无人机在施工质量监管中的应用

龚文璞，刘维忠，伍云天

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

无人机在施工质量监管中的应用

龚文璞，刘维忠，伍云天

(重庆建工集团股份有限公司，重庆401122）

该文总结了现阶段施工过程中经常出现的一些质量隐患，并对无人机的发展应用进行了论述。分析了施工过程和无人机应用的契合点，在此基础上从现浇混凝土建筑和装配式建筑两个方向探讨了将无人机引入到施工过程中后能解决或者优化的一些施工质量问题。最后介绍了无人机施工现场作业的基本步骤及注意事项，并进行了总结。

无人机；工程质量；现浇式建筑；装配式建筑

0 引言

随着中国经济的快速发展，建筑行业也不断更新成长，建筑高度一次次被刷新，外观也越发艺术美观，但同时存在的问题也有很多，很多建筑在施工过程中由于人为或者其他原因仍然存在质量隐患，如何有效地处理和减少这些质量隐患是一个值得讨论的问题。

中国民用无人机诞生于1982年（无人机D-4），主要运用于航空测绘和航空物理探矿。随着技术的发展，近年无人机在电力、通信、气象、农业等领域也得到了广泛运用。2012年无人机航拍兴起，从此无人航拍机理念被引入各个方面，例如现在影视的航拍就主要来自于无人机拍摄。而无人机在管理和安全监督方面也可以大有作为，无人机的摄像头就像监管人员的眼睛，深入劳动第一线，保证企业生产安全合理的进行。

无人机拍摄有影像清晰、大比例尺、小面积、高现势性的优点；无人机具有小型轻便、低噪节能、高效机动、轻型化、小型化、智能化、可选择视角的优点。除此之外，无人机还可以减少监督管理人员的安全风险。与安全员抽查安全隐患相比，无人机由于自身的特点所以具有更快、更广、更细致、更全面、更安全、效率更高、费用更低的优势。而且无人机的飞行速度快，不受地形限制、配置的高清摄像头可以放大观察到的影像使安全隐患更快暴露出来、对于高空作业，无人机可全程监督避免发生安全事故[1]。因此，无人机由于它的一些特殊的功能在建筑施工质量管理监督的某些方面也有非常大的作用。如果将无人机的优点应用到建筑施工过程中势必会高效地解决一些工作人员难以或者不能解决的问题。

1 施工质量隐患概述

1.1 现浇式建筑施工阶段常出现的质量隐患

对于地基基础工程，基坑太深导致施工人员行动困难，不能实时观察基坑的施工情况不能确保每一步的施工都满足要求；基坑开挖时基坑底部的土产生流动状态，随地下水流一起从坑底或四周涌入基坑，引起周围地面沉陷，建筑物裂缝；基坑开挖中支护结构失效，边坡局部大面积失稳塌方。对于主体工程，模板安装稍微有点偏差，模板就会拼装不整齐，导致混凝土浇筑质量不高，还存在安全隐患；板上边缘有造型的部位，放线员放线困难，定位观察困难；混凝土浇筑结束后会经常出现很多微小裂痕很难观察到，比如柱的外边缘等工作人员难以到达的地方或者肉眼难以观察到的地方，导致可能会出现安全隐患；建筑墙柱的实际位置与轴线偏移；接缝不严，有空隙，导致混凝土浇筑时漏浆，表面出现蜂窝；脚手架可能会因为材质、搭接等各种问题存在很多安全隐患，导致安全事故频发，严重危害施工质量以及施工人员的安全；塔吊运输和升降质量以及安全隐患，比如塔吊操作人员违规操作，疲劳操作，塔机保养不当等。屋面防水、安装以及外墙装饰装修工程。屋面防水要求注意的部位是出屋面风管、设备基础及雨水口，这三个部位检查困难，防水材料边缘经常会出现处理不好的情况；水电线的安装经常出现安装线破损、安装错误等质量问题，而且水电线多而复杂，有些问题在建筑主体外不容易被发现；外墙是瓷砖时，缝隙的填缝剂表面经常没有压光，或者瓷砖拼接不到位，而监督人员无法清楚地观察是否施工到位，外墙是涂料时，经常会出现涂料刷不到位，或者出现裂缝等施工问题。而对于验收而言，目前主要靠监理人员直接观察，对于一些面积大或者不好观察的地方在验收过程会经常出现验收不到位，或者出现验收遗漏等情况，这样会严重影响工程质量。

1.2 装配式建筑施工阶段常出现的质量隐患

转角板是维护预制装配式建筑整体框架稳定性的重要构件，因其具有厚度薄、体积大、转角处易折断的特点，所以在构件运输、现场吊装过程中都可能造成转角板的破坏。

叠合板在运输、吊装过程中，如图1所示，构件经常发生龟裂甚至断裂现象，生产加工时板面经常翘曲、缺角断角、桁架筋外露或预埋件脱落。主要原因是由于部分叠合板跨度过大，运输过程中板间挤压，或者吊装时因挠度过大产生裂纹，裂缝延伸至整块板，导致构件破坏。

图1 预制构件吊装过程

预制外墙板的保温层经常脱落或断裂，主要原因是预制外墙板加工时均为“三明治”构件，即由“外装饰面+保温层+结构层”三层组成，保温材料的不统一经常造成保温材料的外墙板脱落。

预制墙板在纵向连接时会经常因为操作人员操作不当出现错位偏移等质量问题，有部分原因是因为指挥人员或者操作人员视野和行动有限，影响了指挥和操作连接过程[2]。

施工现场预制构件存放不当造成构件损坏，这主要是由于现场缺乏专门对构件进行管理的人员和制度。并且在很多施工现场，预制构件的生产速度不能很好地和现场施工作业时间搭接，一些预制构件生产厂为了满足施工现场流水作业过早地大批量生产预制构件，人员检查工作量大且难以检查到位，造成构件堆放时间过长，钢筋锈蚀，影响工程质量。

工人在现场施工时，踩踏预制的钢筋，导致钢筋变形或移位，这主要是由于工人施工前没有经过专业培训，也没有制定完善的规章制度，不仅使钢筋的强度降低，也不能保证工人的安全。在施工过程中，经常会由于工人操作不当造成构件损坏。

2 将无人机引入到施工质量监管中的作用

2.1 无人机在现浇式建筑施工中能起到的作用

对于地基基础工程，无人机可以代替施工人员观察基坑实时的施工情况，既可以节约工作人员的施工时间还保证了人员的安全和施工的质量；无人机可以在施工时全方位地观察基坑以及周围地面的情况，如果出现异常可以及时控制风险；如遇塌方等突发情况，可能在塌方后还可能出现二次塌方，施工人员如果直接去现场检查会出现很大的安全隐患，使用无人机后会大大减小安全风险，代替施工人员去塌方的地方进行排查；在打桩时，可以利用无人机实时清楚观察桩身的情况，避免人近处观察时可能出现的危险，使桩能安全有效地打入。在主体工程的模板安装过程中，施工人员的行动会大大的不便，导致很难准确地观察模板是否到位，无人机以其小巧的身体可以从模板的各个方向观察确保模板的安装到位；很多建筑的边缘并不规则，引用无人机可以从不同的角度来观察辅助施工人员定位；无人机还可以方便观察到一些人眼很难看到的主体外部的一些混凝土裂缝以及蜂窝，更能保证建筑主体的施工质量；无人机可以在脚手架搭接时实时监控搭接质量，以及施工人员的安全，搭接完之后也可以随时抽查脚手架是否出现安全隐患，大大降低事故发生的概率；无人机可以实时跟踪塔吊运输路线，帮助操作人员选择安全的路线，还可以实时观察塔吊操作人员的工作状态，减小安全质量隐患，特别是高层作业时无人机起着非常重要的作用。无人机在屋面防水、安装以及外墙装饰装修工程中可以清楚地在空中发现外墙装饰工程的一些缺陷例如裂缝等，能有效地控制工程问题，也可以有效地检查管理人员难以到达的地方（不上人屋顶）的防水等施工质量。而对于工程验收时无人机不仅会大大增加验收效率，还可以轻易地验收一些肉眼难以观察到的地方，保证了施工质量，节约了时间，如图2。

图2 无人机辅助工程验收

2.2 无人机在装配式建筑中能起到的作用

引入无人机技术之后在吊装以及运输过程中进行全方位实时监控，跟踪吊装过程，及时发现异常情况如有障碍物等，保证吊装构件安全地吊装定位；无人机可以轻易地发现一些外墙保温层出现的断裂及裂缝现象，并且可以清楚地观察到裂缝及断裂面的大小，出现断裂和裂缝的原因，方便施工人员进行判断和修补，比人眼观察更清楚更方便；构件连接时需要从各个方向观察连接情况，所以需要很多工作人员参与，而且有些构件连接时观察困难，无人机在这一方面就大大节约了人力，灵敏的身躯以及全方位的视角不仅可以实时监控施工人员的操作，还可以在远处直接观察和指挥操作，大大减少了管理人员的工作，而且更加保证了施工的质量[3]；预制构件的检查仅依靠施工人员就会经常出现检查不到位的情况，而且会浪费大量的时间，用无人机不仅可以大大节约检查时间，还可以从各个角度更加全面地检查预制构件是否出现钢筋锈蚀是否出现裂缝等工程质量问题；由于现在装配式建筑在中国很多地方还不是很成熟，还有很多施工人员并不专业，经常出现由于操作不当引起施工质量问题，不仅浪费了大量时间和金钱，还影响了工程质量[3]，而现场指挥人员不可能对每一个施工人员的施工过程都监督到位，使用无人机时，可以同时观察多个构件的施工，再利用无人机的快速移动和近处观察等特点，可以及时纠正操作错误，大大减小损失，对施工质量管理这一块起到了重要作用。

3 无人机施工现场作业的基本步骤及注意事项

3.1 无人机现场作业的基本步骤

无人机和现场监控设备选择。而根据建筑工地的实际情况，无人机最好身躯小巧，续航能力好，通讯距离长，而现场监控设备需要图像分辨率高，感光度高，光线不好情况下图片噪点少，这样有助于晚上的拍摄，这里列出了大量的一系列无人机的比较。

设备调试与操作人员培训。对无人机监控设备在无人机操作控制与视频数据传输两个方面进行调试，以满足施工现场情况实时传输和拍照取样的要求。并对施工现场监管人员进行无人机监控设备操作的培训。

飞行路线的确定。考虑无人机的信号范围、续航时间限制，根据施工现场的具体情况，设定无人机的飞行路线，目的是保证以最短的飞行路线满足施工现场所有点的监控需求。

施工现场无人机监控设备测试。在施工现场按照已经确定的飞行路线对无人机监控设备进行测试，主要考察无人机监控设备能否按照拟定路线飞行，在监控现场的拍摄取样情况，以及视频数据的实时传输情况。

3.2 施工现场操作无人机的注意事项

由于施工现场环境复杂，工作人员较多，所以无人机的操作必须谨慎避免引发意外，这里列出了一些具体注意事项。

开关机顺序非常重要，顺序不能颠倒，不然会失控；高空作业时必须尽量远离现场工作人员，避免危害到施工人员的安全；飞行时间是很考验一个商家诚信的问题，就目前国内的无人机而言，中号小号的可以飞6～8min，大号的可以飞10～15min所以每次起飞前检查电量是否充足，当运行时间差不多时及时降落充电；在大雾、大雨或者大风情况下禁止使用无人机，因为视线受阻容易造成意外。详见表1。

表1 无人机的对比

4 结语

智能化和信息化是当今社会的热题，建筑业也必将跟着时代的潮流向着智能和信息化发展。利用无人机小巧轻盈、可以高空作业、智能等优点，将无人机引入到建筑施工现场管理中，既大大节省人力，减少现场人员数量，提高监管效率，同时，无人机也大大拓展了监管的范围，使得监管更加细致、全面。所以进一步说，无人机也是建筑智能化信息化的表现。国内外也有一些案例如伊利诺伊大学土木工程系助理教授Mani Golparva-Fard在同事的协助下，开发了无人机建筑监测软件，应用于在美国加州的一座豪华球馆建设中。在中国，中建三局华润深圳湾国际商业中信项目也应用了该技术。所以将无人机引入到施工监管中是非常有意义的，随着社会的发展，无人机和建筑施工监管相结合的案例将会大量涌现。

[1]任江，刘莹颖.无人机在工程建设领域的应用与发展[A].第五届中国无人机大会论文集[C]，2014.

[2]李哲，建筑领域低空信息采集技术基础性研究[D].天津：天津大学，2008.

[3]齐宝库，王丹，白庶，等.预制装配式建筑施工常见质量问题与防范措施[J].建筑经济，2016（5）.

责任编辑：孙苏,李红

Application of Unmanned Aerial Vehicle in Construction Quality Supervision

This paper summarizes some common quality hazards in current constructions and describes the development and application of unmanned aerial vehicle(UAV).Based on analysis of the integrated utilization of construction and UAV,this paper discusses some construction quality problems which can be resolved or optimized by UAV in construction from the two aspects of cast-in-place concrete architecture and fabricated structure.Ultimately,this paper introduces the basic steps and tips of UAV operation and draws some conclusions as well.

UAV;construction quality;cast-in-place structure;fabricated structure

TU71

A

1671-9107（2017）03-0019-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2017.03.019

2017-02-05

龚文璞（1962-），男，重庆人，本科，教授级高级工程师，主要从事技术质量、科技创新工作。