基于 BIM技術的模板工程精細化智能施工

劉旭冉 戴超 王丹 毋敏 李金泰 李亞軍

【摘要】隨著建筑業(yè)的發(fā)展，建筑結構施工技術進步，新型模板也隨之出現(xiàn)，但仍然采用傳統(tǒng)模板施工工藝較多，過程存在操作不規(guī)范，隨意裁切破壞模板的等情況。文章介紹成都天府國際機場航站區(qū)施工總承包五標段項目將 BIM技術運用到模板工程中，快速直觀地進行模板放樣，準確生成模板用料清單與 CAD 放樣圖，能夠高效指導施工現(xiàn)場按放樣圖紙逐塊制作、編號加工及施工模板，同時輔以智能放樣機器人，有效推進了綠色施工與降本增效。

【關鍵詞】 BIM技術;模板工程;智能放樣;施工效率

【中圖分類號】 TU755.2【文獻標志碼】 B

隨著建筑業(yè)快速發(fā)展，新型的模板體系應用而生，然而傳統(tǒng)木模板由于工藝成熟、成本可控等因素，仍在廣泛使用。傳統(tǒng)模板放樣配模技術，出圖效率低、投入人力物力大，對于模板工程施工管控不夠，從而導致模板周轉(zhuǎn)率低、使用量增大，造成大量資源浪費[1-2]。此外，傳統(tǒng)的放樣測量手段是通過讀圖和計算，得到所需測設的目標點的坐標和高程，將目標點坐標、高程、距離、角度等數(shù)據(jù)輸人經(jīng)緯儀、水準儀、全站儀等儀器，然后在軸線等輔助線的幫助下，現(xiàn)場確定目標點位。這種方法的不足之處是環(huán)節(jié)繁多，工作量大，效率低下，且容易出錯。

基于 BIM技術的快速發(fā)展，其已與建筑施工各環(huán)節(jié)精細化施工與管理密不可分，從點狀應用不斷發(fā)展為全面融合[3]。本文結合項目實踐，介紹 BIM技術在智能放樣及模板配模中的應用方法與價值。

1工程概況

成都天府國際機場航站區(qū)施工總承包五標段工程位于北航站區(qū)北側，主要地塊緊鄰空港大道和東西干道，工作區(qū)主要功能有綜合物資倉庫、急救中心、機場單身、輪班宿舍、公安業(yè)務用房、安保業(yè)務用房、消防機關業(yè)務樓等，總建筑面積約15.4萬 m2，非裝配區(qū)域模板采用普通木模板，支撐體系為普通鋼管腳手架。

2基于BlM技術模板放樣配模技術

2.1系統(tǒng)開發(fā)

根據(jù)現(xiàn)場施工的實際需要，通過 Vs2015C#語言開發(fā)一款基于 Revit的 BIM軟件智能模板放樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)將結構 BIM模型模板板面排布抽象問題優(yōu)化為矩形排樣過程，以樓板剩余面積最小的原則進行模板優(yōu)化排布，解決了模板板面優(yōu)化設計方法的過程[4]。

該方法不僅適用于不同規(guī)格的模板板面同時排布的情況，也適用于不同類型結構施工模板的排布設計。該系統(tǒng)利用已有 Revit格式的 BIM施工模型智能生成3D模型，并出具準確的施工模板料表清單及施工裝配圖紙。操作簡單，具有普遍適用性（圖1）。

2.2智能放樣

使用 Revit軟件建立梁、柱、樓板及樓梯等結構 BIM模型，包含三維信息、材質(zhì)及 ID等信息，模型精度滿足 L0D300要求。對 BIM模型檢查核對無誤后，使用基于 BIM技術開發(fā)的智能模板優(yōu)化系統(tǒng)按照原材料模數(shù)進行模板放樣設計。

首先將 Revit軟件建立的模型轉(zhuǎn)化模板3D模型，按照梁、柱、樓板及樓梯等進行自動編號，根據(jù)施工需要選擇細部節(jié)點處理方法及最小利用模板尺寸、周轉(zhuǎn)次數(shù)進行參數(shù)設定，自動生成包括序號、模板代碼、模板品號、模板數(shù)量、模板面積、模板重量、總面積、總重量、模、背楞、斜撐等模板用料清單，最后將自動生成各種不同尺寸的模板加工料表以及模板的相對應位置的 CAD放樣圖。相對于傳統(tǒng)的手動模板放樣方式，BIM進行模板放樣設計大大提高了工作效率（圖2）。

2.3基于 BIM放樣的模板加工及施工技術

根據(jù)生成的模板下料清單進行物資采購，運至施工現(xiàn)場。根據(jù)現(xiàn)場平面布置圖，合理布置模板集中加工房及堆放場地，或在場外設置加工、堆放場地，加工完成后運輸至場內(nèi)。

模板進場后，檢查模板厚度、表面平整度、光潔度質(zhì)量，合格后方可進行加工。根據(jù)現(xiàn)場施工進度，使用帶有編號的梁、柱、墻、樓板及樓梯等構件 CAD模板放樣圖紙，在模板加工房內(nèi)加工。模板加工順序根據(jù)按照現(xiàn)場安裝順序反向進行，分區(qū)分層進行加工。

加工制作前根據(jù) CAD放樣圖紙尺寸在模板上彈出切割線，然后復核尺寸偏差不大于土1 mm。加工制作完成后，對模板成型質(zhì)量進行抽檢尺寸偏差不大于土1 mm，并進行局部預拼裝復核，合格后根據(jù)分區(qū)分層分類堆碼存放。通過 CAD 模板放樣圖紙控制模板加工制作尺寸偏差，從而提高混凝土結構施工成型質(zhì)量。

2.4模板周轉(zhuǎn)

模板按照標號依次運抵后，應根據(jù)配板設計要求和技術交底資料，清點模板和配件的型號和數(shù)量，核對模板編號。然后按照柱、梁、板及樓板模板編號及放樣圖，依次進行結構模板工程施工拼裝，控制模板之間的拼縫，鋪設完畢后，用靠尺、塞尺和水平儀檢查模板的平整度與底標高，并進行必要的校正。若校正不合格，則調(diào)整支撐架或重新再次拼裝，保證模板拼縫、平整度、尺寸滿足要求后，即可進行模板加固施工，提高混凝土結構質(zhì)量。施工中嚴禁現(xiàn)場私自割鋸模板。

待結構混凝土強度滿足要求后，按照安裝時的反向順序及編碼依次拆除現(xiàn)場模板，并分類堆碼存放后運抵下一層結構使用。下一層結構模板安裝工序同上一層結構模板安裝工序。待結構模板滿足周轉(zhuǎn)次數(shù)后，出現(xiàn)不能滿足現(xiàn)場施工需要的模板，則參照安裝模板的配模圖紙及編號重新加工運抵現(xiàn)場替換廢舊模板。

3基于BlM的放樣機器人智能放樣技術[5]

3.1 BIM模型導入

BIM模型創(chuàng)建完成后，將已完成的 BIM模型轉(zhuǎn)換為 BIM 移動手薄中可識別的 DWG、RVT等格式，隨后將文件拷貝至 BIM移動手薄，保存在 BIM智能放樣軟件目錄下。啟動 BIM 移動手薄通過TrimbleFieldLink軟件創(chuàng)建放樣任務，即可顯示導入的 BIM模型文件，選擇需要放樣的 BIM模型，通過旋轉(zhuǎn)、縮放等操作檢查 BIM模型構件是否缺失、導入數(shù)據(jù)是否準確無誤，確認無誤后，即可開始現(xiàn)場放樣測量工作。

3.2放樣機器人測站設定

通過固定螺旋將放樣機器人固定在三腳架上，打開儀器電源，按下激光對中按鈕，通過對中激光進行儀器粗略對中及粗略整平，按下自動整平按鈕，進行精確整平。此時稍微松開儀器固定螺旋，平移儀器使其精確對中，觀察手簿電子水泡，按下自動整平按鈕，再次進行整平，如自動整平存在誤差，可手動調(diào)整水平螺旋輔助調(diào)平，使電子氣泡徹底居中及儀器徹底對中，完成儀器的對中整平（圖3）。

3.3放樣測量

3.3.1添加放樣點

設站成功后，進行放樣點坐標的添加，放樣點坐標有3種添加方式：

（1）直接輸人放樣點坐標。

（2）在坐標列表中選擇放樣點坐標。

（3）從模型上直接選擇放樣點。

3種方式與設定測站過程中添加已知點坐標的方式類似。

3.3.2開始放樣

放樣點坐標添加后即可進行放樣，放樣模式有棱鏡模式和激光模式2種。

3.3.2.1棱鏡模式放樣

選擇棱鏡模式放樣。選取要放樣的點，儀器鏡頭自動旋轉(zhuǎn)到正確坐標的方向上，移動棱鏡到儀器指向方向。儀器自動開啟垂直搜索模式，并再次鎖定棱鏡，同時在 BIM移動手薄上顯示此時棱鏡相對于放樣點的正確坐標位置關系，根據(jù)向前、向右、向上的提示移動棱鏡到限差容許位置，完成該放樣點的放樣工作。同理完成其他放樣點的放樣工作。

3.3.2.2激光模式放樣

選擇激光模式，選取要放樣的點。選中該坐標后，儀器鏡頭會自動旋轉(zhuǎn)到正確的坐標位置上，同時會發(fā)射出可見激光，在目標處顯示高亮的激光點，在光點處作標記，即完成放樣操作。

在實際工作過程中，對于基于已完成構件的相對坐標的放樣，因存在施工誤差，棱鏡的位置坐標幾乎不可能完全位于放樣點的真實位置上，此時就需要記錄當前放樣點的實測坐標。通過 BIM移動手薄進行當前放樣點實測坐標記錄，修改實測點的名稱，完成實測點坐標的采集，用于后續(xù)施工誤差對比分析和校正施工誤差（圖4）。

3.4數(shù)據(jù)導出及應用

3.4.1放樣數(shù)據(jù)導出

放樣或測量完成后，可進行測量成果的導出，根據(jù)施工需求，可導出放樣施工偏差報告、日常放樣匯總報告等內(nèi)容，導出格式包括AutoCAD，skethUp、文本格式，PDF等。導出的測量成果包括：點名稱，x，y，：三維坐標數(shù)據(jù)，備注描述等，方便測量成果的后續(xù)應用及填寫驗收表等，如圖5所示。

3.4.2設計模型復核及更新

根據(jù)放樣結束后導出的測量放樣成果，包括點、線目標，通過放樣機器人自帶的插件可再次導入 AutoCAD或 Revit模型中，用于對比實際放線和理論放線的誤差，并將相關誤差更新至 BIM模型中，保證模型與現(xiàn)場一致，確保各專業(yè)間深化設計與現(xiàn)場一致。

4結束語

通過運用 BIM技術，利用自開發(fā)的智能放樣配模系統(tǒng)，實現(xiàn)了模板工程量的精細化控制，提高了模板在切割過程中的利用率，節(jié)約并有效的控制了原材料成本。在施工過程中，降低了現(xiàn)場拼模的難度，提高了施工質(zhì)量，并縮短了施工工期，節(jié)約了大量人力、水、電等資源?；?BIM的放樣機器人智能放樣技術大大減少了儀器操作者的工作量，作業(yè)效率快、測量精度高、操作簡便，同時避免了傳統(tǒng)測量方法存在的安全隱患。

參考文獻

[1]劉仁檀，李志強.BIM技術在高大模板設計施工中的應用[J].住宅與房地產(chǎn)，2018， （16）：195-196.

[2]皮京可.BIM技術在高層建筑模板工程中的應用[J].山西建筑.2021，47（16）：84-85，188.

[3]曾志偉，肖偉強.BIM技術在建筑模板工程配模中的應用[J].廣東土木與建筑，2018，25（11）：70-73.

[4]侯春明，任志平，張興志，等.重慶來福士廣場（A標段）項目BIM技術應用[J].中國高新科技，2018， （22），26-32.

[5]張梅，黃凱，戴超，等.基于 BIM的放樣機器人智能放樣及測量施工技術[J].中國科技縱橫，2019（20）：94-97.