BIM自動(dòng)全站儀在建筑工程施工中的應(yīng)用★

鄭 曉 虞煥新 黃 琦

(浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 311215)

0 引言

近年來(lái)，BIM技術(shù)在方案的深化設(shè)計(jì)，方案模擬分析，管線碰撞模擬等領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛，然而B(niǎo)IM技術(shù)真正應(yīng)用在施工現(xiàn)場(chǎng)，指導(dǎo)作業(yè)人員施工，提高工作效率卻比較少見(jiàn)。為了探索BIM技術(shù)在實(shí)際施工中的應(yīng)用，某在建住宅項(xiàng)目采用BIM自動(dòng)全站儀在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工放樣，利用BIM模型指導(dǎo)基礎(chǔ)工程階段的放樣工作，從而提高放樣的精度和工作效率，保證施工質(zhì)量。

1 BIM自動(dòng)全站儀的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)

采用傳統(tǒng)全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣目前仍然是施工現(xiàn)場(chǎng)的首選，即先完成內(nèi)業(yè)工作，在CAD圖紙上拾取放樣點(diǎn)的坐標(biāo)并導(dǎo)入全站儀，然后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行架設(shè)儀器并測(cè)量放樣。該方法通常情況下至少需要兩名施工人員進(jìn)行配合放樣，即一名施工人員操作主機(jī)，另外一名施工人員在主機(jī)操作人員指揮下手持棱鏡進(jìn)行點(diǎn)位的放樣作業(yè)。這個(gè)過(guò)程中兩名施工人員需要配合默契才能完成工作，信息的溝通也會(huì)受到外界環(huán)境的干擾，影響放樣作業(yè)的精度。同時(shí)，放樣過(guò)程中需要不斷核對(duì)圖紙，操作并不便捷。BIM自動(dòng)全站儀是在自動(dòng)全站儀的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了傳統(tǒng)型全站儀，自動(dòng)型全站儀，如今隨著B(niǎo)IM技術(shù)發(fā)展，各生產(chǎn)廠商紛紛也開(kāi)始開(kāi)發(fā)具有BIM特色的智能型全站儀。本住宅項(xiàng)目使用的BIM自動(dòng)全站儀為徠卡公司的iCON Robot61系列。全站儀本身能夠依靠馬達(dá)在水平和豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠免棱鏡模式下自動(dòng)照準(zhǔn)，并且具有自動(dòng)追蹤測(cè)量目標(biāo)的功能。該型號(hào)儀器通過(guò)加載在對(duì)中桿上的手簿控制全站儀主機(jī)，因此可以實(shí)現(xiàn)單人操作，相對(duì)于傳統(tǒng)全站儀作業(yè)更加靈活。同時(shí)，該設(shè)備操作系統(tǒng)具有識(shí)別BIM模型的功能，能夠在手簿中導(dǎo)入IFC格式的BIM模型數(shù)據(jù)，在放樣過(guò)程中直接在模型上拾取點(diǎn)位進(jìn)行放樣作業(yè)，極大提高了在復(fù)雜環(huán)境下施工測(cè)量人員的工作效率。

2 項(xiàng)目介紹

該項(xiàng)目位于杭州市濱江區(qū)，為拆遷安置房項(xiàng)目，總用地面積9.89萬(wàn)m2，總建筑面積34.4萬(wàn)m2，其中地上建筑面積為19.3萬(wàn)m2，地下建筑面積為15.1 m2。地上住宅部分由32棟11層～13層建筑構(gòu)成，地下1層和地下2層為機(jī)動(dòng)車庫(kù)，工期為870日歷天。該項(xiàng)目占地面積大，土質(zhì)以淤泥質(zhì)土為主，土方開(kāi)挖需要分塊跳挖，承臺(tái)地梁施工數(shù)量大，汽車坡道多，因此該項(xiàng)目在地下室施工階段難度較大，對(duì)于施工測(cè)量人員而言，承臺(tái)地梁的放樣工作量繁重，工作節(jié)奏緊張，曲線汽車坡道放樣難度相對(duì)較大。因此，為了提高工作效率，項(xiàng)目部測(cè)量組在地下室施工階段嘗試使用BIM自動(dòng)全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣工作。所使用BIM自動(dòng)全站儀參數(shù)如表1所示。

表1 徠卡BIM自動(dòng)全站儀主要參數(shù)

3 BIM自動(dòng)全站儀施工放樣流程

3.1 建立BIM模型

為了能夠使用BIM自動(dòng)全站儀，項(xiàng)目部特地對(duì)整個(gè)地下室進(jìn)行建模(部分地下室模型如圖1所示)，包括承臺(tái)、地梁、地下室梁、板、柱、汽車坡道、樓梯等構(gòu)件。建模過(guò)程中需要確保軸網(wǎng)、標(biāo)高、坐標(biāo)以及構(gòu)件的尺寸和位置等信息準(zhǔn)確無(wú)誤。除此之外，在模型中添加便于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)站的控制點(diǎn)信息。

3.2 模型導(dǎo)入

通過(guò)Revit中加載的Leica Building Link插件，在已創(chuàng)建的地下室模型中批量拾取承臺(tái)、地梁、汽車坡道的放樣點(diǎn)位以HeXML格式導(dǎo)出(如圖2所示)。由于地下室模型體量較大，需要對(duì)BIM模型進(jìn)行拆分，以適應(yīng)手簿中的ICON Build應(yīng)用程序，并以IFC格式導(dǎo)出。將導(dǎo)出的放樣點(diǎn)信息，控制點(diǎn)信息和參考模型文件一并導(dǎo)入手簿。

3.3 儀器設(shè)站

BIM自動(dòng)全站儀提供多種設(shè)站方式，主要有已知點(diǎn)上設(shè)站，任意位置設(shè)站和軸線上設(shè)站。本項(xiàng)目已經(jīng)布置好現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)，同時(shí)模型中也創(chuàng)建好控制點(diǎn)信息，因此多數(shù)情況下采用已知控制點(diǎn)設(shè)站(需要兩個(gè)控制點(diǎn)，如圖3所示)，在部分情況下由于障礙物的遮擋，會(huì)采用任意位置設(shè)站模式(需要三個(gè)控制點(diǎn)，如圖4所示)。設(shè)站前，測(cè)量員將藍(lán)牙信號(hào)加強(qiáng)手柄安置在BIM自動(dòng)全站儀主機(jī)上，并將安置在對(duì)中桿上的手簿與全站儀主機(jī)相連接，此時(shí)主機(jī)操作界面處于鎖定狀態(tài)，手簿終端可以直接控制主機(jī)。

3.4 施工放樣

設(shè)站完成后，手簿中的iCON Build操作軟件界面上會(huì)顯示棱鏡和儀器當(dāng)前所在位置(如圖5所示)。施工測(cè)量人員可以直接在手簿中的地下室BIM模型上選取需要放樣的目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行單人放樣作業(yè)。當(dāng)測(cè)量員手持裝有手簿和360°棱鏡的對(duì)中桿朝目標(biāo)移動(dòng)時(shí)，儀器主機(jī)會(huì)自動(dòng)追蹤棱鏡，手簿界面上始終會(huì)顯示放樣目標(biāo)，360°棱鏡，全站儀主機(jī)的相對(duì)位置，當(dāng)棱鏡接近目標(biāo)時(shí)，界面會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成“十字標(biāo)靶”圖(如圖6所示)，通過(guò)三維動(dòng)態(tài)圖形、箭頭指示和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)指引施工測(cè)量人員快速找到待放樣目標(biāo)點(diǎn)。在圓弧曲線的放樣過(guò)程中，使用軟件中的“分割”功能可以將曲線分成若干等分，每一等分可以獨(dú)立放樣，減少了地下室中汽車曲線坡道內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備的工作量以及施工現(xiàn)場(chǎng)的放樣難度。除此之外，為了保證放樣精度，儀器可以設(shè)置限差容許值，如果放樣目標(biāo)進(jìn)入限差容許值內(nèi)，手簿會(huì)自動(dòng)提示施工測(cè)量人員。

3.5 檢核

在放樣過(guò)程中，每一個(gè)放樣點(diǎn)的實(shí)地坐標(biāo)都會(huì)被儀器自動(dòng)記錄。放樣結(jié)束后，施工測(cè)量人員可以將放樣數(shù)據(jù)導(dǎo)出，查看放樣精度。同時(shí)，項(xiàng)目部質(zhì)量員可以使用BIM自動(dòng)全站儀快速對(duì)放樣特征點(diǎn)位，混凝土澆筑標(biāo)高控制點(diǎn)，軸線和控制線進(jìn)行復(fù)核，從而控制施工質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)比較傳統(tǒng)施工放樣方法，使用BIM自動(dòng)全站儀確實(shí)簡(jiǎn)化了放樣過(guò)程，提高了施工放樣的效率，施工測(cè)量人員可以較快速掌握儀器的使用方法，單人完成眾多施工測(cè)量任務(wù)，從人力成本的角度來(lái)看也起到了節(jié)約施工管理人員成本的作用。同時(shí)也將BIM應(yīng)用帶入到施工環(huán)節(jié)中，真正起到指導(dǎo)施工的作用，此外儀器中的眾多應(yīng)用程序也能滿足施工的多種需要。然而，BIM自動(dòng)全站儀相對(duì)于傳統(tǒng)全站儀價(jià)格差距較大，加大了項(xiàng)目部的儀器儀表使用成本，因此，該類儀器并沒(méi)有在當(dāng)下的施工現(xiàn)場(chǎng)普及。但是，隨著智能化施工的發(fā)展，此類儀器在施工中的應(yīng)用必然是一種趨勢(shì)。