BIM自動全站儀在建筑工程施工中的應用★

鄭 曉 虞煥新 黃 琦

(浙江建設職業技術學院，浙江 杭州 311215)

0 引言

近年來，BIM技術在方案的深化設計，方案模擬分析，管線碰撞模擬等領域應用越來越廣泛，然而BIM技術真正應用在施工現場，指導作業人員施工，提高工作效率卻比較少見。為了探索BIM技術在實際施工中的應用，某在建住宅項目采用BIM自動全站儀在施工現場進行施工放樣，利用BIM模型指導基礎工程階段的放樣工作，從而提高放樣的精度和工作效率，保證施工質量。

1 BIM自動全站儀的應用及優勢

采用傳統全站儀進行測量放樣目前仍然是施工現場的首選，即先完成內業工作，在CAD圖紙上拾取放樣點的坐標并導入全站儀，然后在現場進行架設儀器并測量放樣。該方法通常情況下至少需要兩名施工人員進行配合放樣，即一名施工人員操作主機，另外一名施工人員在主機操作人員指揮下手持棱鏡進行點位的放樣作業。這個過程中兩名施工人員需要配合默契才能完成工作，信息的溝通也會受到外界環境的干擾，影響放樣作業的精度。同時，放樣過程中需要不斷核對圖紙，操作并不便捷。BIM自動全站儀是在自動全站儀的基礎上發展而來。全站儀的發展經歷了傳統型全站儀，自動型全站儀，如今隨著BIM技術發展，各生產廠商紛紛也開始開發具有BIM特色的智能型全站儀。本住宅項目使用的BIM自動全站儀為徠卡公司的iCON Robot61系列。全站儀本身能夠依靠馬達在水平和豎直方向轉動，能夠免棱鏡模式下自動照準，并且具有自動追蹤測量目標的功能。該型號儀器通過加載在對中桿上的手簿控制全站儀主機，因此可以實現單人操作，相對于傳統全站儀作業更加靈活。同時，該設備操作系統具有識別BIM模型的功能，能夠在手簿中導入IFC格式的BIM模型數據，在放樣過程中直接在模型上拾取點位進行放樣作業，極大提高了在復雜環境下施工測量人員的工作效率。

2 項目介紹

該項目位于杭州市濱江區，為拆遷安置房項目，總用地面積9.89萬m2，總建筑面積34.4萬m2，其中地上建筑面積為19.3萬m2，地下建筑面積為15.1 m2。地上住宅部分由32棟11層～13層建筑構成，地下1層和地下2層為機動車庫，工期為870日歷天。該項目占地面積大，土質以淤泥質土為主，土方開挖需要分塊跳挖，承臺地梁施工數量大，汽車坡道多，因此該項目在地下室施工階段難度較大，對于施工測量人員而言，承臺地梁的放樣工作量繁重，工作節奏緊張，曲線汽車坡道放樣難度相對較大。因此，為了提高工作效率，項目部測量組在地下室施工階段嘗試使用BIM自動全站儀進行測量放樣工作。所使用BIM自動全站儀參數如表1所示。

表1 徠卡BIM自動全站儀主要參數

3 BIM自動全站儀施工放樣流程

3.1 建立BIM模型

為了能夠使用BIM自動全站儀，項目部特地對整個地下室進行建模(部分地下室模型如圖1所示)，包括承臺、地梁、地下室梁、板、柱、汽車坡道、樓梯等構件。建模過程中需要確保軸網、標高、坐標以及構件的尺寸和位置等信息準確無誤。除此之外，在模型中添加便于現場設站的控制點信息。

3.2 模型導入

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

3.3 儀器設站

BIM自動全站儀提供多種設站方式，主要有已知點上設站，任意位置設站和軸線上設站。本項目已經布置好現場控制點，同時模型中也創建好控制點信息，因此多數情況下采用已知控制點設站(需要兩個控制點，如圖3所示)，在部分情況下由于障礙物的遮擋，會采用任意位置設站模式(需要三個控制點，如圖4所示)。設站前，測量員將藍牙信號加強手柄安置在BIM自動全站儀主機上，并將安置在對中桿上的手簿與全站儀主機相連接，此時主機操作界面處于鎖定狀態，手簿終端可以直接控制主機。

3.4 施工放樣

設站完成后，手簿中的iCON Build操作軟件界面上會顯示棱鏡和儀器當前所在位置(如圖5所示)。施工測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點進行單人放樣作業。當測量員手持裝有手簿和360°棱鏡的對中桿朝目標移動時，儀器主機會自動追蹤棱鏡，手簿界面上始終會顯示放樣目標，360°棱鏡，全站儀主機的相對位置，當棱鏡接近目標時，界面會自動轉換成“十字標靶”圖(如圖6所示)，通過三維動態圖形、箭頭指示和實時數據指引施工測量人員快速找到待放樣目標點。在圓弧曲線的放樣過程中，使用軟件中的“分割”功能可以將曲線分成若干等分，每一等分可以獨立放樣，減少了地下室中汽車曲線坡道內業準備的工作量以及施工現場的放樣難度。除此之外，為了保證放樣精度，儀器可以設置限差容許值，如果放樣目標進入限差容許值內，手簿會自動提示施工測量人員。

3.5 檢核

在放樣過程中，每一個放樣點的實地坐標都會被儀器自動記錄。放樣結束后，施工測量人員可以將放樣數據導出，查看放樣精度。同時，項目部質量員可以使用BIM自動全站儀快速對放樣特征點位，混凝土澆筑標高控制點，軸線和控制線進行復核，從而控制施工質量。

4 結語

通過比較傳統施工放樣方法，使用BIM自動全站儀確實簡化了放樣過程，提高了施工放樣的效率，施工測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量任務，從人力成本的角度來看也起到了節約施工管理人員成本的作用。同時也將BIM應用帶入到施工環節中，真正起到指導施工的作用，此外儀器中的眾多應用程序也能滿足施工的多種需要。然而，BIM自動全站儀相對于傳統全站儀價格差距較大，加大了項目部的儀器儀表使用成本，因此，該類儀器并沒有在當下的施工現場普及。但是，隨著智能化施工的發展，此類儀器在施工中的應用必然是一種趨勢。