BIM自动全站仪在建筑工程施工中的应用★

郑 晓 虞焕新 黄 琦

(浙江建设职业技术学院，浙江 杭州 311215)

0 引言

近年来，BIM技术在方案的深化设计，方案模拟分析，管线碰撞模拟等领域应用越来越广泛，然而BIM技术真正应用在施工现场，指导作业人员施工，提高工作效率却比较少见。为了探索BIM技术在实际施工中的应用，某在建住宅项目采用BIM自动全站仪在施工现场进行施工放样，利用BIM模型指导基础工程阶段的放样工作，从而提高放样的精度和工作效率，保证施工质量。

1 BIM自动全站仪的应用及优势

采用传统全站仪进行测量放样目前仍然是施工现场的首选，即先完成内业工作，在CAD图纸上拾取放样点的坐标并导入全站仪，然后在现场进行架设仪器并测量放样。该方法通常情况下至少需要两名施工人员进行配合放样，即一名施工人员操作主机，另外一名施工人员在主机操作人员指挥下手持棱镜进行点位的放样作业。这个过程中两名施工人员需要配合默契才能完成工作，信息的沟通也会受到外界环境的干扰，影响放样作业的精度。同时，放样过程中需要不断核对图纸，操作并不便捷。BIM自动全站仪是在自动全站仪的基础上发展而来。全站仪的发展经历了传统型全站仪，自动型全站仪，如今随着BIM技术发展，各生产厂商纷纷也开始开发具有BIM特色的智能型全站仪。本住宅项目使用的BIM自动全站仪为徕卡公司的iCON Robot61系列。全站仪本身能够依靠马达在水平和竖直方向转动，能够免棱镜模式下自动照准，并且具有自动追踪测量目标的功能。该型号仪器通过加载在对中杆上的手簿控制全站仪主机，因此可以实现单人操作，相对于传统全站仪作业更加灵活。同时，该设备操作系统具有识别BIM模型的功能，能够在手簿中导入IFC格式的BIM模型数据，在放样过程中直接在模型上拾取点位进行放样作业，极大提高了在复杂环境下施工测量人员的工作效率。

2 项目介绍

该项目位于杭州市滨江区，为拆迁安置房项目，总用地面积9.89万m2，总建筑面积34.4万m2，其中地上建筑面积为19.3万m2，地下建筑面积为15.1 m2。地上住宅部分由32栋11层～13层建筑构成，地下1层和地下2层为机动车库，工期为870日历天。该项目占地面积大，土质以淤泥质土为主，土方开挖需要分块跳挖，承台地梁施工数量大，汽车坡道多，因此该项目在地下室施工阶段难度较大，对于施工测量人员而言，承台地梁的放样工作量繁重，工作节奏紧张，曲线汽车坡道放样难度相对较大。因此，为了提高工作效率，项目部测量组在地下室施工阶段尝试使用BIM自动全站仪进行测量放样工作。所使用BIM自动全站仪参数如表1所示。

表1 徕卡BIM自动全站仪主要参数

3 BIM自动全站仪施工放样流程

3.1 建立BIM模型

为了能够使用BIM自动全站仪，项目部特地对整个地下室进行建模(部分地下室模型如图1所示)，包括承台、地梁、地下室梁、板、柱、汽车坡道、楼梯等构件。建模过程中需要确保轴网、标高、坐标以及构件的尺寸和位置等信息准确无误。除此之外，在模型中添加便于现场设站的控制点信息。

3.2 模型导入

通过Revit中加载的Leica Building Link插件，在已创建的地下室模型中批量拾取承台、地梁、汽车坡道的放样点位以HeXML格式导出(如图2所示)。由于地下室模型体量较大，需要对BIM模型进行拆分，以适应手簿中的ICON Build应用程序，并以IFC格式导出。将导出的放样点信息，控制点信息和参考模型文件一并导入手簿。

3.3 仪器设站

BIM自动全站仪提供多种设站方式，主要有已知点上设站，任意位置设站和轴线上设站。本项目已经布置好现场控制点，同时模型中也创建好控制点信息，因此多数情况下采用已知控制点设站(需要两个控制点，如图3所示)，在部分情况下由于障碍物的遮挡，会采用任意位置设站模式(需要三个控制点，如图4所示)。设站前，测量员将蓝牙信号加强手柄安置在BIM自动全站仪主机上，并将安置在对中杆上的手簿与全站仪主机相连接，此时主机操作界面处于锁定状态，手簿终端可以直接控制主机。

3.4 施工放样

设站完成后，手簿中的iCON Build操作软件界面上会显示棱镜和仪器当前所在位置(如图5所示)。施工测量人员可以直接在手簿中的地下室BIM模型上选取需要放样的目标点进行单人放样作业。当测量员手持装有手簿和360°棱镜的对中杆朝目标移动时，仪器主机会自动追踪棱镜，手簿界面上始终会显示放样目标，360°棱镜，全站仪主机的相对位置，当棱镜接近目标时，界面会自动转换成“十字标靶”图(如图6所示)，通过三维动态图形、箭头指示和实时数据指引施工测量人员快速找到待放样目标点。在圆弧曲线的放样过程中，使用软件中的“分割”功能可以将曲线分成若干等分，每一等分可以独立放样，减少了地下室中汽车曲线坡道内业准备的工作量以及施工现场的放样难度。除此之外，为了保证放样精度，仪器可以设置限差容许值，如果放样目标进入限差容许值内，手簿会自动提示施工测量人员。

3.5 检核

在放样过程中，每一个放样点的实地坐标都会被仪器自动记录。放样结束后，施工测量人员可以将放样数据导出，查看放样精度。同时，项目部质量员可以使用BIM自动全站仪快速对放样特征点位，混凝土浇筑标高控制点，轴线和控制线进行复核，从而控制施工质量。

4 结语

通过比较传统施工放样方法，使用BIM自动全站仪确实简化了放样过程，提高了施工放样的效率，施工测量人员可以较快速掌握仪器的使用方法，单人完成众多施工测量任务，从人力成本的角度来看也起到了节约施工管理人员成本的作用。同时也将BIM应用带入到施工环节中，真正起到指导施工的作用，此外仪器中的众多应用程序也能满足施工的多种需要。然而，BIM自动全站仪相对于传统全站仪价格差距较大，加大了项目部的仪器仪表使用成本，因此，该类仪器并没有在当下的施工现场普及。但是，随着智能化施工的发展，此类仪器在施工中的应用必然是一种趋势。