基于BIM技术的建筑原材料追溯及试验检测数据共享

文/裴非飞（四川绵九高速公路有限责任公司）、胡铂（上海鲁班工程顾问有限公司 ）

为使BIM技术更好地为公路工程项目服务，通过四川九绵高速公路项目应用实践，分析研究了BIM技术在公路建造过程中如何实现对建筑原材料可追溯及试验数据共享来保证工程质量和推动管理水平的提高，为公路建设的发展树立了样板。

1. 项目概况

九绵高速公路是四川省九寨沟至绵阳段的高速公路，路线全长242.3 km（绵阳市境内187 km，阿坝州境内55.3 km），全线桥梁总长89 136.5 m/199座，隧道总长92 242.5 m/42座，共设17处互通式立交，互通连接线长12.238 km。九绵高速工程下设33个施工标、10个监理标、10个监理试验室标和1个中心试验室标。

2. 解决的问题

为了获得利益最大化，工程建设行业有些单位经常在原材料上动手脚，或以次充好，或缺斤短两。为了从源头上保证工程质量和原材料质量，建设单位有必要加强对原材料质量及原材料的可追溯性管理。应用BIM技术从源头上确保原材料质量，保证合格原材料实际用到工程指定部位，进而保证工程质量。

通过BIM技术，实现原材料从进场报验、取样留样、试验检测、报告审批到使用完毕的全生命周期信息管控及信息追溯。完善原材料进场的线上报检审批程序，即实现原材料进场卸车前，由项目部试验人员发起线上报检流程，通知监理工程师前往现场查验，同意后进行卸车，未同意则弹窗报警提醒。

所有报检程序均在云端留有痕迹，出现问题，责任到人。取样留样由监理见证过程，并拍照取证，留有痕迹， 责任到人，保证样品的代表性。通过质检计量软件与试验机联网，检测数据实时上传，实现试验检测过程中的数据真实性。提供试验检测报告线上审批程序，手机审批、签字，提高试验检测及报告出具审批时效性。实现原材料的追溯，即针对任何一个结构物，可查询该结构物使用了哪种品牌、哪个批次的材料；反之，选择一个批次的材料， 点击反查，可反查出使用这批构件的所有结构物，保证在施工过程中或后期公路运营管养中，发现某个结构物工程材料出现质量问题后，能立刻反查出使用该批次材料的所有结构物，排除质量隐患。

实现结构物试验检测数据的在线实时共享，即手机可实时查看每个结构物的试验检测报告，包括配合比设计文件以及原材料试验检测报告，克服传统试验检测数据调阅带来的缺陷，实现随时随地精准数据核对与管理。提供原材料进场电子台账，台账的更新支持电脑端和手机端同步进行。台账更新手机提醒，通过台账可以预览每批次材料的厂家、产地、批号、进货数量、项目部试验检测责任人、监理办试验检测责任人等信息，手机端可便捷查看、及时追溯。

3. 材料管控全生命周期与BIM信息化整合

3.1 原材料进场

原材料进场时，项目部试验员对比质保单上的批号是否与原材料上的批号一致，试验员查看质保单上检测数据是否满足本项目部的需求。

试验员通过手机APP发起报检程序，通知监理工程师现场核验。报检详情里写明材料基本信息，同时，将材料的质保单拍照，再将车上的原材料拍照，进行上传，发送给负责检验的监理工程师。监理工程师收到弹窗信息后， 到现场重新核对质保单等信息。试验员直接从车上取样， 对能迅速出结果的指标进行检测（如粉煤灰细度，集料级配、含水率）。监理查看检测结果后，现场取证拍照上传，对报检程序进行审批通过，同意卸车。卸车后要单独放置，做好待检测标识牌。以上报检审批程序，若是未通知监理现场查验，或是监理未同意卸车，则会有手机弹窗报警提醒“未通过”。

3.2 取样留样

严格按相关取样标准规定的方法、部位、频次、数量、规格、型号进行取样。监理见证取样，关键材料及不合格材料复检抽检取样时，及时通知业主代表到场见证监督。抽取样品时，查明并登记试样的名称、数量、批号、规格、试样编号等信息。试验检测人员在取样的同时做好留样工作。以上取样留样的过程，均由手机APP拍摄取样照片、取样视频，创建材料数据库，最后将数据上传。

3.3 试验检测

试验员采用从待检测原材料中随机取样的方法对原材料进行详细检测，质检计量平台可调取试验检测数据， 对于不合格的数据及时报警。试验上传的数据包括试验时间、试验操作人、试验机编号、样品材料名称、检测数据结果等，实现对试验数据进行实时、真实可靠的监控。

3.4 试验检测原始数据、报告填写

根据试验检测结果，填写试验检测原始数据。同时， 通过软件填写相关试验检验报告单，原材料检验报告通过软件自动生成，报告单须经试验人员复核和盖章，最后由试验负责人签名，加盖公章后生效。

3.5 试验检测报告审批签字

工地试验室是控制工程质量的关键环节，因此试验检测非常重视时效性，如不能按规定时间拿出试验结果，非但起不到监督作用，反而会造成极大的工程损失，甚至酿成重大工程质量事故。因此，试验检测人员应于试验检测实施后3 d内提交初步试验检测结果，并于全部试验检测完成后7 d内提供完整的试验检测报告。

由于试验检测报告的线下审批往往容易滞后，从出具报告到审批签认完毕周期较长，影响材料是否可以使用的判断，故此处增加原材料检测报告的线上审批流程（对接具有法律效力的电子签，线上审批通过，即可批准使用， 其基本流程如图1所示）。

图1  线上审批流程

3.6 台账更新

通过设定统一规定的原材料进场台账表格，对每一批进场的原材料进行进场检测信息填写更新，包括每批次材料的厂家、产地、批号、进货数量、项目部试验检测责任人、监理办试验检测责任人等信息，手机和电脑均可下载表单，填写更新，然后上传，手机APP可显示台账更新提醒。上传成功的台账支持电脑、手机实时预览。

3.7 原材料使用过程追溯

3.7.1 钢筋原材的使用追溯

经检验合格的钢筋原材必须分批次进行存放。同时， 在该批次的钢筋原材旁放置“材料标识牌”，材料标识牌上放置含该批次材料信息的追溯二维码，录入材料标识信息（图2）。

图2 原材料追溯二维码示意

半成品加工前，需对钢筋半成品存放区域合理规划， 即同一批次钢筋加工的半成品必须放在指定的存放位置， 并放置追溯二维码进行标识，此时，半成品追溯二维码信息与原材料追溯码信息保持一致，作为一套二维码工具进行使用。

外场施工人员进入钢筋内场领用钢筋半成品时，需扫描半成品追溯二维码获取该半成品原材信息，截图进行记录。同时，将半成品运至施工现场进行绑扎前，扫描该结构物上的二维码，将原材料信息流转到对应的结构物上。这样，该结构物内即包含了该型号钢筋的原材信息。

3.7.2 混凝土原材料的使用追溯

经检验合格的混凝土原材必须严格按要求进行存放。同时，在该批次的混凝土原材旁放置“材料标识牌”，材料标识牌上放置含该批次材料信息的二维码。拌和材料需要严格按照要求，按进场先后顺序使用。按照要求建立原材料消耗台账，每次混凝土拌和后，记录该混凝土流转到的工程部位，同时，根据配比，确定本次拌和的各类材料数量，以及该批次剩余量。每次材料进场，做好批次标识。

3.7.3 预应力材料的使用追溯

经检验合格的预应力原材必须严格按要求进行存放。同时，在该批次的预应力原材旁放置“材料标识牌”，材料标识牌上放置含该批次材料信息的二维码。

在对预应力材料进行取用时，如预应力钢绞线下料， 需使用手机APP扫描标识牌上的二维码，获取原材料标识信息，同时，将该信息关联到该桥梁模型对应的工程部位上。

3.8 将追溯结果与审批的报告、对应的模型关联

根据上述在使用过程中的追溯，可清晰地知道每批原材料所流向的施工部位，故将整理好的原材料试验报告与BIM模型施工部位对应位置关联。除作为验证该构件使用的该材料质量合格的完整证明，提供原材料追溯正查反查外，还实现了该原材料试验报告的实时共享，即随时随地用手机查看该报告。

4. 应用效果及研究方向

4.1 应用效果

公路工程行业，原材料管理一直处于粗放式的发展模式，原材料消耗台账也很难真实反映原材料的消耗去向。在传统管理模式下，原材料进场和原材料消耗相关资料是完全割裂开的，很难做到信息流的实时共享。一批次材料出现问题，很难做到快速定位，并对工程隐患进行快速处理。通过BIM技术，可以将二者联系起来，实现基于BIM 技术的原材料可追溯。

四川九绵项目以实体工程为依托，针对原材料管理存在的问题进行梳理并通过BIM手段尝试解决，通过二次研发实现BIM技术下的管理模式，将各个部门信息流打通， 做到数据的实时共享。定向开发了原材料管理模块，使施工、监理、监理试验室和业主能随时查看原材料进场和消耗状况。将原材料二维码贴到现场，实现原材料的信息化管理。通过原材料进场的线上报检、验收等操作，实现原材料进场的透明化、可留痕和可追溯。通过点击任何已施工构件，即可快速查看本构件所有原材料的材料类别、材料名称、品牌、产地、供应商、进场批次、试验报告等信息，实现基于BIM技术的原材料可追溯（图3）。

通过BIM技术将原材料信息和试验检测数据关联，实现原材料和试验数据的数据互通。点击原材料即可查看相关的报检数据、试验数据等，点击BIM模型即可反查原材料数据信息，材料相关信息也可以通过软件进行一键导出并用于各种报送。通过原材料管理，可让九绵项目各单位工作更高效、管理更轻松、数据更透明。

图3 基于BIM的材料反查

4.2 研究方向

九绵高速项目基于BIM技术的原材料追溯及试验检测数据共享还处于应用的初级阶段。由于国内相关文献也较少，没有太成熟的案例可供参考，所以在研究和应用过程中走了很多弯路，但是我们有信心和决心依托九绵项目， 通过BIM技术将原材料追溯及试验数据共享进行落地。在以后的工程施工过程中，将深入研究BIM技术和原材料之间的关系以及BIM技术和试验检测数据的关系。最后以BIM技术为纽带将原材料和试验检测数据进行挂钩，通过BIM技术真正地提高管理效率，为工程决策提供方便和数据支撑。

5. 结语

为了保证工程质量，避免类似西安地铁使用劣质电缆事件，从源头到过程中再到项目竣工，对原材料进行全程把控，实现原材料的全方位管理越来越被行业重视。BIM 技术在这方面将会带来一定程度的变革，但是现阶段BIM 技术在公路工程中的应用还处于初级阶段，怎么通过BIM 技术实现原材料可追溯和试验数据共享还有很长一段路要走，也是一代代工程人需要长期探索和研究的。

本文来自《建筑施工》杂志2019.02 第41卷第2期 总333期，已获授权转载。

作者：裴非飞（四川绵九高速公路有限责任公司） 胡铂（上海鲁班工程顾问有限公司 ），转载请务注明来源及作者，谢谢合作！