有将BIM模拟性、可视化的特点延伸应用到施工现场，对施工过程的管理优势应用还不明显。本研究的开展建立在现有成熟技术或正在研发技术的基础上，有望把施工质量管理落到实处。（3）提供了解决建筑业管理痛点的思路没有两个完全一样的工程项目，建筑工程项目是独特的、多样的、复杂的，随着社会的发展，功能需求的多样化和更新快速化也成为建筑市场的特点。同样地，科学技术的发展日新月异，为满足社会需求提供了台阶，业内人士可根据行业需求大胆设想相应的功能来解决痛点，多样化的需求能成为技术研发的催化剂缩短技术落地应用的时间，形成良性循环。本文提出的质量管理信息系统将应用物联网、云计算、无人机遥感等现代信息技术创新性的解决管理痛点，以期实现质量管理精细化、便捷化、可视化。3 广州大学硕士学位论文1.2国内外研究现状1.2.1工程质量管理研究1.质量管理理论研究20世纪末，戴明博士提出的“PDCA循环”理论成为全面质量管理的基础，朱兰通过总结各国质量管理经验，提出由质量计划、质量控制和质量改进三阶段组成的质量管理[5][6]方法。在国内，侯学良等率先将医学循证管理理念引入到工程质量管理领域，建立[7]了群因素的结构关系模型对出现的质量问题进行群因素分析。王道鹏用解释结构模型和灰色关联度法，测度了影响建筑工程质量问题的关键因素及其关系，梳理了导致建筑工程质量问题的关键影响因素，提出了工序质量绩效管理方法解决问题。2.工程质量管理实践研究[8]管伟等以项目质量管理为核心，以工程施工全过程为主线，在管理和技术两方面提出过程控制要点，把项目作为质量管理体系的平台，建设、设计、施工、监理等单位[9]均作为体系的一个组成部分，围绕项目质量管理目标的实现质量控制。黄道军等以BIM动态样板、非接触式实时测量等方式对腾讯北京总部大楼进行质量管理，创新性地应用[10]并探索了基于BIM的智能施工放样、三维激光扫描、3D打印等应用。杨启亮等将物联网应用在军事建筑工程中提升了其综合保障能力和防护能力。1.2.2BIM技术及其在工程质量管理中的应用1、BIM技术的推广国际上应用BIM技术工程管理的的项目比例越来越高，开发商、设计院、施工企业以及相关的咨询服务机构等都在积极参与，英国、日本、新加坡等国家纷纷出台推广[11]政策和强制性措施来提高BIM的应用。McGrawHill统计得出美国建筑业BIM采用率由2007的28%到2012年升至71%，2012年5月发布第二版国家BIM标准，来规范BIM技术的实施。我国住建部将BIM称作信息化发展的关键技术，在《2016-2020年建筑业信息化发[12]展纲要》中要求施工企业开展相关研究并在施工阶段应用BIM技术，提出全面提高建筑业信息化水平，着力增强BIM、大数据、智能化、移动通讯、云计算、物联网等信息技术集成应用能力，建筑业数字化、网络化、智能化取得突破性进展等发展目标。4 第一章绪论2、BIM技术在工程管理中的应用[13][14][15]ParkaC等、Kwow等和LijuanCHEN等针对实际施工过程被动缺陷管理的情况，构建了缺陷管理与AR集成信息概念模型，积极减少施工缺陷、漏检和返工的问[16][17]题。张建新、何清华等通过调查BIM技术在我国的应用现状指出其推广应用还有很多障碍，专业跨度大、应用程度低等让用户见不到实实在在的效益，缺乏集成协同平[18]台，让许多企业缺少很好的市场切入点。马智亮等结合现场施工质量验收过程，提出[19]基于BIM的建筑工程施工质量监管系统框架，以方便质量验收。潘佳怡等指出BIM[20]数据接口不统一实现资源共享的路还有很长。张爱琳等构建了BIM技术装配式建筑[21]施工阶段管理系统来解决装配式构件丢失、误用的问题，提高了工作效率。张泾杰等、[22]孙昊等将BIM与RFID技术融合构建的建筑工人智能管理系统在概念上实现了安全提[23]醒和事故预警功能；JiaoY等提出了基于BIM和AR的云在线框架可进行场景式3D[24模拟施工。杨士超]构建了基于BIM和PDCA循环的质量管理体系加强施工过程控制，把施工质量控制由传统的验收控制往前推了一大步。[25]ChrisGordon等对施工中LiDAR和实体的感知技术的应用进行分析，探究其对[28]施工监管和质量控制的作用。Kwon等利用BIM技术、AR和图像匹配技术改善施工缺陷检测功能，开发了两种类型的缺陷管理系统，图像匹配系统和移动DM-AR应用程序。3、基于BIM的地基基础工程质量管理研究现状[27]廖志刚等建立了BIM基坑监测信息化管理系统，实现了监测对象及监测结果的[28]三维可视化、基坑监测技术的信息化和管理手段的升级化。俞晓等将基坑位移、地下[29]水位变化、支撑力、变形等监控数据与BIM模型关联实现工程远程监控。赵雪锋等在北京中国尊大厦中应用BIM技术对基础工程进行施工管理和相关优化节约了成本确[30]保了工程质量。石云轩探索了多维可视化方法对基坑进行监测，让监测结果更直观、施工过程更高效。1.2.3研究现状评述BIM技术经过数十年的发展已经日趋成熟，已经逐渐把管理理念融合到技术的创新当中，逐渐与云计算、3D扫描、AR、精益建造、绿色建筑等新兴技术集成，不断拓宽应用领域。BIM理念的实现，涉及到标准的制定、软件的兼容、人才的培养、管理方式5 广州大学硕士学位论文的改变等诸多方面因素。基于BIM实现过程的复杂性，尽管近来发展迅速，国内外学者对工程质量管理进行了广泛的研究并取得了许多有益的成果，但仍然有一些不足：（1）学者们们对BIM的研究涵盖了设计、施工、运维等多方面，囊括了建筑的全生命周期的应用探索，但也应该看到其应用深度的不足，这些应用只是将BIM作为模型承载、模拟、碰撞检查等方面的工具。BIM不仅是一项技术，更是一套方法体系，需要借助产品和技术平台来实现其理念，通过共享信息、协调生产、资源配置从而达到质量控制和成本控制的目的。目前BIM的这些优点还没有真正发挥到位所以效益不明显，致使有一些企业还在观望。（2）众多学者对BIM的研究主要还停留在模型和平台的理论层面，具体的实践应用较少。可以借鉴成功案例获取经验，充分考虑用户的业务需求来设计应用方案，解决了技术难题还要充分考虑用户的应用障碍，真正做到操作简单、易学易用且效益明显才能让用户有良好的体验，更利于技术推广和信息共享。（3）虽然我国BIM技术的应用还处在初级探索阶段，但在政府和企业的大力推广下催生了BIM与一众新兴技术手段结合的成功探索，RFID、传感器等在施工现场质量和安全方面的应用已经初见成效。要实现多专业的集成协调、资源合理配置等高阶应用还有较大的研究空间。（4）在应用软件方面，BIM云台的发展能减轻应用负重对BIM理念的实现起推动作用。目前市场上也有一些对云平台应用的初步探索，有鲁班软件的LubanView，广联达的BIMFACE，译筑科技的EBIM，圭土云，建研宏图的BIMEX，瑞斯图（Revizto）等，平台很多但是实际上主要是传统的文件协同项目管理，支持BIM模型查阅等功能，并没有把云技术和BIM理念落到实处。建设方是施工质量管理的最终受益方，目前市面上这些平台鲜有基于业主角度来做质量管理的。综合分析可知对于施工项目质量控制的研究相对缺乏，停留在对工程施工项目质量管理方法的论述和分析上，没有结合施工质量控制实施进行系统深入研究，将BIM与地基基础工程结合的研究更为缺乏，这与地基基础工程的管理需求不能匹配，而真正落到实处的质量管理软件又相对缺乏，正因为如此为本文的研究提供了契机。6 第一章绪论1.3研究内容和方法1.3.1主要研究内容本文主要是研究基于BIM技术对地基基础工程质量管理流程和技术分析，从而对基于BIM-FQMIS进行设计。主要研究内容如下:（1）对地基基础工程施工过程存在的问题进行分析通过案例研究和文献梳理，将我国地基基础工程施工过程中常见的问题进行总结，并对问题形成的因素进行分析，厘清质量管理的需求。（2）根据业务流程和管理痛点建立系统需求根据不同用户、不同施工类型、不同施工流程的需求，从质量管理效率和效果角度对BIM-FQMIS提出功能要求。针对系统功能要求寻找现有技术达到管理目标，并提出相应的质量管理方案。（3）对基于BIM的地基基础工程施工质量管理信息系统进行设计根据基于BIM的质量管理方案，从活动控制、框架结构、模块及数据库等方面对基于BIM的质量管理系统进行设计，为质量管理系统的开发奠定基础。1.3.2主要研究方法（1）文献研究的方法通过对国外内相关文献的研读，了解本课题的研究现状，提出研究的问题；对地基基础施工质量问题和基于BIM的施工质量管理方面的文献分析，进而了解基于BIM的地基基础工程施工质量管理需求，并结合实际情况，选择解决问题的方法并改进；在文献研究的基础上，初步形成基于BIM的施工质量管理需求。（2）定性分析法运用归纳、演绎、分析及抽象等的方法，对影响地基基础施工质量管理的因素层层剥离定性分析，找出地基基础工程施工质量问题形成的脉络并对因素进行总结定位，为系统需求分析奠定基础。（3）信息研究方法根据信息论、系统论、控制论的原理，通过对地基基础工程施工现场信息的收集、传递、加工和整理获得对项目现状的认识，并依照信息的传递构建了信息系统的模型，应用于管理和决策，以实现对施工项目的质量管理。7 广州大学硕士学位论文1.3.3技术路线和论文框架本文研究的技术路线和框架分别如图1-1和图1-2所示。国内外文献研究提出问题绪论数据统计地基基础工程施工质量分析问题影响因素分析案例总结BIM-FQMIS需求分析文献研究用户需求解决问题技术分析BIM-FQMIS系统设计系统结构结论数据关系设计图1-1论文研究技术路线图1.3.4创新点（1）厘清了地基基础工程施工过程质量管理的关键需求。通过文献研究，分析地基基础工程各施工阶段存在的问题，总结导致各阶段问题形成的因素，得出主要的三大因素是人员因素、材料因素和现场因素。然后结合BIM及相关技术提出BIM-FQMIS的系统用户需求和功能需求，为系统设计奠定基础。（2）实现了地基基础施工监测信息和管理信息的可视化。利用BIM可视化、参数化等特点，通过传感器和物联网定位技术实现支护结构、水文地质和周边环境等现场环境信息和人员机械等现场管理信息的实时监控，将各监测点监测到的信息与BIM模型关联并按照信息预警等级显示相应的色彩，从而实现项目监测和管理可视化。（3）构建了地基基础工程施工质量管理信息系统框架模型。通过用户需求、功能需求和非功能性需求分析，结合BIM及相关科技和技术特点，从采集层、网络层、数据层、应用层和用户层五个层面建了基于BIM的地基基础工程施工质量管理信息系统框架模型，为此类系统的开发提供参考。8 第一章绪论第一章绪论研究背景国内外研究现状研究内容和方法技术路线和论文框架第二章地基基础工程施工质量影响因素分析基坑坍塌事故典型案例及分析地基基础工程施工存在的问题地基基础工程施工质量影响因素第三章BIM-FQMIS需求分析系统用户及相关活动需求BIM-FQMIS的功能需求BIM-FQMIS非功能性需求分析第四章BIM-FQMIS系统设计BIM-FQMIS关键技术分析BIM-FQMIS框架模型构建BIM-FQMIS模块设计BIM-FQMIS数据关系设计第六章结论与展望图1-2论文框架图9 广州大学硕士学位论文第二章地基基础工程施工质量影响因素分析地基基础是建筑物的重要组成部分，作为建筑物的主要受力承重结构，确保其施工质量和安全显得尤为重要。据住建部统计，基坑基槽、人工挖孔桩施工造成的坍塌占坍[31]塌事故总数的65％，这表明基坑基槽的质量对确保施工过程质量安全至关重要。本章收集整理地基基础施工过程中基坑坍塌事故案例，通过对典型案例进行分析，引发对地基基础工程施工过程的思考。结合案例和相关文献，对施工过程中各影响因素的作用情况进行总结，为后文的BIM-FQMIS系统需求分析提供依据。2.1基坑坍塌事故典型案例及分析基坑坍塌是建筑工程事故中最严重的事故类型，坍塌事故一旦发生，将导致严重的生命财产损失，基坑坍塌事故影响因素众多，各因素之间的关系复杂，所以有必要对基[32]坑坍塌事故的风险因素及原因进行系统研究。本节通过收集整理基坑事故案例，在对典型案例进行分析的基础上，结合相关文献和案例，得出常见的基坑失稳形式，从而确定基坑坍塌风险事故影响因素。2.1.1基坑坍塌典型案例根据住建部通报房屋与市政工程数据，统计有明确成因的事故案例，得出2012年至2018年间发生的较大及以上事故中，基坑坍塌的事故起数及其占较大事故总数的比例图，如图2-1；因基坑坍塌死亡的人数及其占较大事故死亡人数的比例图，如图2-2。（其中，2018年数据为第一季度数据。）10 第二章地基工程施工质量影响因素分析3560%302930275050262523224036.3620基坑坍塌3029.6321.74事故总数15占比（%）201088810.346.67.754105322002012201320142015201620172018图2-1基坑坍塌的事故起数及其占较大事故总数的比例图14070125%1206010510561.78100945090858040基坑坍塌死亡人数6026.630死亡总人数29.4120占比（%）4034207.6125254.8101821209.521086002012201320142015201620172018图2-2基坑坍塌死亡人数及其占较大事故死亡人数的比例图由以上两幅图可以看出2012年以来我国市政与房屋建筑工程中，较大事故发生的起数和由此造成的人员伤亡大体呈现波动下降的趋势，而基坑坍塌事故起数在其中的占比和因基坑坍塌造成的死亡人数占比却有明显的上升趋势。主要是由于近年来高层建筑、地下空间项目的增多，深度越来越深、规模越来越大成为基坑工程的趋势，而相应的工程管理、技术标准和风险控制措施等跟不上现有的发展水平，造成较大及以上事故多发。由于工地距离周边建筑近、施工场地紧凑、环境复杂等缘故一旦发生坍塌事故就会造成11 广州大学硕士学位论文较大的人员伤亡和经济财产损失。从2017年较大事故类型图（图2-3）来看，土方坍塌事故远高于其他事故类型。而2018年仅第一季度就发生了4起较大及以上基坑坍塌事故，死亡21人，令人痛心。脚手架坍塌车辆伤害4%4%机械伤害火灾和爆炸4%9%土方坍塌中毒和窒息22%9%吊篮倾覆9%模板支撑体系起重伤害坍塌17%9%其他坍塌13%[1]图2-32017年较大及以上事故类型情况为对基坑坍塌事故成因及影响因素进行研究，本节通过对收集到的案例进行初步分析，具体见表2-1为部分建筑基坑坍塌典型事故案例及分析：12 第二章地基工程施工质量影响因素分析表2-1部分建筑基坑坍塌典型事故案例案例事故名称事故后果基坑概况事故原因来源1.设计深度16.2m，实际开挖20.3m，超深4.1m，造成原支护桩成为吊脚桩；处于闹市区，周边密集3人死亡，42.南边地层向坑里倾斜，并存在软弱透水夹高楼、商铺，地下管线人受伤；层，随着开挖深度增大，导致深部滑动；多，环境复杂；2005年广周边建筑3.坑顶严重超载，成为基坑滑坡导火索；上部采用土钉墙喷锚陈伟州海珠城物倒塌，商4.施工时间长达2年9个月，基坑暴露时间[33]支护，下部采用人工挖广场事故铺被焚，经大大超过临时支护为一年的时间，导致开挖地孔桩与三道钢管角撑济、社会影层的软化渗透水和已施工构件的锈蚀和锚索支护，桩深20.0m。响严重。预应力损失，强度降低，甚至失效；5.基坑滑坡前已有明显预兆，但没有引起应[33]有的重视，更没有采用针对性的处理措施。2开挖面积5000m，开挖1.连杆节点设置不当，地连墙设计强度不足；至13m；塌方地段长地下连续2.未按图纸施工，斜撑缺撑率高达62.3%；建筑1994年昌22m，宽10m，深5m，墙倒塌，相3.监测人员未及时分析和报告监测数据结果，科学都大厦基地连墙倒塌，地面下陷邻路面塌失去排险最佳时机；研究2坑事故500m，方4.临近基坑降水导致地下土流失，致使本工程院附近路面坍塌，管线严情况加重。重损坏。1.围护桩实际桩长未达到设计桩长要求，有基坑处在软粘土区域，的桩差值高达5m；一侧约2009年上周边管道环境复杂；2.基坑设计未考虑局部深挖部分和坑外车辆36m长、海市宝山采用采用钻孔灌注桩行驶等不利影响；孙海13m宽路区老镇改加旋喷桩、坑内一道钢3.监理单位桩基施工过程质量失控，基坑多忠面严重坍造事故管斜撑支护方式，发生次报警未将数据转发设计、施工单位，也未采塌围护桩踢脚破坏。取应急防范措施；4.更改维护方案未按规定送审。13 广州大学硕士学位论文续表2-1部分建筑基坑坍塌典型事故案例基坑周边环境复杂，1.建设单位未获得施工许可证，未确定工程监2006年哈基坑土方毗邻建筑多，建筑面理单位，未办理建设工程安全监督手续等情况尔滨市某坍塌事故，互2积3万m；下开工；勘察设计造成3人死联进行帷幕桩施工时基2.无明确的基坑支护设计方案；院经济适亡、3人受网坑坍塌，抢救被埋人3.施工单位抢险措施不力，致使灾害进一步扩用房事故伤员时发生二次坍塌。大。2001年乌基坑围墙鲁木齐新倒塌，19人互基坑周边情况复杂，大量土方堆放在围墙内侧挤压围墙，堆载过重界大厦工死亡、25人联人流量大。使堆土段围墙向外倒塌。程事故受伤，社会网影响严重2003年南基坑桩孔采用人工挖孔桩进行互昌市地王土方坍塌，土方作业，挖至7m深未按规定在桩孔内做护壁。联广场工程4人死亡时，上部土方坍塌。网事故1.南侧基坑外存在多条雨污水管线未查明，设基坑周边环境复杂，2008年北计时未充分考虑这些管线对基坑安全的影响；距四周建筑物10m左何京市中关基坑南侧2.暴雨时排水不畅，大量地表水通过检查井及右；世村某大厦坍塌25m，地表裂缝灌入土体，土体结构性质突变降低了采用桩锚支护体系，鸣基坑坍塌管线损毁承载力造成支护体系位移及沉降变大；[34]南侧完工使用两个月事故3.桩间土支护脱落严重，有渗水，形成空洞，后在暴雨时坍塌。存在安全隐患。2010年处边坡上部2m为碎1.结构松散的素填土中发育大量平行于边坡走湖北当阳石素填土，中部2m为向的陡倾裂隙，而未采取相应的防护措施；三峡新材边坡崩塌，粘性素填土，下部粉2.气温急剧上升20℃，空气干燥土体迅速失水、刘技改基坑2人死亡质粘土；干裂，天气的急剧变化是本次崩塌的主要诱发刚维护工程崩塌段长20m-25m，因素；3坍塌事故崩塌方量约200m。3.基坑设计方案未按规定经专家评审。14 第二章地基工程施工质量影响因素分析从上述坍塌事故典型案例不难看出，基坑坍塌事故一旦发生，难免引发连锁反应，直接影响是现边坡滑塌、围护结构失效，严重的也会导致周边建筑、管线等破坏，并由此造成严重的生命和财产损失，也会产生恶劣的社会影响。通过对坍塌事故原因的初步分析我们可以得出以下结论：（1）造成基坑坍塌事故的原因是多方面的，基坑工程的水文地质条件复杂、施工现场管理措施不到位、监测工作疏忽等因素都有可能成为坍塌事故诱因；（2）坍塌事故的发生是多方因素共同作用的结果，如海珠城广场基坑坍塌案例中，既有施工措施处理不当的因素，也存在设计强度和验算不到位的问题，还涉及监理单位玩忽职守的因素;各种诱因相互影响，共同作用导致了事故发生；（3）与水有关的环节处理应当得到勘察设计、施工和建设等各部门的重视。实际工程中，应该系统梳理坍塌各因素的发生特性和相互关系，并做好相应的防范措施，降低质量安全风险。为了更好地防范基坑坍塌风险，加强对基坑工程的管理，有必要对基坑失稳的形式进行总结。2.1.2常见的基坑失稳形式基坑工程失稳形式很多，在水压力作用下支护结构可能发生破坏，渗流可能引起流土、流砂、突涌，造成破坏。常见的基坑失稳表现形式和原因如下：1.整体失稳这种失稳形式是因围护结构在土体中形成了滑动面，基坑外侧及坑底土体一起丧失[35]稳定性，结构上部向坑外倾倒、底部在应力作用下向坑内移动，外部土体下沉。2005年8月3日，武汉市龙潭空中花园基坑因北侧东端出现超挖，开挖后未及时施工闲置时间较长，大雨导致坑内大量积水，土层受雨水浸泡承载力迅速下降致使边坡整体失稳滑塌。2.坑底隆起坑底隆起是指基坑底面的土体在应力作用下产生向上的不可逆变形。土方开挖后，深层土卸荷回弹或土体的相互作用失去平衡形成的压力差导致的土体塑流。由于土体是连续体，坑底的隆起是会伴随围护结构产生水平位移，在这种趋势的引导下坑外土体必然产生沉降或水平位移，相邻构筑物或道路会跟着发生倾斜或挠曲，结构构件或管道附和产生开裂。例如自立式结构或强度较差的维护结构，隆起会导致整体15 广州大学硕士学位论文失稳，解决这一问题的根本办法还是减少变形，例如在土体被动区加固、提高土的抗力等。3.基坑降水引起沉降基坑开挖过程中，地下水位降低过多或围护结构有较大变形时，可能会引起基坑周围地面沉降。若不均匀沉降过大时，还有可能引起建筑物倾斜开裂甚至倒塌。4.围护结构倾覆失稳这一现象主要发生在悬臂式结构或重力式结构。基坑开挖后，在坑外主动土压力的作用下，围护结构以下部某点为支点并绕其发生转动，顶部向坑内倾倒。由于坑内侧向支撑力不足，抗倾覆失稳力矩主要由围护结构的自身重力形成，坑底的被动抗力此时也会产生抵抗力矩而失稳。5.围护结构滑移失稳这一现象主要发生在重力式结构中，由于坑内土体不足以抵抗坑外主动土压力，围护结构向坑内平移，有时坑边堆载会成为失稳的诱发因素。在围护结构内侧的被动土压力和底面摩擦力的相互作用下滑移才不会发生，一旦坑底土弱化或结构底部土体软化，墙体将产生滑移而失稳。6.“踢脚”失稳这一现象常发生在基坑支护为单支撑的情况下，由于基坑围护墙体插入基坑底部深度较小、底部土体强度较低，围护结构上部向坑外倾倒、下部向上翻导致挠支撑点转动的失稳模式，故形象地称为“踢脚”失稳，当支撑体系为多支撑时也要警惕支撑失效而[35]变成但支撑发生失稳破坏。广州市海珠区江南大道中——海珠城广场“7·21”事故就是此类的典型。7.围护结构的结构性破坏这种破坏是指围护体本身刚度或强度不足发生开裂、折断、剪断或压屈而失去承载能力的破坏形式。导致这一现象的原因很多，可能是内力验算失误导致支撑体系设计不足或设计时荷载估计不足，也有可能是结构材料刚度不合格或者施工时材料有质量问题、支撑围檩截面不足导致破坏；8.支、锚体系失稳破坏锚杆的破坏主要表现为由于不均匀沉降锚杆在应力作用下拔出、断裂或预应力松弛，16 第二章地基工程施工质量影响因素分析土钉墙锚固体系的破坏大多是局部的；支撑体系大多是超静定的，当局部应力过大时形成的局部破坏会造成整体的失稳，特别是钢支撑体系，局部节点失效概率较大。9.止水帷幕功能失效和坑底渗透变形破坏在饱和含水层中，如遇透水性好的土层不采取有效措施，围护墙的止水效果不好或止水结构失效，大量的水土流失会使基坑外地面塌陷，邻近建筑物和地下管道随着一起开裂损坏。造成这一破坏主要原因是施工因素，其次是设计因素和材料的因素。由于施工时混凝土和易性和振捣不到位或温度应力作用下墙体空洞或裂缝，成为漏水通道是最普遍的现象；止水帷幕设计过短，导致坑底不断上涌，如不及时制止会造成严重的破坏。2.2地基基础工程施工存在的问题结合现行建筑工程施工质量验收统一标准GB50300-2013对子分部工程的划分和现行建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202-2002，将地基基础工程大致划分为土方工程、基坑支护工程、地基工程、基础工程、桩基础工程、地下结构工程和地下防水工程等七个部分来进行阐述。建筑工程质量方面当下使用的国家标准和行业标准见附录。2.2.1土方工程施工存在的问题土方工程体量大，施工条件复杂，受地质、水文、气象等环境条件影较大。根据使用期限和施工要求，土方工程可分为永久性和临时性两种，但是两种情况都要求具有足够的稳定性和密实度，使施工质量和尺寸造型都满足设计要求。土方工程主要有两个阶段，土方开挖和土方回填。土方工程施工存在的问题及分析见表2-2。1.土方开挖[38]土方开挖时应遵循“开槽支撑，先撑后挖，分层开挖，严禁超挖”的原则。施工前应充分勘察地质和水文条件，做好降排水措施，尽量减少水对整体结构的破坏。在施工过程中，由于施工机械或施工方法等原因常导致边坡界面不平整，多挖或少挖的现象；边坡上的松软土层受到外部干扰，会出现坡面凹凸不平的现象。挖方坡度不合理、施工顺序不合理等原因会导致挖方边坡塌方，基槽施工时也要引起重视。基坑挖好后，如受到太阳暴晒或雨水侵蚀，表层土容易出现松动，破坏原土结构，从而降低地基承载力。2.土方回填土方回填前要对基底表面进行清理，排除积水和杂草杂物，如有扰动应夯实加固后17 广州大学硕士学位论文再行填土。对于回填的土质也要严格控制，不能掉以轻心，使用水分过高、带有腐烂植物的土壤或泥炭土。回填时要根据施工及验收规范分层进行，并逐层夯压密实。对于已建好的基础墙体等回填土时应考虑其受荷强度，以免造成破坏。对于特殊地质环境和有特殊要求的工程，应认真组织专家论证施工组织方案，并按要求做好监测工作，出现异常及时上报并论证方案。表2-2土方工程施工存在的问题及分析问题统计问题表现因素分析文献来源因素定位1.边坡测量定位不严格；[40]边坡界面不平，出现较大凹施工2.边线标志不明显；[41]超挖陷；监理3.土方施工进度应服从护坡支护施工[42]土方施工超前。现场管理进度。基坑挖好后，地基土表层出1.挖好后应立即浇筑垫层保护地基；[40]施工基土扰动现松动、浸泡，原土结构被2.降排水措施不到位；[41]现场管理破坏，承载力降低。3.冬期施工应做保温覆盖。[42]监理1.挖方坡度不合理；[40]设计挖方边坡基坑（槽）边坡土大面积塌2.降排水不到位，加强雨期边坡保护；[41]施工塌方落。3.斜坡段开挖时应自上而下分层开挖；[42]现场管理4.支护结构不合理。基底未经处理，局部或大面1.基底杂物应处理干净，排除积水，松[40]填方基底施工积出现下陷或滑移；土应先夯实加固处理再回填；[41]处理问题监理地坪开裂、散水下陷。2.回填时应分层进行，逐层夯实检测。[42]1.墙体未达到设计强度；[40]施工基础墙体夯填或送土时造成基础墙2.基础两侧应同时分层回填夯实；[41]监理破坏体裂缝、破裂，轴线偏移。3.避免在单侧临时大量堆料及行走重[42]现场管理型机械设备。18 第二章地基工程施工质量影响因素分析2.2.2基坑支护工程施工存在的的问题为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施。支护时主要存在以下四种问题：坑壁形式选择不合理，坑壁土方施工不规范，对地表水的处理不重视和支护结构施工质量不符合要求。基坑支护工程是保证土方开挖和基坑施工安全的重要工程，由于其不属于永久性结构而常常得不到足够的重视。支护形式的选择应该经过严格的承载能力验算，不能为节省资金而凭经验选择支护形式。现场施工时，常因支护与开挖不是同一承包方而出现土方挖运速度过快，使得坑壁直立土方裸露时间过长，土方开挖作业与护壁施工不配合，为坑壁坍塌埋下了隐患。总结得出基坑支护工程施工存在的问题如表2-3所示。表2-3基坑支护工程施工存在的问题问题统计问题表现因素分析文献来源因素定位过多考虑节省投资；[42]施工坑壁的形式违规采用坡率法勘察资料不准确；[43]勘察选用不合理设计计算与实际受力有出入。[45]设计采用坡率法时开挖坡度放坡不够或[42]勘察未分层设置坡度；[43]违规更改施工方案或质设计坑壁土方施未采取有效降排水措施；[46]量达不到设计要求导致施工工不规范边坡顶部堆载过大或荷载考虑不足；坑壁坍塌监理开挖次序、施工方法不当；现场管理应急措施准备不充分。支护结构施设计强度和刚度不足；[42]设计围护结构变形过大导致工质量不符施工不重视，达不到方案要求；[44]施工周边地坪不均匀下沉合要求外部环境影响考虑不充分。[45]现场管理地质水文勘察不足；[42]勘察雨水等流入坑底；对地表水的防渗止水桩施工设计质量不达标；[44]设计地下管网长期渗漏泡软处理不重视降排水措施不到位；[45]施工土体应急措施不充分。监理19 广州大学硕士学位论文2.2.3地基工程施工存在的问题我国地基工程整体处于快速发展和进步的阶段，但是在实践过程中仍然存在很多问题。地基所面临的问题主要有以下几个方面：1）渗漏问题；2）压缩不均匀而沉降的问题；3）承载力不足造成的稳定性问题；4）特殊土的处理问题；5）沙土液化问题。当天然地基存在上述问题一个及以上时，为保证上部结构的安全与正常使用需采用处理措施。笔者将近年来发生的相关事故进行一定探究分类，总结出以下几种地基处理过程中发生的常见问题，如表2-4所示。表2-4地基工程施工存在的问题问题统计问题表现因素分析文献来源因素定位未进行专门的渗流计算；[48]设计基坑透水，坑内流土、管地基土渗流工程地质和水文地质勘察深度不够；[49]勘察涌施工草率，质量缺陷多。施工土的压缩模量太小；[47]土体不均匀沉降、易压缩设计地基沉降、变地基抗剪承载力不足；[49]变形施工形地基处理方式不正确或不到位；[50]地基土渗流监理支护结构变形或损坏。承压水冲毁基坑底板；[47]现场管理地基失稳基坑突涌对地下水不重视；[50]勘察勘探不到位，未按要求进行试验。[51]施工1.地基土渗流土体是由固体、液体和气体组成的三相体系。渗流是土中的自由水在压力作用下在土孔隙中流动，而在外荷载或自重作用下土体也会发生运动从而对孔隙水产生作用力，[48]深大基坑必须进行专门的渗流计算，以确定基坑的最小入土深度。地基渗流造成的危害很大，它很容易改变土体结构，造成土洞等现象，也容易形成流土，此外地下水位的下降也会改变有效应力，造成沉降，从而破坏地基。2.地基隆起变形基底隆起是基坑竖直向卸荷而改变坑底土体原始应力状态的反应，基坑开挖面的卸20 第二章地基工程施工质量影响因素分析荷过程，由于卸荷及土体的应力释放，引起坑底土体向上回弹；随着基坑开挖深度的增[49]加，基坑内外压力差也增大，引起支护结构的变形与基坑外土体的位移。基底隆起问题是一个非常复杂的课题，涉及的影响因素非常多。基坑开挖较浅时，[49]基坑只发生弹性隆起；当基坑开挖深度不断增加，弹性隆起相应增大。地基中的塑性开展区会随着基坑开挖深度增大而不断扩大甚至连通，坑内产生破坏性滑移致使造成基坑失稳，地面产生严重沉降。基底隆起量的大小是判断基坑稳定性和变形的重要指标。为防止基地隆起，主要是通过降排水、地基加固、注浆等方式，以减小工程范围内的水压。3．地基失稳破坏随着基坑开挖深度加大，基底不透水层厚度降低，原有的应力平衡状态岌岌可危，[51]当压力差增大到一定程度时承压水顶破坑底而发生突涌破坏。2.2.4基础工程施工存在的问题本文主要对混凝土基础开展研究。混凝土基础的类型有：独立基础、箱型基础、筏板基础、桩基础、组合基础（以上的组合）。由于混凝土基础的特殊性，在施工方面除应符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202》外，尚应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定。基础混凝土施工问题见表2-5。表2-5基础工程施工存在的问题因素问题统计问题表现因素分析文献来源定位未按规定设置测温仪；[52]设计大体积混凝土裂缝；裂缝水化热处理不当；[53]施工施工冷缝浇筑不连续。监理裂缝渗漏水；裂缝宽度超过允许值；[53][54]施工渗水漏水防水卷材质量问题卷材空鼓或搭接宽度不足。[55][56]监理[54]施工钢筋位移夜间施工来回踩踏偏移现场管理不当。[57]监理21 广州大学硕士学位论文随着建筑物高度越来越高，基础埋深也越来越大，箱形基础或片筏基础的应用也随之增多，厚度较大的钢筋砼底板和桩基础承台也越来越常见。大体积混凝土的浇捣养护要特别注意，由于混凝土体积越大所产生的水泥水化热越高，散热难度成倍增加，内外温差过大会产生温度应力使混凝土开裂。另外，外界气温骤降、混凝土收缩也会产生裂缝。基础工程施工除常见的混凝土质量通病外，还会出现其他问题。基础浇筑时若运输时间过长或没有在混凝土初凝前入模致使混凝土发生离析，极有可能形成施工冷缝而难以处理。另外，地下室等结构对渗漏水的要求非常严格，剪力墙穿墙对拉螺、变形缝或后浇带处理不当，会造成漏水渗水质量隐患；基础属于隐蔽工程，工程变更会对混凝土整体性产生更大影响。2.2.5桩基础施工存在的问题桩基础是由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承台组成的基础，是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。桩基础的承载能力高，能承受竖直荷载，也能[58]承受水平荷载，能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载，是应用最广泛的深基础形式。由于其组成和施工特殊性，参照建筑地基基础工程施工质量验收规范GB50202，在此单独叙述。桩基础按照施工方法不同可分为预制桩和成孔灌注桩。本文研究的是项目实践中采用较多的钢筋混凝土预制桩和泥浆护壁钻孔灌注桩。钢筋混凝土预制桩施工存在的问题见表2-6，泥浆护壁钻孔灌注桩施工存在的问题见表2-7。2.2.6地下结构施工存在的问题地下结构工程除了混凝土工程存在的质量通病之外，还存在渗漏水等问题。地下连续墙是支护结构常常也作主体结构之用，除应加强其自身结构防水设计外，对结构节点、地下室结构底板和搭接处需进行重点防水设计。地下结构工程施工常见问题见表2-8。22 第二章地基工程施工质量影响因素分析表2-6钢筋混凝土预制桩施工存在的问题文献因素问题统计问题表现因素分析来源定位钢筋骨架不合格、浇筑顺序[59]桩尺寸偏差大施工不正确；[60]桩身质量差外观粗糙材料材料不合格；施打中桩身破坏管理养护不到位。放样不准确；[59]施工桩身偏移过大桩位偏移超过规范要求沉桩速率过快；[60]勘察地质不均匀或有地下障碍物监理接桩处松脱开接桩处松脱开裂、桩脱节连接不牢固；[59][60]施工裂、接长桩脱桩或错位连接方式不正确。[61]设计桩头质量差、桩桩头处混凝土碎裂、脱养护不到位；[59][60]施工头打碎落，桩顶钢筋外露桩锤选择不合适。[61]监理混凝土强度低；[59][60]材料断桩沉桩过程中桩身断裂施工方法不当。[62]施工桩端入土深度、贯入度指勘察不到位；[59][60]勘察沉桩指标不合格标不符合设计要求施工方法不恰当。[61][62]施工表2-7泥浆护壁钻孔灌注桩施工存在的问题问题统计问题表现因素分析文献来源因素定位机械安装和施工不合理；[63][64]施工成孔质量不孔壁坍塌、孔底沉渣过多，护筒埋置不正确；[65]监理合格孔深度不足钻进方式不恰当。钢筋笼的制安装钢筋笼困难孔壁不规则；[63][65]施工作、安装问题灌注混凝土试钢筋笼上浮吊放钢筋笼时未对准孔中心。监理导管定位不准确；[63][64]施工桩身混凝土强度不足或存桩身质量差现场设备维护不到位；[65]监理在缩颈、断桩等缺陷作业不连续。现场管理23 广州大学硕士学位论文表2-8地下结构工程施工存在的问题文献因素问题统计问题表现因素分析来源定位混凝土构件引起的渗混凝土表面局部缺浆粗糙或振捣不密实；[53][54]材料渗漏水漏；养护不到位等原因导致形成裂缝；[55][56]施工防水工程引起的渗漏预埋件设置不合理或未焊止水环。设计进场原材料有问题；[66][67]混凝土表混凝土麻面、蜂窝、材料混凝土坍落度不合规范；观质量问有孔洞；施工浇筑时振捣不密实；题混凝土裂缝、有夹层监理混凝土浇筑时间间歇过长。材料堆放期过长或料棚不干燥；材料未标记[67][68]钢筋锈蚀，混料；材料区分；砂浆垫块不可靠；钢筋问题同截面接头过多；施工截面面积占受力钢筋总面积的百分率超出混凝土表面露筋设计规范数值；钢筋骨架外形尺寸超过允许值。2.2.7地下防水工程存在的问题近年来在大规模城市地铁建设和其他工程建设中基坑的渗透破坏事故时有发生，这[71]些事故发生的原因80%是与水有关的。地下结构发展快速的同时，由于其处在较为复杂的地质水文条件环境，在其设计使用年限期间存在诸多影响其结构刚度和强度的因素。[72]统计表明我国有28个城市建筑地下结构渗漏率57.51%，个别城市渗漏率达100%。[73]地下防水工程施工应遵循现行《地下防水工程质量验收规范GB50208-2011》，应根据规定的防水等级确定合适的施工方案。常见的地下防水工程施工质量问题见表2-9。1、卷材防水存在质量问题卷材防水主要存在空鼓，转角处渗漏，管道周围渗漏，卷材搭接不良，管道部位卷材粘贴不良，卷材搭接处渗漏。2．砼构件引起的渗漏因混凝土配合比不准，坍落度过小造成混凝土离析或局部振捣不实或漏振、跑模漏浆等原因造成蜂窝麻面、露筋、孔洞等使得地下室渗漏水。24 第二章地基工程施工质量影响因素分析裂缝渗漏水，施工缝渗漏水，预埋件、穿墙管道部位渗漏水。表2-9地下防水工程施工质量问题问题统计问题表现因素分析文献来源因素定位铺贴后的卷材出现空鼓或明施工时基层表面不干燥洁净；[55][69]卷材防水显空鼓突出；搭接形式不符合要求；[70][72]施工质量问题接搓处被污染或被撕破，层立面铺贴应从下到上，上层卷材现场管理次不清或搭接宽度不够。应超过下层卷材150mm。坍落度不足或振捣不到位；[55][72]混凝土蜂窝麻面、露筋、孔安装止水带前未认真检查其质洞等；施工砼构件引量；施工缝渗漏水；设计起渗漏留缝设计不合理；沿穿墙管道、预埋件周边阴监理预埋管道未切实固定，止水环焊湿或渗漏。接不牢固。2.3地基基础工程施工质量影响因素分析根据前文对地基基础工程施工各阶段存在的问题进行统计分析，将影响深基坑质量的主要原因总结为人员因素、材料因素和现场因素。现运用因素分析理论对造成各阶段质量问题的因素进行深度剖析。2.3.1人员因素由文中统计分析得知，地基基础工程施工质量问题都涉及到建设单位、勘察、设计、施工、监理监测等人员因素。1.建设单位因素近日，住建部印发了关于《住房和城乡建设部工程质量安全监管司2018年工作要点》的通知（建质综函[2018]15号），明确了建设单位承担首要责任，并严格落实各方主体责任，全面落实质量终身责任制。针对地基基础工程质量问题，建设方的管理存在的问题可能有以下几个方面：（1）报建审批流程不规范25 广州大学硕士学位论文建设单位没有按照正常的程序办理施工许可证、报建、质量安全审批和监督手续，使工程建设项目缺少监管，甚至存在未取得施工许可证就开工的违规项目，导致施工安全和质量得不到保障。（2）招投标不规范作为建设项目的质量责任主体，建设单位未对勘察、设计、施工等单位信誉资质进行审核，不走正常渠道发包，或者将工程肢解发包，使得设计施工单位的资质得不到保障。另外，建设单位对工程转包现象不重视，让地基基础施工面临很大风险。（3）施工方案更改较随意方案的不同往往意味着造价的不同，当实际投资与预算区别较大时，即使在没有专家论证及合法审批手续的情形下，建设单位也有可能会套用其它基坑的现有支护方案。有时因为赶工期，甚至对方案提出无理更改要求。（4）忽视施工方提出的合理建议因施工过程中客观条件发生变化，常常发生发、承包合同中未能规定的情况，导致原定方案不再适用。工程实践中，部分建设单位担心优化后的方案增加工期或造价，忽视施工单位真正从质量安全角度提出的合理化优化建议和意见。（5）工期、造价不合理为节约投资成本，建设方可能会压缩工期、压低价格，甚至迫使承包方以低于成本的价格竞争，暗示或明示设计、施工单位违反工程建设强制性标准，降低了工程质量。2.勘察因素勘察作为工程项目最重要的准备阶段，对工程项目的质量有着至关重要的影响。勘察主要是借助于专业的技术方法对位于地表以下的地层结构，地下水位岩层分布等情况做出准确的判断，通过对一些测点的取样等方法，勘察过程得出的是地况的近似值，如果偏差过大极有可能导致事故发生。（1）资质不匹配《建设工程质量管理条例》规定了从事勘察、设计工作的单位应当依法提供其资质证书，在其相应的资质等级范围内承揽工程，并不得转包或者违法分包所承揽的工程，而工程实践中总有人因为一些利益铤而走险。（2）勘察方法不规范26 第二章地基工程施工质量影响因素分析勘察单位都有自己的一套勘察方法，但可能因没有严格按照相关标准进行操作，而导致勘察结果与实际情况不符，从而埋下隐患。如没有确定合理的勘探点，对勘探深度计算和控制不科学将导致平面图分析不全面，不利于判断不良地基的基本情况，判断其承载力要求，对设计环节产生影响。（3）勘察资料不准确勘察作为工程建设程序的先行环节，其质量优劣直接关系到建设项目的经济效益和社会效益。工作过程中可能出现勘探点的选择不能代表整个区域的工程地质情况，反映不出地层的特性；不同的计算方法和试验情形也有可能导致勘察参数失真。勘查人员的资质和责任感对勘察原始资料的获取质量的有直接影响。有时为了省时省力，没有针对相应场地仔细踏勘，尤其在地质情况复杂的地层破碎带，不能套用周边地层的勘察资料，否则将使得踏勘信息与实际情况有严重不符的风险。（4）忽视水文地质勘测水文地质勘测旨在掌握地下水和地表水的成因、分布及其运动规律，为合理利用水资源，正确进行基础、打桩工程的设计和施工提供依据。包括地下、地上水文勘察两个方面。工程事故中很大一部分都与水有关，前文已经叙述过水的重要性，参建各方人员也渐渐了解了对水的处理是必不可少的环节，但仍然有人心存侥幸，尤其对地表水的防范措施不足以抵抗风险。3.设计因素由基坑事故可以看出事故的形成原因中设计因素占比很大。设计阶段的质量管理主要有功能性、可靠性、观感性、经济性几个内容，应做到设计资料齐全准确、计算依据齐全可靠、计算结果准确可信、选用的设备性能优良、各专业采用的技术条件一致、新技术行之有效，各阶段设计文件的内容和深度满足合同约定，设计合理，综合经济效益好。（1）设计文件不准确由于勘察数据不能准确反映地质情况，对接下来的承载力计算造成偏差，进而会对坑壁选择、支护结构、桩型计算等产生一系列的影响。计算时一些参数的选用不合理，或工作上出现失误形成较大误差对质量造成影响。例如当有地下水或承压水存在时，计算结果仅满足基坑支护结构(如排桩和地连墙)的稳27 广州大学硕士学位论文定和强度要求，但未进行渗流专项计算，而将地连墙或防渗体底设置在透水层中，造成[39]“悬空”结构，将会引发基坑透水、管涌和突涌事故。（2）施工图设计不详细设计单位应当就审查合格的施工图设计文件（如节点细部构造、新技术新工艺等）向施工单位做出详尽的说明，履行施工图设计文件说明的义务，必要时也可以辅以视频动画解读。（3）对水的处理不到位从事故案例看，大部分基坑事故都与水有关系，地表水和地下水的处理同样重要。有些设计对未严格根据实际的地质水文情况设置对应的方案，对于季节性水文考虑不足，防渗防漏设计不重视，导致质量问题频频出现。（4）设计人员业务素质不足设计人员应取得相应的职业资格证才能参与项目设计。地基基础工程是专业性非常强的工程，而设计工作也是专业指数相当高的工作，设计文件应当满足国家有关规定对设计深度要求，在设计文件上签字盖章并注明工程合理使用年限，对设计文件负责。4.施工因素施工阶段是工程质量形成最直接的阶段，施工过程的好坏对工程质量有直接影响。（1）人员认识不足施工人员和管理人员质量安全意识不足，不能根据现场的环境和气候对施工过程中遇到的问题作出有效应对；对于施工中的关键工序或环节、关键质量特性的关键因素及细部构造等把控不到位。（2）施工工序不当对于土方工程、基坑支护工程等施工工序要求严格的工程，要严格按照方案设计有序进行，并配合好其他分项工程的进度。实际施工过程中却不规范，“分层开挖、先撑后挖”方针落实不到位，很容易发生安全风险。（3）施工管理不善工程质量是施工管理的核心，应当制定保证工程质量的各项管理制度和管理方法，加强检查，贯彻预防为主的基本方针。由于地基基础工程安全风险大的特殊性，应成立安全事故紧急救援小组，以防事故发生。28 第二章地基工程施工质量影响因素分析有些承包方为了追求利益将质量安全置之度外，仍然存在偷工减料、以次充好，盲目施工的现象。（4）施工质量不达标支撑结构钢筋下料不到位，支撑连接街头强度不足等导致支撑体系承载力不足。防水涂料的涂抹、管道的安装坡度、焊缝的无损检验、冬期焊接的环境温度等一些影响质量的关键因素控制不足会严重挫伤工程实体的质量。地下连续墙、桩基围护结构等钢筋用量不足，地下结构混凝土蜂窝麻面、地下室渗漏水，养护措施不到位等现象时有发生，为安全事故埋下隐患。5.监理和监测因素（1）业务素养和职业责感任缺乏监理人员和监测人员应该持有相应的资质证书才能上岗。现实中监理队伍和监测队伍人员混杂，遇到问题时不能及时反馈质量安全信息。某些监理工作不认真，质量意识不足，未按监理规范的规定，严肃对待施工过程监理。对于地基基础多为隐蔽工程的项目旁这一点显得尤为重要。（2）风险防范意识不强在发现监测点出现异常，沉降变形或裂缝超出允许值时，监测人员风险敏感度不足未能及时将监测信息和分析报告传送给建设单位和施工单位，错失应对事故良机。（3）监测点不足对于基坑应该设计专门的基坑监测方案并报监理单位审批，特殊工程或重大工程应组织专家论证。实际工程中很多事故的发生是监测点不能反映现场的实际情况造成的。2.3.2材料因素工程材料是施工的物质条件，作为工程质量的直接组成部分，材料在其中起着决定性作用。材料包括原材料、构配件、周转材料、半成品和成品等，在实际施工过程中，往往有多重身份，很难对其简单界定。如混凝土预制桩在其不同阶段就有不同身份，既可以是材料，也可以是半成品或成品。通过前文分析，主要考虑支护结构、地下结构的影响。（1）支护体系对地基基础工程质量的影响虽然支护结构是临时性结构，但由于地基基础工程的特殊性使得支护结构的质量在29 广州大学硕士学位论文其中起着举足轻重的影响。支护结构形式多种多样，一般根据项目的水文地质、周围环境、开挖深度、地形地貌、施工作业准备及气候条件的来选择。排桩、钻孔灌注桩、地下连续墙、土钉墙及预应力锚索等是应用较多的支护类型，通常为两种以上支护形式的组合支护方案。因为各支护形式都有其适用范围，所以采取什么样的形式或组合来支护本身就会对工程质量产生影响。影响支护结构质量的材料因素主要有模板质量、支撑杆件质量、钢筋质量、混凝土质量，根据层次致因法往下推，还有水泥标号、河沙成分、砂石的级配等因素。（2）地下结构对地基基础工程质量的影响地下结构的梁、柱及地下室顶板、底板等的质量都会对整个工程有影响。同样，影响支护结构质量的材料因素除了模板质量、支撑杆件质量、钢筋质量、混凝土质量，以及水泥、河沙、砂石等因素外，还有防水卷材、防水涂料、焊接材料等。2.3.3现场因素现场因素是指施工现场环境中自然环境、作业环境和管理环境等在施工现场会对地基基础质量产生影响的因素。（1）自然环境因素自然环境因素主要指工地现场地质、水文、气象条件和地下障碍物等对项目施工有影响的因素，包括土层特性、地下水位、与江河湖海距离、基坑开挖深度及周边建筑物等环境，不同的情形选择的设计参数不一样，施工时相应的防护措施也不一样。（2）作业环境因素作业环境主要指项目实施现场平面和空间环境条件，地基基础隐蔽性强，若采用逆作法施工，在地坪以下一定要确保照明度和空气含氧量，以免因此造成质量安全风险。这些因素看起来对施工质量不构成直接威胁，却在项目质量形成道路上产生潜移默化的影响。（3）管理环境因素行之有效的现场管理也能对质量把控起到很好的作用。由前文可知很多问题的形成与现场管理因素有关系。管理环境主要是指项目参建单位的质量管理制度与参建各方之间能否妥善协调，相互影响提高质量管理效率。根据发承包的合同结构，理顺在项目实践过程中的管理关系，建立协调一致的现场施工组织系统和质量管理的综合运行机制，30 第二章地基工程施工质量影响因素分析创造良好的质量管理环境和氛围为施工质量提供保障。2.3.4地基基础工程质量问题关联图通过前文的分析，地基基础工程质量问题的诱发因素很多，先找出最主要的三大因素，人员、材料和现场因素作为鱼骨图的主骨架，按照层次划分以及每个主要因素对地基基础工程的影响，找出主骨架下的组成因素，并继续往下推演得出地基基础工程质量问题各因素的关联关系，用因果分析图表示，如图2-4。该影响因素关系图简单、直观地体现了地基基础工程质量缺陷影响因素之间的层次关系，不仅为实际工程中质量控制点的选择提供了依据，也使得各因素之间的关系脉络更加清晰，为需求分析提供了基础。2.4本章小结本章由基坑坍塌典型事故引发对地基基础工程施工质量问题的思考，根据案例总结了9种常见的基坑失稳形式。然后根据相关规范将地基基础工程施工过程按照土方工程、基坑支护工程、地基工程、基础工程、桩基础工程、地下结构工程、地下防水工程分类，通过文献查阅和互联网查找的方式梳理了各子分部工程施工过程中容易出现的问题，并对影响地基基础施工质量管理的因素层层剥离定性分析、归纳总结，找出地基基础工程施工质量问题形成的脉络，进而了解基于BIM的地基基础工程施工质量管理需求，为下文选择解决问题的方法及管理信息系统的设计奠定了基础。31 广州大学硕士学位论文资质不匹配勘察资料不准确忽视水文地质勘测施工方方案更改随意报建审批流程不规范建设单位因素勘察因素风险防范意识不强监理监测因素人员认识不足施工管理不善设计文件不准确施工因素设计因素地基基础质量问题土层特性周边建筑情况复杂模板质量差混凝土质量不达标与江河湖海的距离交通条件差自然环境支护结构材料作业环境质量管理制度不合理质量管理体系不完整钢筋质量缺陷模板质量差支撑杆件质量管理环境地下结构材料图2-4地基基础工程质量问题与影响因素因果分析图32 第三章BIM-FQMIS需求分析第三章BIM-FQMIS需求分析上一章对地基基础工程施工质量问题及其影响因素作了详细的分析和阐述，知道了质量问题的形成是由多方因素造成的，并了解了施工现场质量管理的难点。本章针对这些管理难点探讨了BIM-FQMIS的系统需求，从系统用户、系统功能、和非系统功能三大方面对系统进行需求分析。3.1系统用户及相关活动需求根据地基基础工程实际施工情况，本系统的主要用户身份可以分为建设方、施工方、监理方、勘察设计以及系统管理员五种身份，每一种身份具有各自不同的权限使用系统中的功能，系统管理员也可以根据主导方的意愿对某些特定的人群放开使用权限。3.1.1建设方建设方主要在系统中扮演着宏观调控的作用，可以是建设单位人员或者总承包单位人员(下文统称建设方)。除了可以查询实时进度知道其进度是落后还是超前外，还可以通过系统呈现的报表和统计分析结果，了解项目的质量合格率，查询缺陷点原因、整改过程和整改结果，有图片、文字信息和模型信息的全部记录。针对查询结果做出相应的判断，能对项目整体进行把控。建设方可以将项目合同和施工过程中的文件上传到系统，同时建设方也会参与工程质量验收等活动。建设方用例图如图3-1所示。3.1.2监理方监理方主要是对工程各阶段进行质量审核评定，从材料的质量验收、施工过程的旁站记录，到实体成型质量检测验收都会涉及，在整个系统中起着至关重要的作用。对施工过程的每一个环节的质量都应该非常清楚，严格按照设计图和相关规范进行把控。33 广州大学硕士学位论文实时进度施工组织审核进度分析<<包含>><<包含>><<包含>>质量缺陷点进度管理<<包含>>质量统<<包含>>计分析质量管理<<包含>>待整改问题质量验收<<包含>>检验批验收<<包含>>建设方<<包含>>分项工项目资程验收料管理<<包含>>子分部<<包含>>工程验收施工过合同文件程文件图3-1建设方用例图监理常用的功能有查询功能和编辑功能。包括查询质量控制点，下载或直接录入质量验收表格，上传旁站记录和图片、质量问题图片、验收文件及电子签名等活动。监理方用例图如图3-2所示。基坑监测日常巡查施工组织旁站记录审核检验批验收<<包含>><<包含>><<包含>><<包含>><<包含>>分项工程验收质量监督<<包含>><<包含>>子分部工程验收质量验收缺陷记录<<包含>>质量缺陷及事故处理<<包含>>缺陷整改通知<<包含>><<包含>>监理方资料管理缺陷整改反馈<<包含>><<包含>>质量事故处理监理日记验收记录图3-2监理方用例图34 第三章BIM-FQMIS需求分析3.1.3施工方施工方在工程实践中是质量落实的主体，在系统中是质量规范的主体，让施工方的施工流程和工序日趋规范化、标准化，降低质量问题的发生概率。系统对施工方的每一位成员每一天的工作任务、工作内容、工作地点和现场图片都有记录，生成在系统的时间轴上以便日后查询。所以，每一位施工人员都要详细地记录自己一天的工作内容，树立主人翁意识，减少质量问题的产生。施工人员可以查询模型中的节点大样图，对于特殊部位、特殊结构可以查看动画模拟，同时也要上传每日真实施工记录和成果。施工方用例图如图3-3所示。检验批质量分项工程子分部工程控制质量控制质量控制<<包含>><<包含>><<包含>>节点大样查询高效自检<<包含>>施工质量控制<<包含>>施工动画模拟<<包含>>施工指导<<包含>>动态样板引路施工质量问题<<包含>>质量问题记录施工方<<包含>>资料管理质量问题整改<<包含>><<包含>><<包含>><<包含>>施工记录工程合同施工图验收记录图3-3施工方用例图3.1.4勘察设计方勘察设计方主要是对工程进行跟进，提供一个与其他参建各方交流的平台。对于基坑开挖和支护易出现质量安全事故的专项工程保持关注。当现场实际情况与勘察设计不符，或出现工程事故需要勘察设计单位给出相应的补救措施以降低损失。设计团队用户包含建筑、结构、设备等各专业的设计人员，可以对各专业模型整合分析做施工图审查、碰撞检查和方案模拟，对具有权限的设计信息进行下载、在线查看、批注等操作，人员之间可以自由讨论。在得到监理单位签章后35 广州大学硕士学位论文也可执行模型和设计变更操作。勘察设计方用例图如图3-4所示。勘察成果资料方案设计图施工设计图<<包含>><<包含>><<包含>>资料管理<<包含>>模型生成勘察地质模型<<包含>>模型管理<<包含>>模型变更<<包含>>勘察设计方质量验收建筑设计模型<<包含>><<包含>>检验批分项工程质量验收质量验收图3-4勘察设计方用例图3.1.5系统管理员系统管理员的业务活动主要是对信息系统运行进行维护、数据更新、系统模块增减及用户权限划分等工作。系统中所有的用户都需要管理员进行管理，每日的上工情况、安全统计，系统硬件运行正常，另外还要对系统进行备份。系统管理员用例图如图3-5所示。系统管理员根据主导方的意愿来设置，可以是建设方也可以是监理方或BIM工程师。36 第三章BIM-FQMIS需求分析用户管理日志管理<<包含>><<包含>>权限管理<<包含>>系统管理<<包含>>硬件管理<<包含>><<包含>>系统管理员数据更新系统备份图3-5系统管理员用例图3.2BIM-FQMIS的功能需求3.2.1可视化呈现功能（1）技术交底可视化按照规定设计方应该向施工方进行技术交底，将设计意图准确地传达。技术交底的质量好坏直接关系到施工质量的好坏，因此准确有效的技术交底显得尤为重要。技术交底的内容包括重难点部位、质量通病和新技术新工艺等，传统做法是通过二维图纸和设计人员口述传达，施工方来想象，但受人的空间想象力的局限，技术交底往往很难达到设计需求。BIM的可视化可以非常轻松的解决这一[74]痛点，必要时还可以辅以施工动画来帮助交底。（2）施工模拟可视化针对复杂专项工程或构造节点，利用BIM模型和虚拟仿真技术，对施工过程和施工技术进行模拟可以及时发现方案中的漏洞和不足，提高施工安全，降低施工风险。利用BIM技术和增强现实技术（AR），对复杂专项工程进行建筑空间、功能、设计参数的合理化验证。不仅可以深化设计，还可以指导施工，如利用BIM模型确定预埋件、龙骨位置，对方案进行模拟，并进行动画演示。（3）质量缺陷整改可视化对于已经完工自检合格的工程，工人在制定的位置放置标识，管理人员通过AR技术将BIM模型上叠加在实体构件上，非常快速地就能发现是否有问题，通过比对还能显示差别信息。然后对有缺陷的部分进行拍照留档并跟进其整改过程37 广州大学硕士学位论文[75]。缺陷整改过程中所有产生的图片和验收信息均被系统记录下来备用，以便质量检查和竣工验收后运维阶段调取。3.2.2自检、验收自动化功能传统的施工质量监管要求监理人员熟悉相关施工质量验收标准和技术规范，并应用于分部分项工程的验收中，形成纸质的验收成果资料。验收资料能够真实[18]地反映工程实际情况，质量现场所有产生的验收表格都是重要的凭证。系统能够为施工单位自检提供技术支持，通过施工环节节点关键词搜索可快速获取国家规范、技术指导、地方规定等与之相关的所有规定对这个部位的做法描述，并根据所在城市选取与之匹配的地方规定，综合规定形成一个对该部位自检的控制建议区间，把质量验收做到前端。《建筑工程施工质量验收统一标准》将建筑工程施工质量验收逐层划分为单位工程、分部工程、分项工程和检验批。其中，检验批作为施工质量验收的最小单位，需结合工程实际，依据施工及质量控制和专业验收需要按楼层、施工段等[18]进行划分，它是施工质量监管的基础，也是建筑质量控制的关键。马智亮将施工质量验收规范与BIM模型关联，基于IFC标准得出了一种自动生成质量控制点的算法，使施工质量验收数据采集标准化，防止施工质量数据遗漏。该算法的监理可以有效地提高验收效率，保证验收过程不发生遗漏。3.2.3信息监测功能信息监测最重要的是其时效性强，主要是指对现场管理监测和现场环境的实时监测，以确保基坑安全和施工作业质量。目前我国的基坑监测主要还是靠人工来完成，也有一些新技术如三维可视化的应用，但是深度不够，不能满足现场综合数据的采集需求。传统的数据采集是按照监测方案使用水准仪、测斜仪等进行现场采集，然后进行数据分析处理得出结论形成分析报告。采集周期长效率低限制了监测应有的作用，遇到突发事件将带来质量安全风险。(1)现场管理监测施工现场的管理监测包括人员、机械、安全问题动态控制。1)人员动态监测。施工项目管理中，对建筑工人的管理情况关系到生产质量[22]以及经济效益。对人的管理是所有管理中最难控制的，工人在施工现场的行38 第三章BIM-FQMIS需求分析为不当很可能会对施工质量和其自身安全造成影响，有些后果甚至是不可挽回的，如安全防护用具的佩戴、工艺工法的操作等都或多或少会对施工产生影响。目前，在施工现场对工人管理仍然是粗放的，主要是通过巡查和抽检的方式进行，管理效率低下，效果不理想。2)机械动态监测。机械设备的使用采用“三定”制度，即定人、定机、定岗位责任制度，把机械设备的使用、维护、保养等各环节的要求落实到具体的个人身上，实行机长负责制和岗位责任制。汽车、土石方机械、混凝土机械、起重机械、电焊机等作业人员及其他专人操作的专用施工机械操作人员都必须持有相关部门颁发的操作证，确保持证上岗。土石方机械作业中应随时监视机械各部位的运转及仪表指示值，如发现异常，应立即停机检修。机械不得靠近架空输电线路作业，并应按照规范规定留出安全距离。3)项目安全监测。施工过程作业的安全是质量的表现，安全的作业环境又能促进质量的提高。通过BIM模型预先识别临边洞口，做好安全风险评估和相关措施的制订，提前在模型中将防护栏布设完成。结合BIM和RFID的技术特点设置施工现场危险区域，项目安全监测系统应该包括危险识别与防范、人员定位与预警以及管理信息查询等功能。(2)现场环境监测基坑开挖前应该制定系统的开挖监测方案，监测方案应包括监控目的、监测项目、监控报警值、监测方法及精度要求、监测点的布置、监测周期、工序管理和记录制度及信息反馈系统等。基坑工程的监测包括支护结构的监测、周边环境[76]监测和现场气象监测。根据《建筑基坑工程监测技术规范GB50497-2009》开挖深度超过5m、或开挖深度未超过5m但现场地质情况和周围环境较复杂的基坑工程均应实施基坑工程监测。支护结构监测包括：围护墙侧压力和变形，支撑（锚杆）轴力、弯曲应力，腰梁（围檩）轴力、弯曲应力，立柱沉降、抬起。周围环境监测：坑外地形的变形监测，邻近建筑的沉降和倾斜监测，地下管线的沉降和位移监测。39 广州大学硕士学位论文3.2.4视图对比分析功能在目前的先进信息和通信技术中，可以将虚拟信息附加到现实世界的BIM，图像匹配和AR已被当作实用技术用作现场工作检查。图像匹配已被用作在施工[77]现场追踪和快速识别物体的技术。AR是一种将虚拟对象与真实世界实时结合的技术，在这项研究中，基于标记的AR和图像匹配技术被应用于施工现场的缺陷管理。BIM模型用于创建AR标记和虚拟2D图像。工作元素的各种BIM模型信息（例如3D绘图，材料和时间表）被转换为标记，将信息扩充到现场的真实元素上。另外，通过使用BIM软件的相机功能来匹配真实照片，从3D的BIM模型中提取虚拟2D图像。使用这些图像匹配和增强现实技术，管理人员和工作人员可以通过将虚拟形状和尺寸扩大到真实物体或实际照片来自动确定其任务结果。这些基于标记的增强现实技术和图像匹配技术将改进目前的人工检查实践，并成为主动控制工作程序的创新工具。现场质量工程师或监理可以直接在质量控制模块中使用平板电脑访问并输入最新的检验历史结果。此外，平板电脑会显示每个质量控制任务的清单。现场质量工程师可以记录日期、条件、检查结果、出现问题的描述和建议等信息。此外，现场质量工程师可以从平板电脑中的列表中选择相关任务，并确定那些未通过检查的任务，并且可以直接使用BIM模型标记缺陷位置，编辑缺陷描述并链接缺陷相关的数码照片。该模块的一个好处是通过实时同步在平板电脑和质量管理系统之间传输与BIM模型集成的检查结果和记录，从而消除数据输入重复。3.2.5预警自动推送功能现场监测系统获取数据，经过小波降噪等手段初步处理后传入云端系统进行分析，看是否已经达到警戒值。一旦达到警戒值，系统将第一时间向系统管理员端发出询问，是否将警戒信息发送至所有用户。控制图法又叫管理图，在实际质量管理中采用动态分析法，实行质量动态控制，即随时了解生产过程中的质量变化情况。控制图法是通过统计样本数据来分析判断整个生产过程是否处于稳定状态的比较有效的工具，它的用途为过程分析和过程控制。40 第三章BIM-FQMIS需求分析为了实现质量控制，应该加强对施工过程的监管，以了解产品符合规格的程度，可以使用控制图来定期监控质量。控制图作为一种统计分析工具，适用于区分由常见原因导致的过程变化和由特殊原因导致的变化，常见原因通常被称为随机变量，对质量没有显着影响。然而，一些变化可能是过程中通常不存在的原因的结果，这可能是影响质量的特殊原因变化。使用控制图的目的是为了区分何时发生特殊情况。根据某些现浇结构物体的定义的质量公差，最终的施工缺陷评估是根据实际偏差和定义公差之间的比较来确定的。2标准控制图可以通过图4来说明。假设随机变量服从正态分布N（μ，σ）其中μ是平均值，σ是标准偏差。实际上，中心线被选为平均值μ。上控制界限选择为μ+3σ，下控制界限选为μ-3σ，如果施工过程仅受随机变化的影响，2观测值应遵循正态分布N（μ，σ）。在这种情况下，根据统计数据，大约99.73％的观测值应落在图5所示的区间（μ-3σ，μ+3σ）内。如果观测值遵循这种情况，则说控制图的变化是掌控之中。对于这种情况，不需要更改或修改施工过程。此外，以前的观察到的控制图可以用来预测施工过程的未来表现。否则，控制图的变化就失去控制。对图表的分析是需要的，以便找到变化的来源。然后，质量工程师将采取措施纠正或改善施工，以确保项目的质量。偏差容忍上限控制上限中心线控制下限容忍下限时间标准偏差图3-6控制图理论基础图3-7正态分布图3.2.6资料分类管理功能工程资料记录了工程实施的整个过程，是工程建设的结晶，工程建设期间各个环节都会形成大量的图纸、表格、合同等材料，它们是工程建设的重要组成部41 广州大学硕士学位论文分。工程资料是工程建设及检查验收的主要内容和依据，作为展示工程项目管理水平和体现规范标准的载体，可以为工程验收和质量事故调查等活动提供参考。由于工程原始资料具有有效性、可追溯性、完整性、准确性和系统性的特点，政府质量监督部门通过工程资料给也能基本了解工程的施工状况，确保为工程质量实施有效的监督和确保工程质量。工程资料是工程质量的依据，工程质量是工程资料反映，二者相互依存。由于完整的工程档案能反映整个工程的所有情况，具有完整性、一致性、有效性以及可追溯性等职能，因而也会产生大量名目繁多的资料，对它进行分类管理显得尤为重要。总而言之，工程建设过程中应高度重视工程档案资料管理工作，不仅为了方便竣工验收，实现工程资料管理制度化、规范化和标准化，留下一套真实有效、系统和有价值的工程建设资料更有重要的历史价值。3.3BIM-FQMIS非功能性需求分析根据建筑公司的实际情况，为了满足管理功能而开发的管理系统首先应该安全性要得到保障，使数据能可靠地传送。还应该拥有强大的处理功能，对海量的数据及时进行处理。还要有极高的反应速度，以方便用户可以在任何时候对数据进行查询和使用。3.3.1性能要求由于系统涉及的子系统和调用程序很多，数据存储海量，系统用户也非常多，这就对系统性能提出了较高的要求，要能够实现数据的快速传输。好在工信部已经推出了5G通信城市试点，相信不久的将来工业级的数据访问不会成为数据调用的障碍。同时系统界面设计应人性化并容易操作，具有较高的易用性。3.3.2安全性要求建筑公司的信息数据必须安全可靠地保存，避免为他人所盗取。因此，想要保证信息的安全，系统必须运用一些保密措施，如对数据进行加密、设置严格的用户权限和登陆密码。42 第三章BIM-FQMIS需求分析3.3.3可靠性要求系统想要正常使用，必须要稳定。以建筑行业的特殊性，必须保证系统安全可靠。要做到系统不容易出错，还要在出现错误后能及时进行修正。再者，对系统中的数据还要有完整的备份。对于软件系统和数据而言，备份是十分关键的，保证在意外原因导致系统数据丢失后依然能开展工作，避免对企业的正常运营造成影响。3.3.4准确性要求准确的数据和高效的数据传递过程是保证建设项目质量监管和预警功能实时性的首要条件，有利于提高质量管理模型评价结果的质量。BIM模型中的动态创建、共享、更新和管理工作都需要准确性和实时性质量非常高的数据传输，确保数据传输按照行业一致的信息编码原则，借助IFC标准来实现数据的储存与交换、数据的定义、格式需求等操作以保证系统的高效运行。3.4本章小结本章立足业务流程和用户需求，对地基基础工程施工质量管理信息系统进行了总体需求分析，为系统设计指明了方向。首先从用系统户人群入手，探讨了不同角色的业务需求和现有质量管理难点，提出质量管理信息系统的六个功能来解决问题，包括可视化呈现、自检和验收自动化、信息动态监测、视图对比分析、预警自动推送和资料管理等功能。然后对系统的非功能性需求进行了概述，在开发层面对系统运行提出了要求为后文的系统设计提供保障。43 广州大学硕士学位论文44 第四章BIM-FQMIS系统设计第四章BIM-FQMIS系统设计为了满足上一章探讨得出的系统需求，构建一个有建设方（或总承包方）主导其他参建各方共同使用的地基基础工程施工质量管理信息系统，本章首先分析现有的科技信息技术，探讨各技术与BIM技术结合应用于地基基础施工现场的可能；然后从设计原则、系统框架和访问流程等方面对BIM-FQMIS系统进行设计，阐述系统各模块功能。4.1BIM-FQMIS关键技术分析4.1.1BIM与物联网技术集成在施工阶段的应用物联网是将射频识别装置、红外感应器、激光扫描器、全球定位系统等集成在一个体系里，建立起人与物、物与物的信息传输通道来获取信息提供决策依据。将BIM信息化模型导入到质量管理平台实现资源的有效共享，通过物联网将施工现场的每个构件与模型的构件进行一一对接，可以录入、输出和管理每个构件的信息，这样每个构件就是一个有唯一特性“身份”的构件。工程实施人员通过移动应用端在这个质量信息管理平台进行组织、信息协同和权限分配实现施工产品质量控制。通过现场扫描设备，可以在模型中快速定位，实施记录现场状态与BIM模型同步，填写质检信息用于后期分析。RFID(无线电射频识别)是一种非接触式的自动识别技术，作为物联网技术的[78]重要组成部分，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关信息。建筑工程尤其装配式建筑因材料构件种类繁多，经常会出现构件丢失、错用、误用等情况，RFID阅读器可以迅速识别并读入施工场地的构件，并用于建筑施工构件安装的整个过程，因此，在建筑构件的制作过程中，工作人员可以通过RFID技术将构件的相关信息记录下来，包含的信息内容如表4-1所示。结合RFID技术与BIM技术，将标签编码中的构件信息储存在BIM模型信息库中，通过构件RFID信息向BIM模型的有效传递实现对构件进行实时追踪控制，BIM确保RFID芯片标签中数据及时储存和更新。通过RFID技术实现信息的非接触性读写，以成本相对比较低廉的方式快速45 广州大学硕士学位论文识别和读取施工现场人员的身份及相关信息，在实际应用中具有良好的经济效益。融合RFID和BIM技术，能够实现建筑施工现场工人定位，并在BIM模型中进行可视化表示。表4-1RFID标签记录数据信息的标准序号123456存储内容ID规格状态过程数据历史数据环境数据优秀、良好、唯一识组件规格基运行维护保养维护记组件周围环内容描述合格、可用、别本信息过程录境不可运行4.1.2BIM与3D扫描集成在施工阶段的应用利用激光测距原理，3D扫描技术以每秒数百万次的测量速度快速获取物体表面点的三维坐标、色彩信息和反射强度，并经计算机加工处理，构建出建筑物[79]外观几何尺寸完全一样的点云模型，实现实景复制。近年来，3D扫描技术与BIM技术在土木工程中越来越引起研究领域的关注。与建筑行业中使用的常规接触型传感器相比，3D激光扫描仪具有以下优点：①快速扫描较大的建筑物并测量其表面轮廓；②能以毫米级精度生成扫描目标表面的“点云”数据；③可进[80]行高达270m的远距离精确测量，这种方法使高精度自动化测量成为了可能。李亚东等利用三维激光扫描仪选取物表面各点的空间坐标，然后构建出选取物的[81]三维模型，同时也可以将其导人Revit软件中构建选取物的BIM模型。罗德安等提出了一种自动化提取建筑物断面的算法，并通过实例证明，该算法能大大[82]提高海量点云数据处理的效率。鉴于3D扫描技术可快速、高效地获取目标建筑物的表面信息，在建筑工程施工阶段，可以通过3D扫描技术对建筑施工现场进行实测，快速完整地获取已完工程的点云数据，将数据与原有BIM设计模型进行比对，分析其中的偏差情况，为工程质量检查、工程验收带来巨大帮助。所以，激光扫描技术是连接BIM模型和工程现场的有效纽带。综上，3D扫描技术与BIM模型集成后，通过模型数据的对比、转化和协调，[83]可以提高工程质量检查效率和准确性，达到减少返工等目的。46 第四章BIM-FQMIS系统设计4.1.3BIM与AR、图像匹配技术集成在施工阶段的应用增强现实(AugmentedReality，AR)是在虚拟现实(VirtualReality，VR)基础上发展起来的，作为一种新兴的人机交互技术和计算机应用延伸，已经应用在了医疗、军事、古建筑修复、电视转播和游戏娱乐等领域，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。AR技术是将计算机生成的虚拟物体、[84]融合到用户所看到的真实场景中，提高对真实世界的感知能力。在这项研究中，基于标记的AR和图像匹配技术被应用于施工现场的缺陷管理。BIM模型用于创建AR标记和虚拟2D图像，工作元素的各种BIM模型信息（例如3D绘图，材料和时间表）被转换为标记，将信息扩充到现场的真实元素上。另外，通过使用BIM软件的相机功能来匹配真实照片，从3DBIM模型中提取虚拟2D图像。使用这些图像匹配和增强现实技术，管理人员和工作人员可以通过将虚拟形状和尺寸扩大到真实物体或实际照片来自动确定其任务结果。这些基于标记的增强现实技术和图像匹配技术将改进目前的人工检查方式，并成为主动控制施工质量的创新工具。使用AR和图像匹配技术进行质量管理的场景可以这样描述：（1）使用BIM模型，质量检测器检查钢筋混凝土工作缺陷管理所需的信息，例如建筑物几何形状，材料和项目时间表。然后，将在移动设备中识别的信息转换并保存；（2）质量检测器将BIM几何信息传输到AR设备，信息然后被传输到AR标记，每个标记都根据其工作位置进行分类；（3）接下来，工作人员将标记附加到检查人员指定的位置，然后使用移动设备上的AR应用程序来增强BIM几何信息。然后，他们可以查看叠加在实际场地组件上的增强BIM几何信息。通过这一点，现场管理人员和检查员可以检查钢筋混凝土工作的状态，并迅速发现遗漏点；（4）一旦工作在某个区域完成，缺陷管理员可以要求工作人员截取已完成的工作，AR应用程序会自动将这些图像发送给现场管理人员和检查员，使用这些图像，现场管理人员和检查员可以评估工作结果，并检查可能导致缺陷的遗漏；（5）如果发现任何遗漏，工作人员将立即被要求停止相关工作，并且通过DM-AR应用程序中的工作命令报警功能发出执行返工的命令。在工作人员返工47 广州大学硕士学位论文之后，上述缺陷管理过程将再次执行。AR技术将是BIM理念和应用的拓展，对于提升BIM在施工现场实际质量控制中的应用有很高的现实价值，最终可能会成为现场管理人员的数字化工具箱。4.1.4BIM与无人机遥感技术在施工阶段的应用无人机搭载的光探测和测距的遥感技术，可以确定传感器与物体或表面之间的距离，当这种传感器是静态的或与GPS定位系统组合时，其允许远程生成描述观察场景的3D点云，例如从空中对建筑物立面扫描。BIM和无人机遥感技术的协同作用为实时施工缺陷检测和质量控制领域带来了新的可能性，远远超出了传统预定义时间和地点的质量数据采集和分析。系统通过分析模型和点云数据之间的几何偏差模式来评估点云数据产生的原始BIM的质量。无人机系统主要通过针对不同建筑对象或构件的实测数据与设计要求进行对比得到精确的差值，这个差值小于质量控制基准数据和机械物体定义的允许质量公差就算合格。最终的施工质量评估是根据实际偏差和定义公差之间的比较来确定的，所有的质量问题将根据预定义的颜色编码在BIM模型中进行分类和可视化，以便现场工作人员能够快速找到并整改。该系统可以自动收集现场质量数据，在建造点云数据和按计划的BIM模型之间进行比较，并评估施工质量。能够以更有效的方式识别潜在的施工缺陷并支持实时质量控制，可以有效解决大型工程如深挖、摩天大楼等局部测量难题。4.1.5BIM与云计算技术在施工阶段的应用云计算(CloudComputing)是一种基于互联网的新型计算模式，借助这种模式，计算机或者其它设备可以根据需求共享信息或者软硬件资源而不需要购买硬件[85]服务器设备，可以降低成本，提高利用价值。随着技术的进步，建筑物中的构件和设备可采集的数据非常大，为了满足管理的需求未来建筑可能被传感器、数据采集装置所包围，数据量会成倍增大。但是数据仅仅是字符串，若要解决管理问题还需要进一步被加工处理，将数据变成信息、变成管理决策，数据的价值才能被挖掘出来。海量的数据信息让普通的计算方式无法满足需求，通过云计算技术，可以将感知后的信息放在云端服务器上进行处理，用户只需要通过浏览器或者移动应用平台就可以轻松访问云空间，提48 第四章BIM-FQMIS系统设计[58]高了访问效率。在BIM一体化云计算平台中所有与工程项目相关的软件、模型、数据均储存在云端，通过云端强大的图形处理能力和数据分析能力可在云端运行所有软件，用户通过客户端或者网页端对云端数据进行访问，无需在本地下载任何BIM软件，如下图3所示。建设方设计监理方人员API转换施工技术人员接口勘察API人员BIM软件BIM模型图例图例副标题数据处理符号计数说明工文件存储人7用户1通信链路4便携电脑1平板电脑无线访问1点监管方2智能手机图4-1云计算平台示意图4.2BIM-FQMIS框架模型构建4.2.1系统设计原则（1）动态化原则。地基基础工程施工现场时时刻刻处在复杂多变的动态环境中，要确保质量管理系统的准确有效就必须实时收集现场变化的信息，了解现场人员、机械、材料的动态和施工状态，确保现场所有的因素都处在可控的状态下，从而保证项目的质量目标。当然，系统中的BIM模型也有相对静止的需求，在参建各方确认变更事项后，对系统的部分功能能够提供一键暂停功能，将变更部分关联到模型对应的位置后重新开放，确保变更过程中数据的一致性。（2）模块化原则。系统中的各模块和子模块是相互协调相互关联的，也是相互独立的模块化子系统。根据项目的特点和需求，不同的项目有不同的监测对49 广州大学硕士学位论文象和监测手段，对应的功能需求也不尽相同，这就需要系统模块能灵活选择和添加，保证其独立性功能的同时也能确保实现模块之间的数据有效传输，以期对项目实现全方位的精细化质量管理。（3）轻量化原则。现有的BIM管理软件很繁重，要实现管理和应用需下载相应的软件，运行效率低。针对施工现场信息传输速度快的特点，系统需要实现工程文件在Web网页上显示的功能，提供一种轻便快捷查看BIM模型成果的方式。用户无需安装BIM软件，直接查看BIM模型的完整信息，并支持各移动终端方便查询。（4）基于IFC标准。IndustryFoundationClasses（IFC）数据模型是一个公开标准，由buildingSMART开发用来帮助工程建设行业数据互用的基于数据模型面向对象的文件格式。IFC标准是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准，用于建筑物整个生命周期内各方面的信息表达与交换的国际标准，BIM软件可以基于IFC进行数据交换和共享。4.2.2系统总体框架明确了系统的功能需求和系统设计的基本原则后，需要将系统要求转换为相应的系统结构，接下来对系统的总体方案进行设计。为了优化项目的质量管理体系，对地基基础工程项目进行动态、可视化的实时质量管理和预警，确保地基基础工程建设安全有序地开展需要运用合理的工具对数据进行挖掘，本研究结合管理信息系统设计的模式和要求，梳理系统相关技术的工作原理，本文提出了地基基础施工质量管理信息系统的总体架构，如图4-2所示。50 第四章BIM-FQMIS系统设计用户Web浏览器手机客户端层便携式计算机平板设备BIM-FQMIS应用平台应现场监测智能预警施工模拟质量验收材料管理用层电子签章用户交流进度管理旁站记录资料管理决策分析高效自检模型深化问题记录软件库数云数据中心RevitBentley据层Navisworks3DSMaxBIM模型统计关联分析数据存储

建设相关法规数据挖掘

4G/5GInternet网Zigbee络WLAN层传感器网络组网采短距离传输技术WIFI数据降噪处理和信息初步处理集层数据采集传感器3D扫描物联网二维码多媒体信息现场巡视图4-2BIM-FQMIS总体架构图本研究的BIM-FQMIS整个系统框架分为采集层、网络层、数据层、应用层和用户层，以传感器、IOT、3D扫描、AR、多媒体等技术实时收集施工现场的状态信息和质量管理人员和监管人员现场巡视为信息来源，以BIM模型为信息基础，将收集到的数据、图片和视频等信息关联到BIM模型上，通过云计算对收集来的数据进行统计和分析，以期达到施工管理和决策分析的目的。4.2.3系统访问流程用户通过网页端或者手机客户端登陆系统，输入基本信息后系统检测是否已有用户信息匹配，如若没有则会被判定是否已注册。信息匹配成功后系统会自动判定用户类别，从而获取相应的权限等级并据此来显示该用户能正常访问的模块。系统访问流程如图4-3所示。51 广州大学硕士学位论文开始输入密码NO密码错误，核对密码请重新输入YES导航栏导航栏选择系统管理项目监测质量控制材料管理资料管理退出系统结束图4-3系统访问流程图4.3BIM-FQMIS模块设计根据系统的功能需求分析结果和地基基础施工过程业务流程的需要，以施工质量监管信息化功能为核心，BIM-FQMIS的功能应用模块包括主要由系统管理模块、项目监测模块、质量控制模块、资料管理模块、材料管理模块，如图4-4所示。不同业务区域、不同管理机构可视工程实际情况和各自职能灵活配置，平行可添加施工图审查、工程招投标、成本管理、施工组织设计等管理模块辅助质量管理，从而实现全方位信息化监管目标。52 第四章BIM-FQMIS系统设计BIM-FQMIS主要模块系统管理模块项目监测模块质量控制模块资料管理模块材料管理模块工系系现现支土基地地程竣质桩竣用统统场场护预方坑基下下质项准监施工用材仓量基工户模设环管结警工支础结防量目备理工验料料库控础图管块备境理构系程护工构水验日阶文文收记验监制工文理管运监监监统工工程工工收志段件件文录收控点程件理行测测测程程程程文件件图4-4BIM-FQMIS功能应用模块结构图4.3.1系统管理模块1、用户管理（1）管理员用户管理员用户按照项目需求可分为系统管理员用户和项目管理员用户（即建设方驻现场用户）两类。系统管理员用户的职责是对系统系统信息进行日常维护，确保系统在健康稳定的环境下运行；项目管理员用户负责对项目进行管理。管理员用户数据用例图如图4-5所示。当用户成功登录时，系统自动匹配用户级别并显示相应等级权限的访问模块，其他模块变为灰色不可访问。（2）勘察设计方用户勘察人员和设计人员可以结合各专业模型进行碰撞检查和深化设计，生成图纸、分析报告等设计信息，根据自己拥有的权限下载、在线查看、批注设计信息，也可以向相关参与方发送或回复信息请求和变更等。管理员用户根据以上需求结合系统模块对此类用户进行权限设置。53 广州大学硕士学位论文注册修改个访问系人信息统功能<<包含>>修改密码用户退出用户登录用户系统功能管理员<<包含>>日志管理硬件管理删除用户<<包含>><<包含>>配置角色<<包含>>权限管理<<包含>>系统管理<<包含>>对应权限用户统<<包含>><<包含>>用户管理计分析<<包含>><<包含>><<包含>><<包含>>删除角色<<包含>>角色管理系统备份修改用数据更新<<包含>><<包含>><<包含>>户信息<<包含>><<包含>><<包含>>修改角添加用户用户查询色信息添加角色重置密码角色查询图4-5系统管理员用户数据用例图（3）建设方用户作为业主方，施工准备阶段主要工作是理解设计意图，同时对设计提供参考意见；施工阶段，需要了解工程实施进度、质量等信息的整体态势；质量验收阶段需要提出验收申请或回复信息。该类用户可查看质量问题及统计分析结果、质量控制模块的工程进展，也可以对各勘察设计人员给予其参与的设计进行讨论交流。管理员根据以上需求结合系统模块对此类用户进行权限设置。（4）监理、监测方用户监理方用户主要以项目文件审批、施工监督、验收相关过程等方面参与系统。除了要理解设计意图，还要对施工过程有关质量的所有项目进行审核。该类用户权限等级要求高，各方活动都要参与。监测方用户主要是对基坑进行监测的实施方。由于地基基础工程的特殊性，实际工程中大部分都需要进行专项方案论证并进行基坑监测，该类用户需要针对项目监测模块进行发送/回复信息请求和变更，在其权限范围进行相关活动。管理员根据以上需求结合系统模块对此类用户进行权限设置。54 第四章BIM-FQMIS系统设计（5）施工方用户施工方用户主要工作室质量实现，对于涉及意图、施工方案、施工流程和工艺都需要形成深刻认识，可以通过系统获取施工指导相关内容，技术人员还可以就相关问题提问设计方以确保工程质量。在施工验收阶段，施工方自检合格后可向系统提出质量验收请求，并附上相关材料。查出质量问题时应配合整改，并记录整改相关信息。管理员用户根据以上需求结合系统模块对此类用户进行权限设置。（6）其他用户其他用户包括分包单位用户、供应商等人员，他们的主要需求是理解设计意图，对权限内的信息进行搜索与查询等。管理员根据以上需求结合系统模块对此类用户进行权限设置。以上是对参与地基基础工程项目参与各方用户进行的整体划分。所有的用户都可以申请在线签章功能，并且可以在其相应权限接受系统相关内容预警和警告，还能接收系统平台发出的短信或系统在线通知。在具体的实施过程中，可以根据主导方的需求和意愿再行细分。2、系统模块管理系统管理员用户可根据实际工程项目需要添加或删减系统模块以适应项目质量管理需求。对于模块间的数据关联和同步需进行调试以确保数据的有效性。3、系统设备运行监测系统设备的运行情况。为实现质量管理系统的功能，涉及很多信息技术，需要很多设备和装置提供支持，如传感器、RFID设备、Zigbee路由器、环境监测设备、位移监测设备等，管理员对设备进行唯一编号并记录其型号，对于固定位置的硬件设施能录入其位置信息，硬件能够正常工作则相应指示灯亮，否则不亮灯，达到系统管理员能够快速对任意设备定位并监测到它们的运行情况的目的。4.3.2项目监测模块项目监测模块是整个项目的全局实时动态模块，在这里可以显示整个项目施工进程的动态模型，能自动弹出预警信息，以便管理人员对全局整体把控。该模块由现场环境监测、现场管理监测、监测预警系统组成。55 广州大学硕士学位论文(1)现场环境监测现场环境包括现场气象环境监测和施工环境监测。因基坑周边状况复杂，对于地基基础工程施工过程中的管控，主要依赖于监测数据，根据国标《建筑基坑[86]工程监测技术规范》，基坑工程的现场监测采用仪器监测与巡视检查相结合，得出现场监测项目如表4-2所示，包括支护结构内力监测支护结构位移监测、水土监测、周边环境监测。工程实践中，常根据项目的岩土工程条件、周边环境、基坑设计方案、基坑等级和施工方案来确定现场监测的方案。监测方案涵盖监测内容、监测点的布置、监测方法、监测频率及周期和监测预警值设置等方面，这是需要在施工准备阶段就要确定下来并录入系统的，随着土方开挖和支护结构施工的进行，整个监测体系也将越来越完善，地基基础监测方案示例图如图4-6所示。图4-6地基基础监测示例图56 第四章BIM-FQMIS系统设计表4-2现场环境监测项目监测方式数据采集技术手段监测项目与传输GPRS、Zigbee围护墙内力钢筋应力计、混凝土应变计支撑内力应变计、轴力计GPRS、Zigbee支护结构立柱内力应变计、轴力计GPRS、Zigbee内力监测锚索测力计、应力计、GPRS、Zigbee、锚杆内力磁通量传感器WIFI土钉内力钢筋应力计、应变计GPRS、Zigbee压差式变形测量传感器GPRS、Zigbee、静力水准仪、3D扫描仪WIFI围护墙顶部水平位移激光位移传感器全自动全站仪静力水准仪、3D扫描仪GPRS、Zigbee、围护墙顶部竖向位移激光位移传感器WIFI全自动全站仪支护结构深层水平位移土压力计、压差式变形测量仪GPRS、Zigbee位移监测GPRS、Zigbee立柱竖向位移静力水准仪、全自动全站仪WIFI静力式水准仪GPRS、Zigbee、坑底隆起土压力计、3D扫描仪WIFI激光位移传感器GPRS、Zigbee、土层分层竖向位移分层沉降磁环、深层沉降标WIFI孔隙水压力孔隙水压计GPRS、Zigbee围护墙侧向土压力土压力计GPRS、Zigbee水土监测GPRS、Zigbee、地下水位孔隙水压计、浮子水位传感器现场巡视周边地表竖向位移静力水准仪、激光位移传感器GPRS、Zigbee周边建筑物竖向位移液压静力水准仪GPRS、Zigbee倾角传感器、测斜仪GPRS、Zigbee周边建筑物倾斜静力水准仪周边环境3D扫描仪、裂缝自动检测仪GPRS、Zigbee、监测周边建筑物裂缝远距离缺陷检测系统现场巡视地下管线位移压差式变形测量传感器GPRS、Zigbee自动气象站（雨量传感器、温湿GPRS、Zigbee、气象环境光传感器、风速风向传感器、水WIFI面蒸发传感器）扬尘噪声扬尘监测系统、噪声监测站GPRS、Zigbee57 广州大学硕士学位论文(2)现场管理监测现场管理监测主要是对现场人员、机械、安全问题进行监测。1)人员监测。将工地现场人员身份证、工种、年龄等信息录入RFID芯片并嵌入施工安全帽中，安全帽既是“保护伞”也是人员出入施工现场的标识和门禁卡，这样可以实现工地现场人员身份实名制，保证信息的唯一性、准确性。结合RFID技术信息即时收集和BIM技术模型可视化的优势，实现人员实时位置可视化查询和工地进出人员的身份有效识别，不仅实现了建筑工人的智能定位功能，还能管控人员进出。系统可以对现场人员实现动态点名、工时检测、进出情况统计分析，对于连续工作超过规定时间的工人进行提醒避免疲劳作业影响工程质量安全，而且能设置区域准入权限，对未获得准入权限的闯入者发出声光报警提示。2）机械监测。机械监测主要是为了保证机械自身正常运转及机械之间的运转不相互影响。通过传感器系统视频监控系统等对塔吊、起重机械、升降电梯等机械运行状态进行监控。包括其仪表盘状态及保证其工作安全的结构状态，如塔吊的吊绳轴力、升降电梯缆绳轴力等，确保机械的正常运转，减少安全事故发生。通过视频监控系统采集图像，自动分析出车辆的车牌，车型信息，并上传云平台，快速有效的识别进出车辆，实现对车辆的管控。对于出入工地的渣土车，自动分析其覆盖是否满足环保要求，对不达标的车辆发出预警。3)安全管理。根据项目的开展对系统设置好危险区域，并在相关区域设立标识牌以作警示。当人员进入危险区域时，FFID阅读器会读取并记录其ID信息，[22]同时发出语音提示。对于模板工程、脚手架工程等特殊工程涉及高处作业的，施工单位应为从事高处作业的人员提供合格的安全帽、安全带、防滑鞋等必备的个人安全防护用品，在工人通过门禁系统时即可分析是否其正确佩戴和使用。在危险区域和部位设置红灯和警示牌警示，如临边、洞口等。焊接工程应做好防火措施，爆破工程应严格贯彻执行爆破安全规定，做好安全警戒工作，禁止无关人员进入，杜绝各种事故的发生。58 第四章BIM-FQMIS系统设计开始现场施工数据收现场数据收集数据采集系统集处理阶数据处理数据处理模块段质云数据基坑监测模型，量中心现场管理模型评估阶段质量评估控制图系统风险是否达到安全风险预警系统预预警标准警YES阶段信号传输NO结束图4-7项目监测预警系统运行流程图(3)监测预警系统通过对监测数据和结果进行统计及分析，与项目设置的原始值对比，根据精度要求对达到预警标准的因子进行风险预警，将预警信号按既定的设置传达给管理人员。项目监测预警运行流程图如图4-7所示。4.3.3质量控制模块质量控制模块包括质量控制点、施工质量监控和质量验收。1.质量控制点59 广州大学硕士学位论文质量控制点是施工质量的重点控制对象，按照相关规范要求对施工过程中那些技术要求严格、施工难度大、对工程质量影响大或发生质量问题时危害大的对象进行设置，如关键部位、隐蔽工程、薄弱环节或问题反馈多的工序。在项目伊始，施工方根据设计要求、项目实况和相关规范，设置质量控制点，撰写质量控制方案报监理单位审批。然后就审批合格的方案将质量控制点信息添加到相应子分部工程的模型上，供现场管理人员和工人查询质量控制点详细信息。2.施工质量监控施工质量控制是对各子分部工程的施工过程的质量控制，获取大量项目质量信息是项目质量管理的关键步骤。质量信息可以分为3个部分，即建筑实体信息(BIM信息模型)、施工现场环境信息和质量标准条文信息。BIM模型信息中包含建筑结构元素、几何尺寸、材料类型等信息。施工现场环境信息通过传感器和3D扫描等技术收集，实时校准真实场景与相关的虚拟目标，将计算机生成的虚拟目标与用户所看到的真实场景无缝融合结果在终端设备中呈现出来。质量标准条文信息是BIM技术与AR技术所不能包含的质量信息，但是却是进行质量管理不可或缺的重要组成部分。例如“在进行多孔砖砌体砌筑时，灰缝宽度宜为10mm"，此类质量信息即为质量标准条文信息，且无法通过BIM技术与3D扫描等技术获取。如图4-8所示，三类质量信息两两之间存在紧密联系，通过BIM模型获取的建筑实体信息给施工现场环境信息与质量标准条文提供建筑结构信息，包括结构元素、几何尺寸、材料类型等;而施工现场环境信息与质量标准条文信息对应于建筑实体信息，提供构建所在地点的环境信息与质量条文信息，极大丰富了质量管理的信息数据。除此以外，施工现场环境信息与质量标准条文之间也存在着相互对应的关系，现场的温度、风速、空气质量等信息也会对被纳入施工指导范围提供施工质量管理参考。在BIM模型中，建设方可根据不同质量缺陷对应的颜色了解该质量问题的状态。点击质量缺陷点会显示其三维位置信息、问题描述、现场图片或视频、上传人和上传时间等信息，对该点进一步查询，可知道其整改状态（待整改、正在整改、已整改），已整改的点会显示整改描述、整改后图片或视频、更新时间和质量管理人员的质量评价（合格、不合格）等信息。质量评价合格的整改点彩色60 第四章BIM-FQMIS系统设计状态会自行消除，但其整改过程会被记录在系统文件中。建筑实体信息BIM模型建筑结构信息建筑结构信息对应结构对应结构环境信息标准条文信息施工现场质量标准环境信息条文信息环境信息与标准条文信息是否对应图4-8施工现场信息交互模式3.质量验收系统能够为施工单位自检提供技术支持，通过施工环节节点关键词搜索可快速获取国家规范、技术指导、地方规定等与之相关的所有规定对这个部位的做法描述，并根据所在城市位置选取与之匹配的地方规定，综合规定形成一个对该部位自检的控制建议区间，把质量验收做到前端。系统能应用如下：验收前，系统对验收规范和技术规程等进行计算，然后生成验收清单；在现场验收时，各方检查人员通过BIM模型实时查验现场完工情况进行移动验收，支持在线填写现场验收记录表、对关键部位进行拍照并上传至验收记录；验收完成后，系统可根据验收人员选择的版式生成符合规范的施工质量验收文件，并支持对验收结果进行评价。根据前文所述原理可自动生成检验批质量检查点，并且可以根据需要添加检查点，质量验收表格可录入、导出。检验批质量控制流程图如图4-9所示。61 广州大学硕士学位论文提交工程开工报审表开工准备开始承包单位承包单位NO审查开工条件YES批准开工申请合格吗?监理单位监理单位NO检验批完成后自检地基基础工程施工自检合格吗?承包单位承包单位YES填报《报验申请表》检查检验批质量检查合格吗?承包单位监理单位NOYES签署报验申请表结束《报验申请表》监理单位图4-9检验批质量控制流程图4.3.4材料管理模块1.材料验收原材料、半成品、及工程设备是工程实体的构成部分，过程材料如模板、脚手架等是工程实体形成的质量保证，施工单位应在施工过程中贯彻执行企业质量程序文件中关于材料和设备封样、进场检验、抽样检验等方面的明确规定。对于进场的材料和设备进行验收，可在线填写验收单或上传记录表和材料原状图片，对于需要试验的材料需上传试验记录。2.仓库监控材料入库后需对材料按照相应的编号规则对其进行编号，并挂上材料标识牌方便取料。仓库内要保持干燥，必要时可设置温湿度传感器和视频监控器监控。3.用料记录62 第四章BIM-FQMIS系统设计材料管理员对于用料情况要有明确的记录，按照工程进展情况合理进行备料，对应的材料编号要用在项目BIM模型对应的构件上，构件形成后可进行二维码标识，做到材料供应和施工过程都可追溯。4.3.5资料管理模块资料管理主要是按照文件分类对文件进行保存，并根据用户权限进行查阅和下载。为方便质量验收，建筑工程资料应该按照《建设工程文件归档整理规范》GB50328分卷，大体分为决策立项文件、建设用地文件、勘察设计文件、竣工验收及备案文件和其他文件，繁多的归类应对照GB50328的附录表清理。所有资料按照统一的命名规则进行编码，存储在云端数据中心，资料模块可提供关键词搜索查询功能，节省资料信息获取时间。系统对项目施工过程中每天的生产过程和生产信息形成时间轴，以项目日志的形式保存下来，以供查询和调用。4.4BIM-FQMIS数据关系设计本系统的主要功能是实现对与质量有关的一些因素的管理，其中的核心部分是数据的处理。为了优化数据处理过程提高工作效率，在系统开发前厘清数据关系是必不可少的。笔者在最大化满足用户需求及给定的软硬件环境下，采用E-R图的方式经过合理的设计构造出最优的数据关系，使之能高效地存储数据，提升访问速度，让数据更精确。系统E-R图如图4-10所示。实体-联系图(EntityRelationshipDiagram，简称E-R图)，提供了表示实体类型、属性和联系的方法，常用来描述现实世界的概念模型。在E-R图中，有矩形、菱形、椭圆和实线四种元素。用“矩形框”表示实体型，本系统的实体型主要有管理人员、资料、模型和工序；用“椭圆图框”表示实体的属性，根据实体型的自身属性和特有活动来填写；用“菱形框”表示实体型之间的联系成因，系统中的联系主要为管理、记录和属于关系；实体型间的联系线段上标明联系类型（1:1，1：n或m:n）来表明一般性约束。在整个BIM-FQMIS中，具有很多实体且关系复杂，因此只是选取了最具代表性的实体来描述，并未将弱实体关系在E-R图中全部表现出来。63 广州大学硕士学位论文姓名登录名所属参与方登录密码职务管理人员权限等级出生日期nmm管理管理族类型管理1库模型视图组织设计n11n权限等级标准属于属于类型控制点nn工艺工序1记录1资料内容材料条件编码上传时间设备环境名称上传人图4-10系统数据E-R图4.5本章小结本章以第三章中系统的需求分析为依据，设计地基基础工程施工质量管理信息系统。首先通过对物联网技术、AR及图像匹配技术、3D扫描技术、无人机遥感技术和云计算技术等保证系统运行的技术条件和环境条件分析，根据系统设计原则探讨了系统主要功能实现的可行性，根据业务流程设计了系统的整体架构和运行流程，并对系统各模块的业务和功能进行阐述。最后通过各施工流程的信息导向对系统数据关系进行了分析，设计了系统数据E-R图。该系统具有以下优点：（1）拟开发的地基基础工程施工质量管理信息系统会提高项目参与人员的沟通效率，将沟通模式由传统的点对点沟通提升为点对立体模型的沟通，一方发现问题、提出意见所有参与方都可以及时响应，提高了协同工作效率。（2）该系统在施工阶段综合应用较为全面，从施工组织设计审核、施工指导、现场监控、自检自查到质量验收各阶段都能实现信息传输和应用。64 第四章BIM-FQMIS系统设计（3）系统拟采用WEB网站式访问模式，无需安装专门的BIM软件，通过浏览器就可以对云端的数据和模型进行管理，支持多种工程文件格式在云端转换，完整保留原始文件信息。该系统能实现访问轻量化、移动化和远程化，提高了远程办公和数据查询的便捷性。（4）施工现场信息准确，通过现场传感器、物联网、Zigbee路由器等传输的信号真实可靠，能直观地反映到BIM模型中，为建设方等质量管理人员做出决策提供精确参考。（5）现场全方位的信息收集，减少因信息遗漏造成的质量安全风险。系统能对关键质量控制点进行风险预警，降低安全质量安全事故发生的概率。（6）系统是开源的，提供的显示组件开放了众多API，在具体应用中可按照工程实际需求增减模块或改变构件显示状态，对于特殊工程也可以链接其他应用模型实现数据快速交换。65 广州大学士学位论文第五章结论与展望5.1结论本文基于我国建筑业得到长足发展、质量安全事故频发、劳动生产率低下、迫切需要提高施工质量管理水平的宏观经济和行业背景，面对建筑业行业信息化、产业化的发展趋势，提出了在地基基础工程施工管理过程中引入轻量化BIM质量管理系统，一改传统粗放式的质量管理体系和方式，将质量管理推向精细化、信息化、自动化，以保证现场质量的全面监管并减轻现场质量管理人员和项目管理人员的负担。针对目前建筑业各参与方之间信息沟通效率太低，不利于项目的实施和质量安全目标实现的现状，本研究将BIM与无人机、物联网等科技手段结合起来，构建了一个轻量化的质量管理系统，可大大提高各参与方和施工过程信息的传输处理效率，并从技术层面分析了其可行性。本文的研究为此系统的开发奠定了基础，具体有较强的实践意义。本文取得的主要结论和成果有：（1）通过案例研究和文献梳理，将我国地基基础工程施工过程中常见的问题进行了总结，结合相关规范按照施工流程和简化施工质量验收，按照各子分部工程的特性大致将整个地基基础工程分为土方工程、基坑支护工程、地基工程、基础工程、桩基础工程、地下结构工程、地下防水工程来陈述，为系统模块的设计提供参考依据。（2）通过对质量问题的形成因素进行分析，运用归纳总结方法结合业务开展流程找出影响地基基础工程质量的主要因素，即人员、材料和现场因素进行层层剥离，得到地基基础工程质量问题与影响因素因果分析图，为功能需求的提出提供参考依据。（3）在系统设计和功能实现方面，本文分别基于各用户业务流程和质量管理信息流向对系统功能需求进行了分析，为工程实践问题的解决提供了研究思路。这些功能的实现会解决施工质量管理过程中的痛点，保证施工过程产生的信息和用户需求得到满足，从而确保工程项目的质量目标得以实现。（4）在技术方面，根据功能实现的需要选择相应的技术，并对其工作原理66 第五章结论与展望进行分析，各种技术主要是为了采集现场产生的数据信息和对数据的处理，为系统功能实现提供技术支撑。（5）对质量管理系统吗进行了初步设计。基于系统功能和项目流程，对系统总体架构和模块结构进行了设计，并从概念层对系统的主要数据关系进行了分析，得到实体属性E-R图，向系统开发与实现更进一步，为程序开发奠定了坚实的基础。本文根据需求分析的原则，从用户需要出发对地基基础质量管理系统进行了概念描述，对系统开发做了坚实的需求分析工作，也做了一些数据关系分析工作，研究实践意义大于理论意义。5.2展望文章的研究内容主要包括质量问题分析、质量管理系统需求分析、关键技术分析和系统设计与模块实现等，主要研究目的已经达到。由于笔者能力和时间有限，加上技术设备的限制，文章在以下方面尚有局限和不足，可以进一步开展研究：（1）质量系统功能丰富，在有些技术上关于如何调用数据实现更快速传输信息还需进一步对其进行设计，如法律、规范的嵌入及调用来实现自动化施工指导和辅助质量验收；（2）由于时间有限，笔者只是分析了系统应用主要的数据关系，系统应用数据库的数据表还需进一步研究设计；（3）未来可根据研究开发出来的系统对其进行试验和测试，根据实际应用效率和反馈意见来改进。作为将基于BIM的轻量化信息系统与地基基础质量管理的初步探索，本论题还需要进行更加详细和深入的研究，以期系统软件早日运行起来为建筑业作贡献。67 广州大学硕士学位论文参考文献[1]住建部.住房城乡建设部关于2017年房屋市政工程生产安全事故情况的通报[EB/OL]．http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201803/t20180322_235474.html，2018.[2]危险性较大的分部分项工程安全管理规定[N].中国建设报，2018-03-23(003).[3]霍春亭.中国建筑业企业劳动生产率水平分析研究[D]．哈尔滨工业大学，2013.[4]住建部.住房城乡建设部关于发布国家标准《建筑信息模型施工应用标准》的公告[EB/OL].http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201706/t20170629_232409.html，2017.[5]韩冰.朱兰的质量管理三部曲[J].企业改革与管理，2009，(09):65-66.[6]侯学良，朱宏亮，关罡.中国住宅工程质量问题的循证管理方法[J]．土木工程学报，2008.(7)99-100.[7]王道鹏.建筑工程质量问题管理方法研究[D]．西安:西安建筑科技大学，2010.[8]管伟.越江隧道工程建设项目质量安全管理体系标准化研究[Z].国家科技成果.[9]黄道军，颜斌，文江涛，樊冬冬，赵庆科，李晓亮.腾讯北京总部大楼项目基于BIM的工程施工综合应用[J].土木建筑工程信息技术，2016，(02):16-22.[10]杨启亮，邢建春，王平，王双庆，谢立强，王荣浩.军事工程物联网:概念模型、支撑技术与领域应用[J].中国工程科学，2013，15(05):95-105.[11]Mc-GrawHill，TheBusinessValueofBIMinNorthAmerica[M]，2012.[12]住建部.住房城乡建设部关于印发2016－2020年建筑业信息化发展纲要的通知[EB/OL].http://www.mohurd.gov.cn/wjfb/201609/t20160918_228929.html，2016.[13]ParkaC，LeeaD，Kwona0，etal.AFrameworkforProactiveConstructionDefectManagementUsingBim[J]．AutomationinConstruction，2013，6(33):61-71.[14]KwowOS，ParkCS，LimCR.Adefectmanagementsystemforreinforced68 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广州大学硕士学位论文[86]俞大旺.基坑监测数据采集传输转换系统研究与应用[J].中国市政工程，2016(S1):107-109+122.74 附录附录建筑工程质量方面国家标准、行业标准目录(一)近年更新的标准1)《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》（JGJ114—2014）；2)《石灰石粉在混凝土中应用技术规程》（JGJ/T318—2014）；3)《自保温混凝土复合砌块墙体应用技术规程》（JGJ/T323—2014）；4)《装配式混凝土结构技术规程》（JGJ1—2014）；5)《砌体结构工程施工规范》（GB50924—2014）；6)《电气装置安装工程电力变流设备施工及验收规范》（GB50255—2014）；7)《建筑工程绿色施工规范》（GB/T50905—2014）；8)《电动汽车充电站设计规范》（GB50966—2014）；9)《建筑工程裂缝防治技术规程》（JGJ/T317—2014）；10)《建筑幕墙工程检测方法标准》（JGJ/T324—2014）；11)《预应力高强钢丝绳加固混凝土结构技术规程》（JGJ/T325—2014）；12)《水泥复合管桩基础技术规程》（JGJ/T330—2014）；(二)现行标准1、地下结构、防水、测量1)《工程测量规范》（GB50026—2007）；2)《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086—2015）；3)《地下工程防水技术规范》（GB50108—2008）；4)《人民防空工程施工及验收规范》（GB50134—2004）；5)《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）；6)《屋面工程质量验收规范》（GB50207—2012）；7)《地下防水工程质量验收规范》（GB50208—20011）；8)《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）；9)《屋面工程技术规范》（GB50345—2012）；10)《建筑变形测量规范》（JGJ8—2007）；11)《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）；75 广州大学硕士学位论文12)《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）；13)《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106—2014）；14)《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120—2012）；15)《建筑与市政降水工程技术规范》（JG/T111—1998）；16)《塔式起重机混凝土基础工程技术规程》（JGJ/T187—2009）；2、主体结构1)《建筑抗震鉴定标准》（GB50023—2009）；2)《砌体工程施工质量验收规范》（GB50203—2011）；3)《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204—2015）；4)《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10—2010）；5)《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）；6)《木结构工程施工质量验收规范》（GB50206—2012）；7)《建筑防腐蚀工程施工规范》（GB20212—2014）；8)《组合钢模板技术规范》（GB/T50214—2013）；9)《钢结构焊接规范》（GB50661—2011）；10)《混凝土结构工程施工规范》（GB50666—2011）；11)《钢结构工程施工规范》（GB50755—2012）；12)《钢-混凝土组合结构施工规范》（GB50901—2013）；13)《钢管混凝土结构技术规范》（GB50936—2014）；14)《型钢混个凝土组合结构技术规程》（JGJ138—2001）；15)《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18—2012）；16)《钢筋机械连接技术规程》（JGJ107—2010）；17)《混凝土小型砌块建筑技术规程》（JGJ/T14—2011）；18)《蒸压加气混凝土建筑应用技术规程》（JGJ17—2008）；19)《建筑工程冬期施工规程》（JGJ104—2011）；20)《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ145—2013）；21)《建筑抗震加固技术规程》（JGJ116—2009）；3、装饰装修与节能1)《建筑地面工程施工质量验收规范》（GB50209—2010）；76 附录2)《建筑装饰装修工程质量验收规范》（GB50210—2001）；3)《建筑防腐蚀工程施工规范》（GB50212—2014）；4)《建筑内部装修设计防火规范》（2001年修订版）（GB50222—1995）；5)《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》（GB50224—2010）；6)《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300—2013）；7)《民用建筑工程室内环境污染控制规范》（GB50325—2010）；8)《住宅装饰装修工程施工规范》（GB50327—2001）；9)《建筑内部装修防火施工及验收规范》（GB50354—2005）；10)《硬泡聚氨酯保温防水工程技术规范》（GB50404—2007）；11)《建筑节能工程施工质量验收规范》（GB50411—2007）；12)《建筑施工场界环境噪声排放标准》（GB12523—2011）；13)《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102—2003）；14)《塑料门窗工程技术规范》（JGJ103—2008）；15)《建筑玻璃应用技术规范》（JGJ113—2015）；16)《外墙饰面砖工程施工及验收规程》（JGJ126—2015）；17)《外墙保温工程技术规程》（JGJ144—2004）；18)《建筑涂饰工程施工及验收规范》（JGJ/T29—2015）；4、钢结构1)《厚度方向性能钢板》（GB5313—2010）；2)《建筑结构用钢板》（GB/T19879—2015）；3)《低合金高强度结构钢》（GB/T1591—2008）；4)《碳素结构钢》（GB/T700—2006）；5)《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》（GB/T3274—2007）；6)《花纹钢板》（GB/T3277—1991）；7)《热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》（GB709—2006）；8)《热轧钢板表面质量的一般要求》（GB/T14977—2008）；9)《热轧型钢》（GB/T706—2008）；10)《热轧H型钢和部分T型钢》（GB/T11263—2010）；11)《直缝电焊钢管》（GB/T13793—2008）；77 广州大学硕士学位论文12)《结构用无缝钢管》（GB/T8162—2008）；13)《一般工程用铸造碳钢件》（GB/T1352—2009）；14)《焊接结构用铸件》（GB/T7659—2010）；15)《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副、技术条件》（GB/T3632—2008）16)《六角头螺栓C级》（GB/T5780—2016）；17)《六角头螺栓》（GB/T5782—2016）；18)《钢结构用高强度大六角头螺栓》（GB/T1228—2006）；19)《钢结构用高强度大六角螺母》（GB/T1229—2006）；20)《钢结构用高强度垫圈》（GB/T1230—2006）；21)《电弧螺栓焊用圆柱头栓钉》（GB/T10433—2002）；22)《非金属钢及细晶粒钢焊条》（GB/T5117—2012）；23)《低合金钢焊条》（GB/T5118—2012）；24)《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》（GB/T5293—1999）；25)《气焊保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》（GB/T8110—2008）；26)《埋弧焊用低合金焊丝和焊剂》（GB/T12470—2003）；27)《钢结构钢材选用与检验技术规程》（CECS300—2011）；28)《钢结构防火涂料》（GB14907—2002）；29)《钢结构防火涂料技术规范》（CECS24—1990）；30)《钢结构工程施工规范》（GB50755—2012）；31)《钢结构焊接机规范》（GB50661—2011）；32)《栓钉焊接技术规程》（CECS226—2007）；33)《钢结构制作工艺规范》（DG/TJ08—216—2007）；34)《钢结构制作与安装规程》（DG/TJ08—216—2016）；35)《埋弧焊的推荐坡口》（GB/T985.2—2008）；36)《钢结构工程施工规范》（GB50755—2012）；37)《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205—2001）；38)《金属溶化焊焊接接头射线照相》（GB/T3323—2005）；39)《焊接无损检测超声检测技术、检测等级和评定》（GB/T11345—2013）；40)《钢结构高强度螺栓连接技术规程》（JGJ82—2011）；78 附录致谢时光荏苒，三年的时间转瞬即逝。三年前我怀着无比激动的心情踏入了广州大学，经过课程学习、实地调研、论文写作和开会办会等各环节的学习，开拓了自己的视野，锻炼了思维能力，也了解了行业发展动态和前沿技术，收获满满。在办公室任兼职辅导员的一年，对发现问题、多角度思考、解决问题有了新的认识。在这段令人难忘的研究生生涯中，有工作的磨砺，有学习的坚持，有生活的欢笑，留在了校园的各个角落，现如今回忆起来那些场景恍如昨日。藉此论文完成之际，对曾经帮助过我的导师、同学、亲人、好友表达最真诚的感谢!首先要感谢我的恩师王学通教授，从入学以来一直严格要求我和同门，让我们时刻保持积极上进的热情，是老师的谆谆教导让我更懂得了细节的重要性。本论文是在王老师的悉心指导下完成的，从论文的选题、开题到后期的创作和完善，恩师倾注了诸多心血。老师渊博的学识、严谨的治学态度和一丝不苟的工作精神给我流下了深深的印象，让我受益匪浅。一日为师，终身为师，在此，向恩师表达深深地谢意！其次要感谢在论文选题过程中给予我指导的卢晨老师、崔雪竹老师和薛维锐老师，在写作中给我灵感的张元新老师和王泽宇老师，以及在答辩时悉心指导我的冯为民教授、刘广海教授、陈德义副教授、乔军志教授、王幼松教授、谢琳琳教授、谢如鹤教、黄丽娟教授，衷心地感谢你们的指导。感谢同门师兄弟和师妹们，与你们在一起奋斗的时光美好而短暂，却充满欢乐，一起熬夜写报告的日子痛并快乐着！感谢各位同学在学习生活中给予的帮助，谢谢我的室友雷打不动地陪伴了我三年。估计十年后回想起这些侃侃而谈的日子依然能触动心弦。感谢参考文献中的各位前辈在研究领域内孜孜不倦的探索，是你们的研究称成果给了我感悟，让我找到了研究方向。感谢我的家人给予我最无私的爱，全力支持我做自己最想做的事情，你们是我坚强的后盾，激励我勇攀高峰。感谢我的堂姐丽华和志渊师兄在我最迷茫的时候指明方向。最后，感谢我生命中的所有贵人！79'