龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401122）

無(wú)人機(jī)在施工質(zhì)量監(jiān)管中的應(yīng)用

龔文璞，劉維忠，伍云天

(重慶建工集團(tuán)股份有限公司，重慶401122）

該文總結(jié)了現(xiàn)階段施工過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的一些質(zhì)量隱患，并對(duì)無(wú)人機(jī)的發(fā)展應(yīng)用進(jìn)行了論述。分析了施工過(guò)程和無(wú)人機(jī)應(yīng)用的契合點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上從現(xiàn)澆混凝土建筑和裝配式建筑兩個(gè)方向探討了將無(wú)人機(jī)引入到施工過(guò)程中后能解決或者優(yōu)化的一些施工質(zhì)量問(wèn)題。最后介紹了無(wú)人機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的基本步驟及注意事項(xiàng)，并進(jìn)行了總結(jié)。

無(wú)人機(jī)；工程質(zhì)量；現(xiàn)澆式建筑；裝配式建筑

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也不斷更新成長(zhǎng)，建筑高度一次次被刷新，外觀也越發(fā)藝術(shù)美觀，但同時(shí)存在的問(wèn)題也有很多，很多建筑在施工過(guò)程中由于人為或者其他原因仍然存在質(zhì)量隱患，如何有效地處理和減少這些質(zhì)量隱患是一個(gè)值得討論的問(wèn)題。

中國(guó)民用無(wú)人機(jī)誕生于1982年（無(wú)人機(jī)D-4），主要運(yùn)用于航空測(cè)繪和航空物理探礦。隨著技術(shù)的發(fā)展，近年無(wú)人機(jī)在電力、通信、氣象、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域也得到了廣泛運(yùn)用。2012年無(wú)人機(jī)航拍興起，從此無(wú)人航拍機(jī)理念被引入各個(gè)方面，例如現(xiàn)在影視的航拍就主要來(lái)自于無(wú)人機(jī)拍攝。而無(wú)人機(jī)在管理和安全監(jiān)督方面也可以大有作為，無(wú)人機(jī)的攝像頭就像監(jiān)管人員的眼睛，深入勞動(dòng)第一線，保證企業(yè)生產(chǎn)安全合理的進(jìn)行。

無(wú)人機(jī)拍攝有影像清晰、大比例尺、小面積、高現(xiàn)勢(shì)性的優(yōu)點(diǎn)；無(wú)人機(jī)具有小型輕便、低噪節(jié)能、高效機(jī)動(dòng)、輕型化、小型化、智能化、可選擇視角的優(yōu)點(diǎn)。除此之外，無(wú)人機(jī)還可以減少監(jiān)督管理人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。與安全員抽查安全隱患相比，無(wú)人機(jī)由于自身的特點(diǎn)所以具有更快、更廣、更細(xì)致、更全面、更安全、效率更高、費(fèi)用更低的優(yōu)勢(shì)。而且無(wú)人機(jī)的飛行速度快，不受地形限制、配置的高清攝像頭可以放大觀察到的影像使安全隱患更快暴露出來(lái)、對(duì)于高空作業(yè)，無(wú)人機(jī)可全程監(jiān)督避免發(fā)生安全事故[1]。因此，無(wú)人機(jī)由于它的一些特殊的功能在建筑施工質(zhì)量管理監(jiān)督的某些方面也有非常大的作用。如果將無(wú)人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用到建筑施工過(guò)程中勢(shì)必會(huì)高效地解決一些工作人員難以或者不能解決的問(wèn)題。

1 施工質(zhì)量隱患概述

1.1 現(xiàn)澆式建筑施工階段常出現(xiàn)的質(zhì)量隱患

對(duì)于地基基礎(chǔ)工程，基坑太深導(dǎo)致施工人員行動(dòng)困難，不能實(shí)時(shí)觀察基坑的施工情況不能確保每一步的施工都滿足要求；基坑開(kāi)挖時(shí)基坑底部的土產(chǎn)生流動(dòng)狀態(tài)，隨地下水流一起從坑底或四周涌入基坑，引起周圍地面沉陷，建筑物裂縫；基坑開(kāi)挖中支護(hù)結(jié)構(gòu)失效，邊坡局部大面積失穩(wěn)塌方。對(duì)于主體工程，模板安裝稍微有點(diǎn)偏差，模板就會(huì)拼裝不整齊，導(dǎo)致混凝土澆筑質(zhì)量不高，還存在安全隱患；板上邊緣有造型的部位，放線員放線困難，定位觀察困難；混凝土澆筑結(jié)束后會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)很多微小裂痕很難觀察到，比如柱的外邊緣等工作人員難以到達(dá)的地方或者肉眼難以觀察到的地方，導(dǎo)致可能會(huì)出現(xiàn)安全隱患；建筑墻柱的實(shí)際位置與軸線偏移；接縫不嚴(yán)，有空隙，導(dǎo)致混凝土澆筑時(shí)漏漿，表面出現(xiàn)蜂窩；腳手架可能會(huì)因?yàn)椴馁|(zhì)、搭接等各種問(wèn)題存在很多安全隱患，導(dǎo)致安全事故頻發(fā)，嚴(yán)重危害施工質(zhì)量以及施工人員的安全；塔吊運(yùn)輸和升降質(zhì)量以及安全隱患，比如塔吊操作人員違規(guī)操作，疲勞操作，塔機(jī)保養(yǎng)不當(dāng)?shù)?。屋面防水、安裝以及外墻裝飾裝修工程。屋面防水要求注意的部位是出屋面風(fēng)管、設(shè)備基礎(chǔ)及雨水口，這三個(gè)部位檢查困難，防水材料邊緣經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)處理不好的情況；水電線的安裝經(jīng)常出現(xiàn)安裝線破損、安裝錯(cuò)誤等質(zhì)量問(wèn)題，而且水電線多而復(fù)雜，有些問(wèn)題在建筑主體外不容易被發(fā)現(xiàn)；外墻是瓷磚時(shí)，縫隙的填縫劑表面經(jīng)常沒(méi)有壓光，或者瓷磚拼接不到位，而監(jiān)督人員無(wú)法清楚地觀察是否施工到位，外墻是涂料時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)涂料刷不到位，或者出現(xiàn)裂縫等施工問(wèn)題。而對(duì)于驗(yàn)收而言，目前主要靠監(jiān)理人員直接觀察，對(duì)于一些面積大或者不好觀察的地方在驗(yàn)收過(guò)程會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)驗(yàn)收不到位，或者出現(xiàn)驗(yàn)收遺漏等情況，這樣會(huì)嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。

1.2 裝配式建筑施工階段常出現(xiàn)的質(zhì)量隱患

轉(zhuǎn)角板是維護(hù)預(yù)制裝配式建筑整體框架穩(wěn)定性的重要構(gòu)件，因其具有厚度薄、體積大、轉(zhuǎn)角處易折斷的特點(diǎn)，所以在構(gòu)件運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)吊裝過(guò)程中都可能造成轉(zhuǎn)角板的破壞。

疊合板在運(yùn)輸、吊裝過(guò)程中，如圖1所示，構(gòu)件經(jīng)常發(fā)生龜裂甚至斷裂現(xiàn)象，生產(chǎn)加工時(shí)板面經(jīng)常翹曲、缺角斷角、桁架筋外露或預(yù)埋件脫落。主要原因是由于部分疊合板跨度過(guò)大，運(yùn)輸過(guò)程中板間擠壓，或者吊裝時(shí)因撓度過(guò)大產(chǎn)生裂紋，裂縫延伸至整塊板，導(dǎo)致構(gòu)件破壞。

圖1 預(yù)制構(gòu)件吊裝過(guò)程

預(yù)制外墻板的保溫層經(jīng)常脫落或斷裂，主要原因是預(yù)制外墻板加工時(shí)均為“三明治”構(gòu)件，即由“外裝飾面+保溫層+結(jié)構(gòu)層”三層組成，保溫材料的不統(tǒng)一經(jīng)常造成保溫材料的外墻板脫落。

預(yù)制墻板在縱向連接時(shí)會(huì)經(jīng)常因?yàn)椴僮魅藛T操作不當(dāng)出現(xiàn)錯(cuò)位偏移等質(zhì)量問(wèn)題，有部分原因是因?yàn)橹笓]人員或者操作人員視野和行動(dòng)有限，影響了指揮和操作連接過(guò)程[2]。

施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制構(gòu)件存放不當(dāng)造成構(gòu)件損壞，這主要是由于現(xiàn)場(chǎng)缺乏專門對(duì)構(gòu)件進(jìn)行管理的人員和制度。并且在很多施工現(xiàn)場(chǎng)，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)速度不能很好地和現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)間搭接，一些預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠為了滿足施工現(xiàn)場(chǎng)流水作業(yè)過(guò)早地大批量生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件，人員檢查工作量大且難以檢查到位，造成構(gòu)件堆放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋼筋銹蝕，影響工程質(zhì)量。

工人在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，踩踏預(yù)制的鋼筋，導(dǎo)致鋼筋變形或移位，這主要是由于工人施工前沒(méi)有經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)，也沒(méi)有制定完善的規(guī)章制度，不僅使鋼筋的強(qiáng)度降低，也不能保證工人的安全。在施工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)由于工人操作不當(dāng)造成構(gòu)件損壞。

2 將無(wú)人機(jī)引入到施工質(zhì)量監(jiān)管中的作用

2.1 無(wú)人機(jī)在現(xiàn)澆式建筑施工中能起到的作用

對(duì)于地基基礎(chǔ)工程，無(wú)人機(jī)可以代替施工人員觀察基坑實(shí)時(shí)的施工情況，既可以節(jié)約工作人員的施工時(shí)間還保證了人員的安全和施工的質(zhì)量；無(wú)人機(jī)可以在施工時(shí)全方位地觀察基坑以及周圍地面的情況，如果出現(xiàn)異?？梢约皶r(shí)控制風(fēng)險(xiǎn)；如遇塌方等突發(fā)情況，可能在塌方后還可能出現(xiàn)二次塌方，施工人員如果直接去現(xiàn)場(chǎng)檢查會(huì)出現(xiàn)很大的安全隱患，使用無(wú)人機(jī)后會(huì)大大減小安全風(fēng)險(xiǎn)，代替施工人員去塌方的地方進(jìn)行排查；在打樁時(shí)，可以利用無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)清楚觀察樁身的情況，避免人近處觀察時(shí)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)，使樁能安全有效地打入。在主體工程的模板安裝過(guò)程中，施工人員的行動(dòng)會(huì)大大的不便，導(dǎo)致很難準(zhǔn)確地觀察模板是否到位，無(wú)人機(jī)以其小巧的身體可以從模板的各個(gè)方向觀察確保模板的安裝到位；很多建筑的邊緣并不規(guī)則，引用無(wú)人機(jī)可以從不同的角度來(lái)觀察輔助施工人員定位；無(wú)人機(jī)還可以方便觀察到一些人眼很難看到的主體外部的一些混凝土裂縫以及蜂窩，更能保證建筑主體的施工質(zhì)量；無(wú)人機(jī)可以在腳手架搭接時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控搭接質(zhì)量，以及施工人員的安全，搭接完之后也可以隨時(shí)抽查腳手架是否出現(xiàn)安全隱患，大大降低事故發(fā)生的概率；無(wú)人機(jī)可以實(shí)時(shí)跟蹤塔吊運(yùn)輸路線，幫助操作人員選擇安全的路線，還可以實(shí)時(shí)觀察塔吊操作人員的工作狀態(tài)，減小安全質(zhì)量隱患，特別是高層作業(yè)時(shí)無(wú)人機(jī)起著非常重要的作用。無(wú)人機(jī)在屋面防水、安裝以及外墻裝飾裝修工程中可以清楚地在空中發(fā)現(xiàn)外墻裝飾工程的一些缺陷例如裂縫等，能有效地控制工程問(wèn)題，也可以有效地檢查管理人員難以到達(dá)的地方（不上人屋頂）的防水等施工質(zhì)量。而對(duì)于工程驗(yàn)收時(shí)無(wú)人機(jī)不僅會(huì)大大增加驗(yàn)收效率，還可以輕易地驗(yàn)收一些肉眼難以觀察到的地方，保證了施工質(zhì)量，節(jié)約了時(shí)間，如圖2。

圖2 無(wú)人機(jī)輔助工程驗(yàn)收

2.2 無(wú)人機(jī)在裝配式建筑中能起到的作用

引入無(wú)人機(jī)技術(shù)之后在吊裝以及運(yùn)輸過(guò)程中進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控，跟蹤吊裝過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況如有障礙物等，保證吊裝構(gòu)件安全地吊裝定位；無(wú)人機(jī)可以輕易地發(fā)現(xiàn)一些外墻保溫層出現(xiàn)的斷裂及裂縫現(xiàn)象，并且可以清楚地觀察到裂縫及斷裂面的大小，出現(xiàn)斷裂和裂縫的原因，方便施工人員進(jìn)行判斷和修補(bǔ)，比人眼觀察更清楚更方便；構(gòu)件連接時(shí)需要從各個(gè)方向觀察連接情況，所以需要很多工作人員參與，而且有些構(gòu)件連接時(shí)觀察困難，無(wú)人機(jī)在這一方面就大大節(jié)約了人力，靈敏的身軀以及全方位的視角不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工人員的操作，還可以在遠(yuǎn)處直接觀察和指揮操作，大大減少了管理人員的工作，而且更加保證了施工的質(zhì)量[3]；預(yù)制構(gòu)件的檢查僅依靠施工人員就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)檢查不到位的情況，而且會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間，用無(wú)人機(jī)不僅可以大大節(jié)約檢查時(shí)間，還可以從各個(gè)角度更加全面地檢查預(yù)制構(gòu)件是否出現(xiàn)鋼筋銹蝕是否出現(xiàn)裂縫等工程質(zhì)量問(wèn)題；由于現(xiàn)在裝配式建筑在中國(guó)很多地方還不是很成熟，還有很多施工人員并不專業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)由于操作不當(dāng)引起施工質(zhì)量問(wèn)題，不僅浪費(fèi)了大量時(shí)間和金錢，還影響了工程質(zhì)量[3]，而現(xiàn)場(chǎng)指揮人員不可能對(duì)每一個(gè)施工人員的施工過(guò)程都監(jiān)督到位，使用無(wú)人機(jī)時(shí)，可以同時(shí)觀察多個(gè)構(gòu)件的施工，再利用無(wú)人機(jī)的快速移動(dòng)和近處觀察等特點(diǎn)，可以及時(shí)糾正操作錯(cuò)誤，大大減小損失，對(duì)施工質(zhì)量管理這一塊起到了重要作用。

3 無(wú)人機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的基本步驟及注意事項(xiàng)

3.1 無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的基本步驟

無(wú)人機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備選擇。而根據(jù)建筑工地的實(shí)際情況，無(wú)人機(jī)最好身軀小巧，續(xù)航能力好，通訊距離長(zhǎng)，而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備需要圖像分辨率高，感光度高，光線不好情況下圖片噪點(diǎn)少，這樣有助于晚上的拍攝，這里列出了大量的一系列無(wú)人機(jī)的比較。

設(shè)備調(diào)試與操作人員培訓(xùn)。對(duì)無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備在無(wú)人機(jī)操作控制與視頻數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)試，以滿足施工現(xiàn)場(chǎng)情況實(shí)時(shí)傳輸和拍照取樣的要求。并對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員進(jìn)行無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備操作的培訓(xùn)。

飛行路線的確定?？紤]無(wú)人機(jī)的信號(hào)范圍、續(xù)航時(shí)間限制，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，設(shè)定無(wú)人機(jī)的飛行路線，目的是保證以最短的飛行路線滿足施工現(xiàn)場(chǎng)所有點(diǎn)的監(jiān)控需求。

施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備測(cè)試。在施工現(xiàn)場(chǎng)按照已經(jīng)確定的飛行路線對(duì)無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，主要考察無(wú)人機(jī)監(jiān)控設(shè)備能否按照擬定路線飛行，在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的拍攝取樣情況，以及視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸情況。

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)操作無(wú)人機(jī)的注意事項(xiàng)

由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，工作人員較多，所以無(wú)人機(jī)的操作必須謹(jǐn)慎避免引發(fā)意外，這里列出了一些具體注意事項(xiàng)。

開(kāi)關(guān)機(jī)順序非常重要，順序不能顛倒，不然會(huì)失控；高空作業(yè)時(shí)必須盡量遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)工作人員，避免危害到施工人員的安全；飛行時(shí)間是很考驗(yàn)一個(gè)商家誠(chéng)信的問(wèn)題，就目前國(guó)內(nèi)的無(wú)人機(jī)而言，中號(hào)小號(hào)的可以飛6～8min，大號(hào)的可以飛10～15min所以每次起飛前檢查電量是否充足，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間差不多時(shí)及時(shí)降落充電；在大霧、大雨或者大風(fēng)情況下禁止使用無(wú)人機(jī)，因?yàn)橐暰€受阻容易造成意外。詳見(jiàn)表1。

表1 無(wú)人機(jī)的對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

智能化和信息化是當(dāng)今社會(huì)的熱題，建筑業(yè)也必將跟著時(shí)代的潮流向著智能和信息化發(fā)展。利用無(wú)人機(jī)小巧輕盈、可以高空作業(yè)、智能等優(yōu)點(diǎn)，將無(wú)人機(jī)引入到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)管理中，既大大節(jié)省人力，減少現(xiàn)場(chǎng)人員數(shù)量，提高監(jiān)管效率，同時(shí)，無(wú)人機(jī)也大大拓展了監(jiān)管的范圍，使得監(jiān)管更加細(xì)致、全面。所以進(jìn)一步說(shuō)，無(wú)人機(jī)也是建筑智能化信息化的表現(xiàn)。國(guó)內(nèi)外也有一些案例如伊利諾伊大學(xué)土木工程系助理教授Mani Golparva-Fard在同事的協(xié)助下，開(kāi)發(fā)了無(wú)人機(jī)建筑監(jiān)測(cè)軟件，應(yīng)用于在美國(guó)加州的一座豪華球館建設(shè)中。在中國(guó)，中建三局華潤(rùn)深圳灣國(guó)際商業(yè)中信項(xiàng)目也應(yīng)用了該技術(shù)。所以將無(wú)人機(jī)引入到施工監(jiān)管中是非常有意義的，隨著社會(huì)的發(fā)展，無(wú)人機(jī)和建筑施工監(jiān)管相結(jié)合的案例將會(huì)大量涌現(xiàn)。

[1]任江，劉瑩穎.無(wú)人機(jī)在工程建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展[A].第五屆中國(guó)無(wú)人機(jī)大會(huì)論文集[C]，2014.

[2]李哲，建筑領(lǐng)域低空信息采集技術(shù)基礎(chǔ)性研究[D].天津：天津大學(xué)，2008.

[3]齊寶庫(kù)，王丹，白庶，等.預(yù)制裝配式建筑施工常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題與防范措施[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2016（5）.

責(zé)任編輯：孫蘇,李紅

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

龔文璞（1962-），男，重慶人，本科，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事技術(shù)質(zhì)量、科技創(chuàng)新工作。