“百年大计,质量第一”是我国工程建设的基本方针之一,工程质量不仅影响着工程项目的经济效益、社会效益和环境效益,也是工程项目适用、安全、可靠、耐久、经济和环境相适应的核心保障。反之,若工程质量出现问题则会对国家和人民的财产、生命安全产生威胁,阻碍建筑业和国民经济的高水平发展。在建筑的建造过程中,对影响工程质量的各个环节和因素进行相应的控制与管理,对工程质量隐患进行有效地事前控制、事中监督和事后处理,是保证工程产品合格的重中之重,是建设满足功能需求,符合国家法律、法规、技术规范标准、设计文件及合同规定的工程项目的可靠保障。近些年来,学术界以及工业界通过研究与实践,探索并提出了企业负责、政府监管、社会监督的三层次质量控制体系,但是由于建筑工程相关参与方多、施工过程周期长等多方面因素的制约和影响,目前工程质量通病和质量隐患仍旧广泛存在。导致质量隐患的根本原因之一是对建筑建造全生命周期的质量控制与管理存在盲区——隐性施工。在工程建设项目中,往往存在两种施工过程:全过程可直接观察、测量并给予评价的显性施工(如场地平整、防水工程等);以及全过程或局部过程不可进行直接观察、测量、评价的隐性施工(如混凝土振捣过程、混凝土预制构件的连接过程、水下基础工程等)。显性施工的质量控制通常存在自控与监控的双重保证,而隐性施工由于其不可直接测量的特性,现行的质量控制体系难以对其制定合理有效的预防措施;难以准确地发现其中潜在的质量隐患;难以及时对其采取合理的补救措施,使隐性施工的质量控制成为工程项目质量控制与管理中的薄弱环节。针对目前工程质量控制体系中针对隐性施工质量进行控制与管理方法的缺失,本文探索并开展了对隐性施工进行数据采集和应用的一系列相关研究,致力于完善工程项目质量管理体系,规范施工过程质量行为,明确施工主体质量责任归属,保证工程质量,提高人民群众满意度,促进建筑业和国民经济的高质量发展。具体来说,本文主要的研究内容有:(1)建立建造过程的质量控制原理基于工程项目施工具有的空间固定性和不可逆转的生产特点,本文明确了施工过程中的地理位置信息和质量风险行为是工程现场数据采集的核心内容,其中地理位置信息通过工作空间的分布将将施工主体和建造目标结合起来,解决了施工归属的基本问题;而质量风险行为通过量化的建造行为和动作将施工过程中的质量表象化,解决了施工质量评价的基本问题,结合这两个主要的数据采集内容,可以实现对工程项目施工过程全过程、全方面、全天候的质量控制和管理。在基础上,本文进一步提出通过对劳动工具使用过程的检测,实现在工程应用中无侵入地对质量风险行为进行追踪和记录并提出对工程质量风险行为进行预防、控制与管理的科学措施。(2)提出基于地理位置信息的施工数据采集与应用方法根据建立的施工过程的质量控制原理,本文确定了对实施主体、工具设备、原材料等的位置信息为追踪目标,来对施工项目进行数据采集和应用的方法。综合考虑工程现场环境复杂动态的特点后,本文对多种定位系统的工作原理、定位精度、成本等方面进行了对比,提出并辅助开发了结合基于信号强度的测距技术和加权极大似然估计定位算法的施工现场实时定位系统。通过该实时定位系统,能够对施工过程中相关的施工人员及实体的动态位置信息进行采集,并根据项目实施主体和项目任务之间的时空位置关系进行数据分析,明确施工作用中的的任务依赖关系及相应的执行、责任归属。(3)提出基于惯性测量单元的施工数据采集与应用方法尽管基于地理位置信息的数据采集与应用方法能够提供对施工进行质量控制的量化数据,但是针对固定位置施工作业、机械设备的远程控制和细微施工操作等,其采集和分析的数据不够全面具体,因此本文进一步确定了对施工机械设备、劳动工具等刚体的运动特征为追踪目标,对施工过程进行数据采集与应用的方法。根据惯性导航系统的基本原理,本文提出并开发了基于惯性测量单元对施工实施主体的加速度、速度、位移、角速度、转角进行追踪、记录和分析的施工现场动态采集系统。为了解决在实际工程应用中出现的误差累积导致随时间精度下降的问题,本文结合工程建设过程中的重复性特点,提出了具有周期性校正的姿态采集算法。(4)以混凝土振捣过程的质量控制为例,验证本文提出的针对隐性施工进行数据采集与应用方法的有效性以典型隐性的施工作业——混凝土振捣过程为例,根据混凝土振捣的密实原理,结合基于地理位置信息和基于惯性测量单元的隐性施工的数据采集与应用方法,本文提出并开发了用于监控混凝土振捣过程的质量控制与管理系统。通过现场试验验证,该系统能够有效地采集并分析振捣时间、插入拔出速度、垂直度、振捣深度、振捣位置和振捣有效区域等核心控制指标,实现对隐性施工的全程观测和量化评价,将隐性施工过程转化为显性施工过程,进而通过传统的自控与监控对工程质量进行双重保障。综上所述,本文针对工程项目质量管理中存在的薄弱环节——隐性施工的质量控制和管理方法进行了深入研究,创新地提出了基于地理位置信息和基于惯性测量单元对隐性施工进行全过程、全方面、全天候的数据采集与应用方法,并通过使用插入式振捣器进行混凝土振捣的典型案例验证了本文提出的原理和方法的有效性。本研究成果填补了目前针对隐性施工进行质量控制与管理的方法空缺,将隐性施工转化成为显性施工,进一步完善了现有工程项目质量管理体系,规范了施工过程质量行为,明确了施工主体质量责任归属,保证了工程质量,提高了人民群众满意度,促进了建筑业和国民经济的高质量发展。