基于 BIM技术的模板工程精细化智能施工

刘旭冉 戴超 王丹 毋敏 李金泰 李亚军

【摘要】随着建筑业的发展，建筑结构施工技术进步，新型模板也随之出现，但仍然采用传统模板施工工艺较多，过程存在操作不规范，随意裁切破坏模板的等情况。文章介绍成都天府国际机场航站区施工总承包五标段项目将 BIM技術运用到模板工程中，快速直观地进行模板放样，准确生成模板用料清单与 CAD 放样图，能够高效指导施工现场按放样图纸逐块制作、编号加工及施工模板，同时辅以智能放样机器人，有效推进了绿色施工与降本增效。

【关键词】 BIM技术;模板工程;智能放样;施工效率

【中图分类号】 TU755.2【文献标志码】 B

随着建筑业快速发展，新型的模板体系应用而生，然而传统木模板由于工艺成熟、成本可控等因素，仍在广泛使用。传统模板放样配模技术，出图效率低、投入人力物力大，对于模板工程施工管控不够，从而导致模板周转率低、使用量增大，造成大量资源浪费[1-2]。此外，传统的放样测量手段是通过读图和计算，得到所需测设的目标点的坐标和高程，将目标点坐标、高程、距离、角度等数据输人经纬仪、水准仪、全站仪等仪器，然后在轴线等辅助线的帮助下，现场确定目标点位。这种方法的不足之处是环节繁多，工作量大，效率低下，且容易出错。

基于 BIM技术的快速发展，其已与建筑施工各环节精细化施工与管理密不可分，从点状应用不断发展为全面融合[3]。本文结合项目实践，介绍 BIM技术在智能放样及模板配模中的应用方法与价值。

1工程概况

成都天府国际机场航站区施工总承包五标段工程位于北航站区北侧，主要地块紧邻空港大道和东西干道，工作区主要功能有综合物资仓库、急救中心、机场单身、轮班宿舍、公安业务用房、安保业务用房、消防机关业务楼等，总建筑面积约15.4万 m2，非装配区域模板采用普通木模板，支撑体系为普通钢管脚手架。

2基于BlM技术模板放样配模技术

2.1系统开发

根据现场施工的实际需要，通过 Vs2015C#语言开发一款基于 Revit的 BIM软件智能模板放样系统。该系统将结构 BIM模型模板板面排布抽象问题优化为矩形排样过程，以楼板剩余面积最小的原则进行模板优化排布，解决了模板板面优化设计方法的过程[4]。

该方法不仅适用于不同规格的模板板面同时排布的情况，也适用于不同类型结构施工模板的排布设计。该系统利用已有 Revit格式的 BIM施工模型智能生成3D模型，并出具准确的施工模板料表清单及施工装配图纸。操作简单，具有普遍适用性（图1）。

2.2智能放样

使用 Revit软件建立梁、柱、楼板及楼梯等结构 BIM模型，包含三维信息、材质及 ID等信息，模型精度满足 L0D300要求。对 BIM模型检查核对无误后，使用基于 BIM技术开发的智能模板优化系统按照原材料模数进行模板放样设计。

首先将 Revit软件建立的模型转化模板3D模型，按照梁、柱、楼板及楼梯等进行自动编号，根据施工需要选择细部节点处理方法及最小利用模板尺寸、周转次数进行参数设定，自动生成包括序号、模板代码、模板品号、模板数量、模板面积、模板重量、总面积、总重量、模、背楞、斜撑等模板用料清单，最后将自动生成各种不同尺寸的模板加工料表以及模板的相对应位置的 CAD放样图。相对于传统的手动模板放样方式，BIM进行模板放样设计大大提高了工作效率（图2）。

2.3基于 BIM放样的模板加工及施工技术

根据生成的模板下料清单进行物资采购，运至施工现场。根据现场平面布置图，合理布置模板集中加工房及堆放场地，或在场外设置加工、堆放场地，加工完成后运输至场内。

模板进场后，检查模板厚度、表面平整度、光洁度质量，合格后方可进行加工。根据现场施工进度，使用带有编号的梁、柱、墙、楼板及楼梯等构件 CAD模板放样图纸，在模板加工房内加工。模板加工顺序根据按照现场安装顺序反向进行，分区分层进行加工。

加工制作前根据 CAD放样图纸尺寸在模板上弹出切割线，然后复核尺寸偏差不大于土1 mm。加工制作完成后，对模板成型质量进行抽检尺寸偏差不大于土1 mm，并进行局部预拼装复核，合格后根据分区分层分类堆码存放。通过 CAD 模板放样图纸控制模板加工制作尺寸偏差，从而提高混凝土结构施工成型质量。

2.4模板周转

模板按照标号依次运抵后，应根据配板设计要求和技术交底资料，清点模板和配件的型号和数量，核对模板编号。然后按照柱、梁、板及楼板模板编号及放样图，依次进行结构模板工程施工拼装，控制模板之间的拼缝，铺设完毕后，用靠尺、塞尺和水平仪检查模板的平整度与底标高，并进行必要的校正。若校正不合格，则调整支撑架或重新再次拼装，保证模板拼缝、平整度、尺寸满足要求后，即可进行模板加固施工，提高混凝土结构质量。施工中严禁现场私自割锯模板。

待结构混凝土强度满足要求后，按照安装时的反向顺序及编码依次拆除现场模板，并分类堆码存放后运抵下一层结构使用。下一层结构模板安装工序同上一层结构模板安装工序。待结构模板满足周转次数后，出现不能满足现场施工需要的模板，则参照安装模板的配模图纸及编号重新加工运抵现场替换废旧模板。

3基于BlM的放样机器人智能放样技术[5]

3.1 BIM模型导入

BIM模型创建完成后，将已完成的 BIM模型转换为 BIM 移动手薄中可识别的 DWG、RVT等格式，随后将文件拷贝至 BIM移动手薄，保存在 BIM智能放样软件目录下。启动 BIM 移动手薄通过TrimbleFieldLink软件创建放样任务，即可显示导入的 BIM模型文件，选择需要放样的 BIM模型，通过旋转、缩放等操作检查 BIM模型构件是否缺失、导入数据是否准确无误，确认无误后，即可开始现场放样测量工作。

3.2放样机器人测站设定

通过固定螺旋将放样机器人固定在三脚架上，打开仪器电源，按下激光对中按钮，通过对中激光进行仪器粗略对中及粗略整平，按下自動整平按钮，进行精确整平。此时稍微松开仪器固定螺旋，平移仪器使其精确对中，观察手簿电子水泡，按下自动整平按钮，再次进行整平，如自动整平存在误差，可手动调整水平螺旋辅助调平，使电子气泡彻底居中及仪器彻底对中，完成仪器的对中整平（图3）。

3.3放样测量

3.3.1添加放样点

设站成功后，进行放样点坐标的添加，放样点坐标有3种添加方式：

（1）直接输人放样点坐标。

（2）在坐标列表中选择放样点坐标。

（3）从模型上直接选择放样点。

3种方式与设定测站过程中添加已知点坐标的方式类似。

3.3.2开始放样

放样点坐标添加后即可进行放样，放样模式有棱镜模式和激光模式2种。

3.3.2.1棱镜模式放样

选择棱镜模式放样。选取要放样的点，仪器镜头自动旋转到正确坐标的方向上，移动棱镜到仪器指向方向。仪器自动开启垂直搜索模式，并再次锁定棱镜，同时在 BIM移动手薄上显示此时棱镜相对于放样点的正确坐标位置关系，根据向前、向右、向上的提示移动棱镜到限差容许位置，完成该放样点的放样工作。同理完成其他放样点的放样工作。

3.3.2.2激光模式放样

选择激光模式，选取要放样的点。选中该坐标后，仪器镜头会自动旋转到正确的坐标位置上，同时会发射出可见激光，在目标处显示高亮的激光点，在光点处作标记，即完成放样操作。

在实际工作过程中，对于基于已完成构件的相对坐标的放样，因存在施工误差，棱镜的位置坐标几乎不可能完全位于放样点的真实位置上，此时就需要记录当前放样点的实测坐标。通过 BIM移动手薄进行当前放样点实测坐标记录，修改实测点的名称，完成实测点坐标的采集，用于后续施工误差对比分析和校正施工误差（图4）。

3.4数据导出及应用

3.4.1放样数据导出

放样或测量完成后，可进行测量成果的导出，根据施工需求，可导出放样施工偏差报告、日常放样汇总报告等内容，导出格式包括AutoCAD，skethUp、文本格式，PDF等。导出的测量成果包括：点名称，x，y，：三维坐标数据，备注描述等，方便测量成果的后续应用及填写验收表等，如图5所示。

3.4.2设计模型复核及更新

根据放样结束后导出的测量放样成果，包括点、线目标，通过放样机器人自带的插件可再次导入 AutoCAD或 Revit模型中，用于对比实际放线和理论放线的误差，并将相关误差更新至 BIM模型中，保证模型与现场一致，确保各专业间深化设计与现场一致。

4结束语

通过运用 BIM技术，利用自开发的智能放样配模系统，实现了模板工程量的精细化控制，提高了模板在切割过程中的利用率，节约并有效的控制了原材料成本。在施工过程中，降低了现场拼模的难度，提高了施工质量，并缩短了施工工期，节约了大量人力、水、电等资源。基于 BIM的放样机器人智能放样技术大大减少了仪器操作者的工作量，作业效率快、测量精度高、操作简便，同时避免了传统测量方法存在的安全隐患。

参考文献

[1]刘仁檀，李志强.BIM技术在高大模板设计施工中的应用[J].住宅与房地产，2018， （16）：195-196.

[2]皮京可.BIM技术在高层建筑模板工程中的应用[J].山西建筑.2021，47（16）：84-85，188.

[3]曾志伟，肖伟强.BIM技术在建筑模板工程配模中的应用[J].广东土木与建筑，2018，25（11）：70-73.

[4]侯春明，任志平，张兴志，等.重庆来福士广场（A标段）项目BIM技术应用[J].中国高新科技，2018， （22），26-32.

[5]张梅，黄凯，戴超，等.基于 BIM的放样机器人智能放样及测量施工技术[J].中国科技纵横，2019（20）：94-97.