BIM機器人放樣在地鐵站后工程施工中的應(yīng)用

王明理

摘? ? 要：地鐵工程裝飾裝修和設(shè)備安裝等站后工程施工過程中，對圖紙的深化設(shè)計較為關(guān)鍵。如何采用高效、精準的措施來避免管線的差、錯、漏、碰是我們今天闡述的重點。本文主要介紹某地鐵項目采用BIM+機器人放榜來解決站后工程中容易出現(xiàn)管線空間位置交叉導(dǎo)致返工等一系列棘手問題。快速、精準、智能、操作簡便、勞動力需求少的優(yōu)勢，將BIM模型中的數(shù)據(jù)直接精準投放到現(xiàn)場。

關(guān)鍵詞：BIM機器人;工程施工;快速;精準

1? 引言

與常規(guī)地鐵工程裝飾裝修、機電安裝工藝相比，借助CAD圖紙使用卷尺等工具人工現(xiàn)場放樣的方式，存在放樣誤差大、無法保證施工精度，且工效低，不易達到優(yōu)質(zhì)工程標準?，F(xiàn)利用BIM放樣機器人──智能全站儀，利用其快速、精準、智能、數(shù)字化的優(yōu)勢，將BIM模型中的數(shù)據(jù)直接投放到現(xiàn)場，實現(xiàn)精準定位，提高放樣的質(zhì)量及工作效率。

2? 傳統(tǒng)地鐵站后工程施工工藝常見質(zhì)量問題

2.1? 設(shè)計深度不夠

地鐵站后工程專業(yè)多，主要包括常規(guī)設(shè)備安裝、裝飾裝修、人防工程、消防工程、屏蔽門、供電工程、通信、信號等眾多專業(yè)。由于設(shè)計圖紙專業(yè)跨度大，設(shè)計人員受專業(yè)限制未在施工藍圖上對有限空間進行精準分配，設(shè)計深度不夠，存在同一個設(shè)備房內(nèi)無統(tǒng)籌、交織、重位。且考慮設(shè)備運用安全等欠缺，如風(fēng)口、空調(diào)通風(fēng)管布置在設(shè)備上方，致使產(chǎn)生冷凝水，滴入設(shè)備內(nèi)，存在安全隱患;火災(zāi)探測器布置在變壓器上方，維護安全風(fēng)險較大。照明燈具未布置在設(shè)備操作、維護面，給運維帶來極大不便。

2.2? 安裝無序

由于缺乏統(tǒng)籌管理，在管線布置上，先進場施工的專業(yè)隊伍，對其他專業(yè)圖紙不清楚，不熟悉，優(yōu)先選擇有利位置進行施工，未考慮其他專業(yè)管線安裝位置預(yù)留。后進場專業(yè)，可能會存在局部無法布設(shè)管線。安裝雜亂無章，定位精度靠手工尺量，安裝效果觀感質(zhì)量較差，僅能滿足使用功能，無法達到精品工程。甚至，局部需要返工重新分配空間，重新布設(shè)。

3? 什么是BIM機器人

BIM機器人基于BIM的現(xiàn)場3D激光測量放樣技術(shù)。它是采用“BIM云平臺數(shù)據(jù)同步及BIM云鏈接測量”技術(shù)實現(xiàn)BIM模型與現(xiàn)場構(gòu)件的對應(yīng)關(guān)系，通過“激光標記棱鏡桿系統(tǒng)”技術(shù)，提高棱鏡投射點定位速度和精度，通過“連接電腦與棱鏡桿裝置”技術(shù)實現(xiàn)了3D測量技術(shù)能單人操作完成。

4? 系統(tǒng)組成

4.1? 主要硬件包括

4.4.1? 全站儀主機

用于指示、測量放樣點位的設(shè)備，其放大倍率：32倍;測角精度：1秒;測距精度：1mm;高速測距精度：2mm。

4.1.2? 外業(yè)平板電腦

即手持終端，導(dǎo)入BIM模型后，用于控制、選擇測量或放樣點，可直觀連接和設(shè)置全站儀。

4.1.3? 三腳架

支撐及固定全站儀主機，可根據(jù)需要調(diào)整高度及角度。

4.1.4? 全反射棱鏡及棱鏡桿

用于點位在地面上測量及放樣，與主機智能連接后準確定位，實時動態(tài)跟蹤。

4.2? 主要軟件包括

4.2.1? Trimble Field Link軟件

連接內(nèi)業(yè)到外業(yè)（BIM到現(xiàn)場）;可視化放樣、采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、計算誤差、輸出工作報告、拍攝實時視頻等。

4.2.2? 基于REVIT及CAD的測量及放樣點位插件

把點位在模型中選取并設(shè)置完成，導(dǎo)出到Trimble Field Link軟件，操作軟件可指揮機器人現(xiàn)場放樣。

5? 工作原理

首先，通過BIM導(dǎo)入施工圖紙建?；蛉斯そ?，對模型進行優(yōu)化及碰撞檢查，確定模型可利用施工后，按規(guī)范及實際情況設(shè)置機電管線的綜合支吊架等附件，使得模型能夠達到驗收標準及創(chuàng)優(yōu)標準。

放樣定位模型，同步至移動端界面。利用審核完的施工模型，建立定位放樣模型。在模型上創(chuàng)建虛擬坐標系并設(shè)立控制點。然后確定需要放樣定位的點，如綜合支吊架錨固螺栓安裝點，水管或風(fēng)管的中心位置等，在模型中根據(jù)不同專業(yè)管線要求放置放樣定位點，形成放樣定位模型，并上傳至云端，IPAD可同步模擬。

棱鏡桿系統(tǒng)（投影至天花平面），利用BIM機器人現(xiàn)場設(shè)站，按順序組裝好棱鏡桿系統(tǒng)，并根據(jù)所定位的點所處的工作面，選擇棱鏡和激光放線儀的位置。棱鏡桿系統(tǒng)通過與激光放線儀的相互配合，結(jié)合“測量放樣應(yīng)用程序”定位的虛擬棱鏡位置，將棱鏡桿移動至定位點附近，通過精調(diào)將軟件中虛擬棱鏡與定位點重合，此事棱鏡所在位置即模型中定位點在現(xiàn)場的準確位置，此時激光放線儀的投射激光，就是定位點在現(xiàn)場工作面的位置。

6? BIM+機器人放樣優(yōu)勢

6.1? 儀器操作復(fù)雜、誤差控制環(huán)節(jié)多

傳統(tǒng)測量放線是：軸網(wǎng)線、標高線作為拉皮尺的依據(jù)，不斷地“以此為基礎(chǔ)”偏移出要測量的尺寸，這樣拉尺測量所累積出來的誤差是很大的。

放樣機器人：不依賴于現(xiàn)場的軸網(wǎng)和標高線，它依據(jù)的是現(xiàn)場的控制點坐標系，它的放樣誤差是基于現(xiàn)場坐標系的整體誤差而定的，并且在每一個測站中的所有的測量值之間不會有任何誤差的傳遞。 更重要的一點是，在整個放樣過程中，我們不需要去拉皮尺，放樣機器人會自動打出紅色激光點用以標識。

6.2? 現(xiàn)場與圖紙不符處修改不及時

傳統(tǒng)測量放線：現(xiàn)場與圖紙不符時，設(shè)計人員到現(xiàn)場確定放線大小尺寸或調(diào)整方案，標注至紙面上、留影像資料，然后反成電子版圖紙與影資料一起歸檔，或反饋給設(shè)計方或業(yè)主方。

放樣機器人：控制平板和主機均帶有相機拍攝功能，和影像實時傳輸功能，在放樣點存在質(zhì)疑需提交深化人員修改時，拍照功能可將現(xiàn)場放樣實物拍照記錄并配合放樣數(shù)值一并提交。在追蹤放樣過程中，可打?qū)崟r影像功能，通過全球電臺 2.4GHZ 的高效率數(shù)據(jù)傳輸，可實時影像觀測放樣過程。當現(xiàn)場與圖紙不符時。也可以直接放樣從設(shè)計圖紙創(chuàng)建的點文件，也可以現(xiàn)場控制平板上創(chuàng)建放樣點、尤其是異型空間點，設(shè)備使用過程靈活性、適應(yīng)性強。

6.3? BIM技術(shù)目前已能完全能集合土建、結(jié)構(gòu)、安裝等工作集中同一平臺;在同一平臺上所有數(shù)據(jù)已不再是簡單的平面尺寸關(guān)系

傳統(tǒng)測量放線：在模型中，進行提出所需點進行的信息，編輯成三維信息。打印成點信息，逐個輸入全仗儀，進行定位;放樣機器人：BIM 模型或 CAD 圖紙通過軟件支持一鍵批量提取放樣點信息，即自動提取每個點的（X、Y、Z）坐標、屬性，無需人工手動輸入。在現(xiàn)在需要那個點就通過手持電腦點到對應(yīng)點，放樣機器人會自動打出紅色激光點用以標識。

6.4? 提質(zhì)增效效果顯著

通過BIM+放樣機器人的使用，使地鐵站后工程提質(zhì)增效效果非常顯著，與以往傳統(tǒng)工藝項目相比，統(tǒng)計結(jié)果如下。

7? 結(jié)語

傳統(tǒng)測量方法無論是經(jīng)緯儀、全站儀、GPS測量、相對位置測量技術(shù)，均需要對圖紙進行分析和數(shù)據(jù)計算后再進行測量定位，且需要多人寫作操作才能完成。此外，傳統(tǒng)方法均無法與BIM模型建立有效鏈接，很難保證模型與現(xiàn)場構(gòu)件一致，BIM技術(shù)在深化設(shè)計、施工、運維階段應(yīng)用大打折扣。機器人實現(xiàn)了對BIM模型與現(xiàn)場構(gòu)件一致性的控制，填補了國內(nèi)外BIM模型對現(xiàn)場構(gòu)件精確定位的空白，使得BIM模型能更加有效的應(yīng)用到深化設(shè)計、施工、運維等各個階段，且施工工藝簡單，工效高，成本低、安全、節(jié)能環(huán)保。