Ứng dụng mô hình bim và công nghệ laser 3d quản lý khối lượng thực hiện của dự án xây dựng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.42 MB, 139 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------------
NGUYỄN MẠNH CƯỜNG
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH BIM VÀ CƠNG NGHỆ
LASER 3D QUẢN LÝ KHỐI LƯỢNG THỰC HIỆN
CỦA DỰ ÁN XÂY DỰNG
CHUYÊN NGÀNH : QUẢN LÝ XÂY DỰNG
MÃ SỐ: 60 58 03 02
LUẬN VĂN THẠC SĨ
TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2020
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI:
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA–ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Anh Thư……………………………
Cán bộ chấm nhận xét 1
: TS. Đặng Thị Trang…………………….............................
Cán bộ chấm nhận xét 2
: PGS. TS Phạm Hồng Luân……………….........................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại Học Bách Khoa - TP. Hồ Chí Minh vào
ngày 10 tháng 01 năm 2020.
Thành phần hội đồng đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. PGS. TS Phạm Hồng Luân
2. TS. Đỗ Tiến Sỹ
3. TS. Đặng Thị Trang
4. TS. Nguyễn Thanh Phong
5. TS. Trần Đức Học
Xác nhận của Chủ Tịch Hội Đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa quản lý chuyên
ngành:
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Nguyễn Mạnh Cường ..................................... MSHV: 1770101
Ngày, tháng, năm sinh: 15/09/1991 ........................................... Nơi sinh: Hải Dương
Chuyên ngành: Quản lý Xây dựng............................................ Mã số : 60 58 03 02
I. TÊN ĐỀ TÀI:
ỨNG DỤNG MƠ HÌNH BIM VÀ CƠNG NGHỆ LASER 3D QUẢN LÝ KHỐI
LƯỢNG THỰC HIỆN CỦA DỰ ÁN XÂY DỰNG
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Đánh giá thực trạng và xác định các vấn đề đang gặp phải trong quá trình quản lý
khối lượng thực hiện của dự án xây dựng;
- Xây dựng quy trình ứng dụng mơ hình BIM và công nghệ 3D Laser Scanning để quản
lý khối lượng thực hiện của dự án xây dựng;
- Ứng dụng quy trình vào một dự án minh hoạ và đánh giá kết quả thu được từ quy
trình đề xuất.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 11/02/2019
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 08/12/2019
V. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. Nguyễn Anh Thư
Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 20....
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)
TS. Nguyễn Anh Thư
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)
TS. Đỗ Tiến Sỹ
TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
(Họ tên và chữ ký)
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được nghiên cứu này, đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn đến các quý
Thầy/ Cơ Trường Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình chỉ dạy, truyền
đạt những kiến thức bổ ích trong q trình học tập.
Tơi xin dành lời cảm ơn sâu sắc và tỏ lòng biết ơn đến TS. Nguyễn Anh Thư. Cô đã
tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tơi trong suốt q trình học tập và thực hiện nghiên cứu này.
Đồng thời tôi xin gửi lời cảm ơn tới Anh Đặng Khánh Duy và công ty GeoInstinctMột trong những công ty đi đầu trong việc cung cấp dịch vụ và sản phẩm 3D Laser
Scanning đã hỗ trợ trang thiết bị và phần mềm phục vụ trong công tác 3D Laser Scanning
cũng như xử lý dữ liệu.
Tôi xin đặc biệt cảm ơn tới các thành viên trong Gia đình đã ln đồng hành, hỗ trợ
và động viên tơi trong suốt quá trình học tập và đạt được kết quả này.
Cuối cùng, xin cảm ơn các Anh/ Chị/ Em bạn bè và đồng nghiệp đã hỗ trợ tôi trong
quá trình khảo sát cũng như có những góp ý để giúp tơi hồn thiện nghiên cứu này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
Nguyễn Mạnh Cường
năm 2019
TÓM TẮT NGHIÊN CỨU
Nhằm đáp ứng được tốc độ phát triển ngày càng cao của đất nước, đặc biệt là trong
cuộc Cách mạng 4.0 thì quá trình tiến hành xây dựng các cơng trình cũng khơng nằm ngồi
xu hướng này. Thực trạng quản lý khối lượng thực hiện tại dự án xây dựng bằng các phương
pháp truyền thống đang gặp nhiều khó khăn gây mất thời gian và có độ chính xác chưa
cao. Với mục tiêu đề xuất giải pháp nhằm nâng cao chất lượng cũng như độ chính xác, đảm
bảo tiến độ cũng như chất lượng trong công tác nghiệm thu và xác định khối lượng thực
hiện.
Nghiên cứu này được thực hiện gồm 03 phần: Phần 1: Đánh giá thực trạng và xác
định các vấn đề đang gặp phải trong quá trình quản lý khối lượng thực hiện của dự án
xây dựng. Kết quả cho thấy các công tác quản lý khối lượng thực hiện đang gặp phải nhiều
khó khăn gây mất thời gian cũng như dễ dẫn tới sai sót, gây tranh cãi trong q trình nghiệm
thu. Ngun nhân là do việc thực hiện quản lý còn thực hiện thủ công, phụ thuộc nhiều vào
năng lực quản lý của các cá nhân tham gia dự án. Phần 2: Xây dựng quy trình ứng dụng
mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser Scanning để quản lý khối lượng thực hiện. Từ
những ưu điểm cũng như tính năng của mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser Scanning,
nghiên cứu đã xây dựng quy trình ứng dụng các cơng nghệ này nhằm nâng cao chất lượng
cũng như độ chính xác trong công tác quản lý khối lượng thực hiện của dự án xây dựng.
Phần 3: Ứng dụng quy trình vào một dự án minh hoạ. Thơng qua các quy trình đề xuất,
nghiên cứu áp dụng quy trình vào dự án thực tế với một số cơng tác điển hình nhằm đánh
giá và tạo tiền đề phát triển các hướng nghiên cứu trong tương lai.
Từ khoá: BIM, Laser 3D, quản lý khối lượng thi công, quản lý dự án, kỹ sư quản lý
khối lượng, đo bóc khối lượng
ASBTRACT
In the process of modernizing and industrializing, construction industry plays an
essential role and it is the major factor that determine the development of infrastructures
of other economic sectors. Quantity managements in construction projects conducted by
using traditional methods have various difficulties, which are frequently time-consuming
and less accuracy. Therefore, the goal of this study is to propose some practical solutions
to improve the efficiency of quantity management process by applying recent technological
achievements of the 4.0 industrial evolution. The proposed techniques not only ensure the
accuracy but also reduce cost of time and enhance the efficiency of the of the quantity
management process.
This study consists of 03 parts: Part 1: Assessing the situation and identifying
problems existing in the current quantity managing process in construction
industry.The results show that the current quantity management process in construction
industry is now facing many drawbacks, causing time-consuming and leading to errors and
controversy during the acceptance process. The reasons might lie in the manually
implementation of management process, management capability of individuals
participating in the project. Part 2: Establish a procedure for applying Integrating
Laser Scanning Technology and Building Information Modeling (BIM) to the
quantity management process in construction industry. By utilizing the advantages and
features of BIM model and 3D Laser technology, a procedure is proposed to apply these
technologies to improve the accuracy and efficiency of quantity management process. Part
3: A case study, applying the proposed procedure to a practical project. By using the
proposed procedures, the quantity management process in a project is conducted. Some
typical tasks are also carried out to evaluate the accuracy and efficiency of the proposed
technique. Some comments are also presented of future research directions.
Keywords: BIM, 3D Laser Scanning, management of construction volume, project
management, quantity surveyor, quantity take-off
i
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cám đoan đây là cơng trình nghiên cứu do chính tơi thực hiện. Các đoạn trích
dẫn trong nghiên cứu đều được dẫn nguồn. Các số liệu, kết quả phân tích trong luận văn là
hồn tồn trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào
trước đây.
TP. Hồ Chí Minh, ngày
tháng
Tác giả
năm 2019
Nguyễn Mạnh Cường
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
i
i
i
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................... 1
1.1 Giới thiệu chung ............................................................................................. 1
1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu .......................................................................... 4
1.2.1 Các thực trạng còn tồn tại ....................................................................... 4
1.2.2 Đề xuất giải pháp công nghệ ................................................................... 5
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ..................................................................... 8
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................. 8
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 8
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 8
1.5 Đóng góp của nghiên cứu .............................................................................. 8
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN.................................................................................. 10
2.1 Quản lý khối lượng thực hiện...................................................................... 10
2.1.1 Đo bóc khối lượng cơng trình ............................................................... 10
2.1.2 Vai trò của quản lý khối lượng thực hiện ............................................. 11
2.1.3 Yêu cầu của công tác quản lý khối lượng thực hiện ............................. 12
2.2 Các nghiên cứu về phương pháp xác định khối lượng ............................. 12
2.2.1 Nghiên cứu phương pháp đo bóc khối lượng phục vụ cơng tác quản lý
khối lượng trong dự án đầu tư xây dựng cơng trình[9]. .................................. 12
2.2.2 Quyết định số 451/QĐ-BXD của Bộ xây dựng về việc hướng dẫn đo
bóc khối lượng xây dựng cơng trình[10]....................................................................13
2.2.3 Nghiên cứu những tồn tại và đề xuất giải pháp nhằm khắc phục những
sai sót trong việc đo bóc khối lượng công tác xây dựng[7]...................................13
2.3 Một số thông tin về giải pháp công nghệ sử dụng ..................................... 14
2.3.1 Công nghệ BIM trong xây dựng ........................................................... 14
2.3.2 Công nghệ BIM trong quản lý khối lượng ............................................ 16
2.3.3 Công nghệ 3D Laser Scanning ............................................................. 18
2.3.4 Công nghệ 3D Laser Scanning trong quản lý xây dựng ....................... 22
2.3.4.1 Sử dụng 3D Laser Scanning để xác định hiện trạng xây dựng [18] 22
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
ii
i
ii
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
2.3.4.2.......Sử dụng 3D Laser Scanning để mơ hình hóa và phân tích trong kiến
trúc, kỹ thuật và xây dựng[19]......................................................................................24
2.3.4.3Sử dụng 3D Laser Scanning để đánh giá độ chính xác của mơ hình BIM
[20] 25
2.3.4.4.....Đánh giá chất lượng và hiệu quả của các mô hình thơng tin xây dựng
hiện tại và dữ liệu 3D Laser Scanning [21]...............................................................27
2.3.4.5..Vai trò của BIM và 3D Laser Scanning trên các cơng trường từ góc độ
của nhân viên quản lý dự án xây dựng [22]...............................................................30
2.3.4.6....Yêu cầu kỹ thuật xây dựng để tích hợp cơng nghệ 3D Laser Scanning
và mơ hình hóa thơng tin xây dựng (BIM)[23].........................................................32
2.3.4.7.....Khung đánh giá kích thước và chất lượng bề mặt của các cấu kiện bê
tông đúc sẵn bằng cách sử dụng BIM và 3D Laser Scanning [24]......................38
2.4 Kết luận ......................................................................................................... 40
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................. 41
3.1 Quy trình nghiên cứu ................................................................................... 41
3.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 44
3.2.1 Khảo sát mẫu......................................................................................... 44
3.2.2 Phương pháp thu thập dữ liệu ............................................................... 45
3.2.3 Nhóm mẫu mục tiêu .............................................................................. 46
3.2.4 Phương pháp lấy mẫu ........................................................................... 46
3.2.5 Xây dựng bảng câu hỏi ......................................................................... 49
3.2.6 Phân tích dữ liệu ................................................................................... 49
3.2.7 Đề xuất quy trình ứng dụng BIM và 3D Laser Scanning vào quản lý
khối lượng thực hiện........................................................................................................49
3.2.8 Ứng dụng quy trình vào dự án thực tế .................................................. 50
3.2.9 Đánh giá mơ hình và kết luận ............................................................... 50
3.3 Kết luận ......................................................................................................... 50
CHƯƠNG 4: HIỆN TRẠNG CÔNG TÁC XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG THỰC
HIỆN........................................................................................................................ 51
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
iii
i
v
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
4.1 Một số phương pháp xác định khối lượng thực hiện phổ biến ................ 51
4.2 Ứng dụng xác định khối lượng thực hiện trong dự án thực tế................. 53
4.3 Kết luận ......................................................................................................... 58
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG QUY TRÌNH ỨNG DỤNG BIM - 3D LASER
SCANNING VÀ ÁP DỤNG VÀO DỰ ÁN THỰC TẾ.........................................59
5.1 Quy trình ứng dụng BIM và 3D Laser Scanning trong cơng tác xác định
khối lượng thực hiện .......................................................................................... 59
5.2 Ứng dụng quy trình BIM và 3D Laser Scanning vào dự án thực tế ....... 66
5.2.1 Giới thiệu về dự án................................................................................ 66
5.2.2 Giới hạn của nghiên cứu khi áp dụng dự án vào thực tế....................... 67
5.2.3 Thiết bị sử dụng: Leica RTC360 .......................................................... 67
5.2.4 Các bước thực hiện ứng dụng quy trình vào thực tế ............................. 71
5.2.4.1 Xác định sơ bộ các vị trí đặt máy quét trên mặt bằng dự án:........... 71
5.2.4.2 Các bước thao tác trên máy quét ...................................................... 72
5.2.5 Xử lý dữ liệu Point cloud thu được ....................................................... 77
5.2.5.1 Import dữ liệu .................................................................................. 77
5.2.5.2 Review và Optimize ......................................................................... 80
5.2.5.3 Finalize ............................................................................................. 84
5.2.5.4 Report ............................................................................................... 85
5.2.6 Xây dựng mơ hình BIM từ dữ liệu Point cloud .................................... 87
5.2.7 Xuất khối lượng từ mơ hình BIM ......................................................... 94
5.2.8 So sánh kết quả thu được từ mơ hình BIM- 3D Laser Scanning với
phương pháp thơng thường ............................................................................. 98
5.3 Đánh giá mơ hình ứng dụng ...................................................................... 102
5.3.1 Đánh giá so với các phương pháp thông thường ................................ 102
5.3.2 Đánh giá dựa trên kết quả khảo sát ..................................................... 105
5.4 Kết luận ....................................................................................................... 106
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 107
6.1 Kết luận ....................................................................................................... 107
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
iv
v
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
6.2 Các đóng góp của nghiên cứu ................................................................... 108
6.3 Hạn chế của nghiên cứu ............................................................................. 108
6.4 Các nghiên cứu tương lai ........................................................................... 109
PHỤ LỤC 01: TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................... 111
PHỤ LỤC 02: BẢNG CÂU HỎI KHẢO SÁT................................................... 113
PHỤ LỤC 03: BẢNG KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ ỨNG DỤNG ......................... 122
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ................................................................................. 124
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
v
v
i
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 GDP và Giá trị ngành xây dựng từ năm 2005-2017 (nghìn tỷ VNĐ) ......... 1
Hình 1.2 Sử dụng Drone trong ngành xây dựng [2]................................................... 2
Hình 1.3 Mơ hình cơng nghệ BIM [4] ....................................................................... 5
Hình 1.4 Ứng dụng cơng nghệ 3D Laser Scanning trên các cơng trình cầu đường [5]
.................................................................................................................................... 6
Hình 1.5 Cơng nghệ 3D Laser Scanning [6] .............................................................. 7
Hình 2.1 Mơ hình BIM dần thay thế bản vẽ 2D thơng thường [12] ........................ 15
Hình 2.2 Cơng nghệ 3D Laser Scanning trong xây dựng [14] ................................. 18
Hình 2.3 Nguyên lý hoạt động của công nghệ 3D Laser Scanning [15] .................. 19
Hình 2.4 Point cloud thu được từ 3D Laser Scanning [17] ...................................... 22
Hình 2.5 Các bước tạo mơ hình BIM bằng 3D Laser Scanning [18] ....................... 23
Hình 2.6 Lợi ích của sử dụng BIM [22] ................................................................... 30
Hình 2.7 Lợi ích của BIM từ quan đểm của nhân viên quản lý xây dựng [22] ....... 31
Hình 2.8 Lợi ích của quét laser từ quan đểm của nhân viên quản lý xây dựng [22] 31
Hình 2.9 Quy trình thu thập dữ liệu 3D Laser Scanning [23] .................................. 33
Hình 2.10 Quy trình xử lý dữ liệu 3D Laser Scanning [23]..................................... 33
Hình 2.11 Quy trình tích hợp 3D Laser Scanning và BIM [23]............................... 34
Hình 2.12 Tổng quan về hệ thống đánh giá chất lượng bê tông đúc sẵn được đề xuất
kết hợp với BIM và 3D Laser Scanning [24] ........................................................... 38
Hình 2.13 Quy trình đánh giá chất lượng bê tơng đúc sẵn được đề xuất kết hợp với
BIM và 3D Laser Scanning [24] .............................................................................. 39
Hình 3.1 Quy trình nghiên cứu................................................................................. 41
Hình 4.1 Chia dự án theo từng tầng và tách thành từng căn hộ, khu vực ................ 55
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
vi
v
ii
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Hình 4.2 Bảng tổng hợp khối lượng thực hiện theo từng tầng................................. 58
Hình 5.1 Quy trình ứng dụng BIM và Laser 3D ...................................................... 59
Hình 5.2 Một số loại thiết bị 3D Laser Scanning ..................................................... 60
Hình 5.3 Sử dụng các tấm mục tiêu đặt tại dự án .................................................... 61
Hình 5.4 Ví dụ về các vị trí đặt máy đối với mặt bằng dự án có nhiều phịng......... 62
Hình 5.5 Di chuyển máy đến các vị trí khác nhau để thu thập dữ liệu [26] ............ 62
Hình 5.6 Giao diện phần mềm Leica Cyclone Register 360 [27] ............................ 63
Hình 5.7 Thiết lập các đối tượng của mơ hình BIM trên dữ liệu Point cloud [28] . 64
Hình 5.8 Dựng mơ hình BIM dựa trên dữ liệu Point cloud thu được [29] .............. 65
Hình 5.9 Sử dụng cơng cụ có sẵn của phần mềm để xuất bảng khối lượng từ mơ hình
BIM .......................................................................................................................... 65
Hình 5.10 Phối cảnh dự án Nhà thi đấu thể thao...................................................... 66
Hình 5.11 Máy qt Leica RTC360 [27] ................................................................. 67
Hình 5.12 Góc qt của Leica RTC360 [27] ........................................................... 68
Hình 5.13 Xác định các vị trí đặt máy trên mặt bằng dự án..................................... 71
Hình 5.14 Khởi động thiết bị [27] ............................................................................ 72
Hình 5.15 Các bước thao tác trên Leica RTC360 [27] ............................................ 73
Hình 5.16 Thiết lập dự án và thơng số ..................................................................... 74
Hình 5.17 Đặt máy quét Laser tại dự án .................................................................. 75
Hình 5.18 Kết quả hiện thị sau khi thực hiện quét xong 01 vị trí ............................ 76
Hình 5.19 Lựa chọn tab General để tuỳ chỉnh thiết lập chung................................. 77
Hình 5.20 Giao diện tab General.............................................................................. 77
Hình 5.21 Giao diện tab Links ................................................................................. 78
Hình 5.22 Giao diện tab Cloud-to-Cloud ................................................................. 78
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
vii
v
iii
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Hình 5.23 Lựa chọn tab Project & Storage để thiết lập lưu trữ ............................... 79
Hình 5.24 Ghép 02 điểm dữ liệu quét dựa trên mặt bằng ........................................ 80
Hình 5.25 Kiểm tra và điều chỉnh dữ liệu mặt đứng ................................................ 81
Hình 5.26 Ghép nối dữ liệu giữa 02 điểm quét ........................................................ 81
Hình 5.27 Biểu đồ Cloud Registration Results ........................................................ 82
Hình 5.28 Hồn thành ghép nối dữ liệu ................................................................... 82
Hình 5.29 Liên kết giả định được tạo tự động ......................................................... 83
Hình 5.30 Liên kết dữ liệu giữa 02 điểm quét được xác thực .................................. 83
Hình 5.31 Hồn tất q trình ghép dữ liệu giữa các điểm qt................................ 84
Hình 5.32 Tổng thể tồn bộ dữ liệu Point cloud thu được ....................................... 84
Hình 5.33 Các vị trí đặt máy được hiển thị dưới dạng các điểm hình tam giác ....... 85
Hình 5.34 Lựa chọn Limit box ................................................................................. 85
Hình 5.35 Dữ liệu Point cloud trong Limit box ....................................................... 86
Hình 5.36 Dữ liệu Point cloud được hiển thị dưới trạng thái màu sắc của máy qt
.................................................................................................................................. 86
Hình 5.37 Mơ hình BIM thiết kế của dự án trong khu vực thử nghiệm................... 87
Hình 5.38 Insert file AutoCad vào Revit ................................................................. 87
Hình 5.39 Insert Point cloud vào Revit .................................................................... 88
Hình 5.40 Mơ hình Point cloud trong Revit ............................................................. 88
Hình 5.41 Hệ lưới trục của mơ hình ......................................................................... 89
Hình 5.42 Thiết lập lưới trục định vị cao độ ............................................................ 89
Hình 5.43 Mặt cắt mơ hình Point cloud ................................................................... 90
Hình 5.44 Các cơng cụ dựng hình trên Revit ........................................................... 90
Hình 5.45 Thiết lập tường xây cho mơ hình BIM .................................................... 91
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
viii
i
Luận văn Thạc sĩ
x
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Hình 5.46 Thiết lập lanh tơ và bổ trụ cho mơ hình BIM .......................................... 91
Hình 5.47 Dựng tường và các cấu kiện trên mơ hình Point cloud ........................... 92
Hình 5.48 Căn chỉnh dựa trên mặt bằng các điểm của mơ hình Point cloud ........... 92
Hình 5.49 Điều chỉnh mơ hình BIM dựa trên mặt cắt.............................................. 93
Hình 5.50 Mơ hình BIM được xây dựng từ file Point cloud.................................... 93
Hình 5.51 Đo kích thước trực tiếp trên mơ hình Point cloud ................................... 94
Hình 5.52 Bảng khối lượng thu được từ mơ hình BIM............................................ 96
Hình 5.53 Đánh giá mơ hình BIM- 3D Laser Scanning so với phương pháp thông
thường .................................................................................................................... 105
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
ix
x
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1 Các bước thực hiện quy trình nghiên cứu ................................................ 42
Bảng 3.2 Các phương pháp khảo sát mẫu thường sử dụng ..................................... 44
Bảng 3.3 Các phương pháp thu thập dữ liệu ........................................................... 45
Bảng 3.4 Các phương pháp lấy mẫu thường sử dụng ............................................. 47
Bảng 4.1 Một số phương pháp xác định khối lượng thực hiện phổ biến ................ 51
Bảng 4.2 Bảng xác định khối lượng các cơng tác hồn thiện trong từng căn hộ .... 56
Bảng 5.1 Thông số của máy quét Leica RTC360 ................................................... 68
Bảng 5.2 So sánh khối lượng từ BIM- 3D Laser Scanning và phương pháp thông
thường ...................................................................................................................... 98
Bảng 5.3 Bảng đánh giá và so sánh với các phương pháp thông thường ............. 102
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
x
1
Luận văn Thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Giới thiệu chung
Ngành xây dựng luôn là ngành xương sống của một quốc gia, đất nước phát triển kéo
theo sự phát triển của ngành xây dựng, đồng thời, ngành xây dựng tăng trưởng bền vững
sẽ giúp đất nước đạt được mục tiêu kinh tế một cách vững vàng [1].
Trong những năm gần đây, Việt Nam đã trở thành 01 trong 03 thị trường lớn nhất ở
Đông Nam Á, và nằm trong những nền kinh tế tăng trưởng nhanh nhất thế giới, thu hút vốn
đầu tư nước ngoài mạnh mẽ. Đây cũng chính là yếu tố giúp xây dựng trở thành một trong
những ngành có tốc độ tăng trưởng lớn nhất Việt Nam và cũng là cơ hội để các công ty xây
dựng Việt Nam tiếp cận, nắm bắt và áp dụng những xu hướng mới, công nghệ và giải pháp
từ các nền cơng nghiệp phát triển [1].
Hình 1.1 GDP và Giá trị ngành xây dựng từ năm 2005-2017 (nghìn tỷ VNĐ)
Số liệu từ Hình 1.1 cho thấy giá trị của ngành xây dựng tỷ lệ thuận với GDP từ năm
2005 đến 2017 và tăng dần qua các năm. Sau giai đoạn tăng trưởng tích cực này, nhiều
cơng ty xây dựng, nhất là đối với các công ty đang hoạt động trong phân khúc nhà ở và
thương mại đã gặp nhiều khó khăn trong việc phát triển và kéo dài đà tăng trưởng trong
giai đoạn 2018- 2019. Những khó khăn gặp phải một phần là do ngành xây dựng đang dần
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
1
2
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
trở nên bão hòa, và còn tồn tại một số yếu tố như: cạnh tranh mạnh mẽ trong ngành, áp lực
từ khách hàng và các vấn đề liên quan đến pháp lý, đã và đang ảnh hưởng tiêu cực đến sự
phát triển cũng như lợi nhuận của các công ty.
Nhằm đáp ứng được sự phát triển của nền kinh tế và tốc độ phát triển ngày càng cao
của đất nước, đặc biệt là trong cuộc Cách mạng 4.0 thì quá trình xây dựng và triển khai dự
án không những cần đảm bảo chất lượng mà còn phải tiết kiệm được tối đa thời gian và chi
phí thực hiện.
Các mơ hình thơng tin như BIM (Building Information Modeling) đang ngày càng
được sử dụng rộng rãi vì nó vừa giúp đẩy nhanh cơng tác thiết kế và tăng cường phối hợp
giữa các bộ môn, lại giúp ích trong việc giảm thiểu các rủi ro, xung đột trong q trình thi
cơng dự án sau này.
Trong thi công, các công nghệ mới như: VR (công nghệ thực tế ảo), giám sát qua
Drone (thiết bị bay không người lái) ... đang được các nước trên thế giới sử dụng khá nhiều
nhưng sẽ cần một khoảng thời gian để chúng có thể áp dụng thực tế vào các dự án tại Việt
Nam.
Hình 1.2 Sử dụng Drone trong ngành xây dựng [2]
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
2
3
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Tuy vậy, ở phương diện ứng dụng phần mềm vào thi công và quản lý dự án, thì năm
2019 được dự báo là năm bắt đầu cho chu kỳ bùng nổ, vì các lý do sau đây:
• Sự cạnh tranh mạnh mẽ giữa các công ty dẫn đến nhu cầu tất yếu nhằm tăng
năng suất, giảm thất thoát và giảm giá thành sản phẩm.
• Các cơng cụ quản lý dự án online, quản lý thi công hay vật tư như: Procore,
SiteMAGE, BIM 360... đã chứng minh được hiệu quả và lợi ích đối với các
doanh nghiệp xây dựng.
• Người dùng đã được "đào tạo" bởi các siêu ứng dụng như Facebook, Zalo,
Viber… nên đã dần quen với việc sử dụng công nghệ. Dân xây dựng, dân cơng
trường vốn trước đây có thể khơng quen với công nghệ, với điện thoại nhưng
hiện nay câu chuyện đã khác. Chính vì thế, việc ứng dụng cơng nghệ trong
ngành xây dựng trước đây gặp rào cản do nhân viên chưa sẵn sàng, thì nay đã
thuận lợi hơn rất nhiều.
Việc triển khai dự án từ khi khởi công đến khi hoàn thành đưa vào sử dụng là một
quá trình kéo dài, q trình đó phụ thuộc vào các tính chất của cơng trình về: quy mơ, độ
phức tạp của kỹ thuật cũng như mức độ hoàn thiện. Quá trình thi cơng được chia thành
nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn lại được chia thành nhiều công tác khác nhau như: thi cơng
phần cọc- móng hầm, phần khung bê tơng cốt thép, các cơng tác hồn thiện…Ngày nay
khi kinh tế - xã hội ngày càng phát triển thì nhu cầu của con người không chỉ dừng lại ở đủ
nữa mà nâng lên một tầm cao hơn là tính thẩm mỹ. Trong xây dựng, khi xây dựng một
cơng trình ngồi việc phải đảm bảo khả năng chịu lực, đầy đủ công năng sử dụng thì nó
cịn phải đẹp, phù hợp với thời đại và nhu cầu của khách hàng.
Quản lý chất lượng và tiến độ trong q trình thi cơng là một vấn đề rất quan trọng
đối với dự án, đặc biệt là các dự án yêu cầu thẩm mỹ cao, có nhiều chi tiết hồn thiện.
Trong quản lý dự án ngồi việc kiểm sốt chất lượng, tiến độ, an tồn lao động và vệ sinh
mơi trường thì việc quản lý chất lượng và nghiệm thu khối lượng thực hiện là một việc rất
quan trọng.
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
3
4
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Nghiệm thu khối lượng thực hiện là việc kiểm tra chất lượng, đo đạc và tính tốn tất
cả các cơng tác đã xây dựng theo thiết kế hoặc thi công lắp đặt... trong một giai đoạn (theo
thời gian hoặc điểm dừng kỹ thuật) đã được quy định trong điều khoản của Hợp đồng thi
công xây lắp, Hợp đồng thiết kế, Hợp đồng khảo sát...Nó giúp Chủ đầu tư đảm bảo kế
hoạch giải ngân vốn, ngược lại Nhà thầu có tài chính để tiến hành thi công các công tác
tiếp theo để đảm bảo tiến độ, để hai bên thực hiện Hợp đồng ghi nhận doanh thu, lợi nhuận,
chi phí, khối lượng dở dang hay quyết tốn thuế... hoặc với mục đích là chuyển tiếp sang
hạng mục thi công khác, lấp đi những phần công việc bị che khuất.
Việc nghiệm thu cũng như xác định chính xác khối lượng thực hiện các cơng tác thi
cơng xây dựng cũng gặp khá nhiều khó khăn do: số lượng công tác thi công quá nhiều, các
công tác thi công chồng chéo nhau, công việc đã thực hiện tại thời điểm nghiệm thu khơng
phải là hình dạng chuẩn nên rất khó xác định khối lượng, rất nhiều cơng việc cần phải
nghiệm thu xác định về chất lượng cũng như khối lượng trước khi thi công các công tác
tiếp theo (như nghiệm thu coppha à cốt thép à đổ bê tơng, nghiệm thu tường xong mới
có thể tiến hành tơ tường à bả matit à sơn lót à sơn hoàn thiện...).
1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu
1.2.1 Các thực trạng còn tồn tại
Phương pháp quản lý khối lượng truyền thống thường được dựa trên công việc thực
tế đã thi công tại dự án, các bản vẽ bản vẽ triển khai thi cơng hay bản vẽ hồn cơng để làm
cơ sở tính tốn. Các kỹ sư dùng phần mềm Microsoft Excel hay các phần mềm dự tốn
được lập trình trên nền Microsoft Excel để quản lý, tính tốn khối lượng hình học của cơng
việc.
Các phương pháp trên có ưu điểm là khá linh động và dễ thực hiện, tuy nhiên chúng
có nhược điểm về việc tự cập nhật thơng tin trong q trình thực hiện dự án và độ chính
xác của khối lượng hoàn thành thu được. Nhất là đối với các dự án lớn, phức tạp và có tiến
độ thi công gấp.
Việc xác định khối lượng thực hiện gặp nhiều khó khăn: Mất khá nhiều thời gian để
xác định, độ chính xác và tin cậy chưa cao và có thể gây tranh cãi giữa các bên tham gia
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
4
5
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
dự án như Chủ đầu tư, Đơn vị Tư vấn, Nhà thầu thi cơng… Trong khi đó dự án cịn nhiều
cơng tác cần phải xác định nhanh và chính xác khối lượng thực hiện trước khi thi công các
công tác tiếp theo.
1.2.2 Đề xuất giải pháp công nghệ
Một công nghệ không phải là mới trên thế giới nhưng trong những năm gần đây đang
rất được quan tâm và ứng dụng tại Việt Nam đó là mơ hình thơng tin xây dựng BIM (Hình
1.3): Cơng nghệ BIM là một quy trình liên quan tới việc thiết lập và quản lý những đặc
trưng kỹ thuật số (hay cịn được gọi là mơ hình thơng tin kỹ thuật số) trong các khâu từ
công tác thiết kế, thi cơng đến vận hành các cơng trình.
Có thể xem BIM là một hồ sơ thiết kế bao gồm những dữ liệu kỹ thuật số, có mối liên
hệ chặt chẽ với nhau về khơng gian, số lượng, kích thước và vật liệu của từng cấu kiện hay
bộ phận trong công trình. Tất cả những thơng tin này được kết nối trực tuyến với nhau
thông qua các phần mềm, giúp hỗ trợ cho công tác quản lý và triển khai dự án. Việc liên
kết thông tin giữa các bộ phận của cơng trình với các thơng tin khác như tiến độ, định mức,
đơn giá... sẽ xây dựng nên một mơ hình thơng tin của cơng trình, giúp tối ưu hóa cơng tác
thiết kế, thi cơng và quản lý dự án [3].
Hình 1.3 Mơ hình cơng nghệ BIM [4]
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
5
6
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
Các công nghệ mới như mơ hình thơng tin cơng trình xây dựng BIM, thiết kế và xây
dựng ảo VDC (Virtutal Design and Contruction), công nghệ 3D Laser Scanning … đang
dần hỗ trợ và thay đổi khái niệm về xây dựng cơng trình dưới dạng số.
Một trong số đó, sự hiện diện của công nghệ 3D Laser Scanning ngày càng được sử
dụng nhiều trong những năm gần đây ở các quốc gia phát triển. Người dùng trên toàn thế
giới đã quen với những hình ảnh 3D được thể hiện chi tiết trên bản đồ dẫn đường Google
Maps, đây là một trong những kết quả đã thu được được của công nghệ 3D Laser Scanning.
Hình 1.4 Ứng dụng cơng nghệ 3D Laser Scanning trên các cơng trình cầu đường [5]
3D Laser Scanning là cơng nghệ giúp đo đạc và ghi nhận đa chiều để thể hiện các đối
tượng trong thực tế dưới dạng kỹ thuật số và các mối quan hệ về không gian giữa chúng
bằng cách sử dụng các tia laser. Máy quét 3D Laser Scanning có khả năng tạo ra được các
Point cloud (đám mây điểm) thay vì một vài điểm với đầy đủ các thơng số 3 chiều, giúp
hiển thị chính xác và chi tiết các đối tượng mà tia laser đã đi qua. Tuỳ thuộc vào từng thiết
bị, hình dạng và khoảng cách đến đối tượng có thể thu được dữ liệu Point cloud độ chính
xác đến dưới 2mm và tốc độ ghi nhận số liệu lên tới hàng triệu điểm mỗi giây. Tốc độ quét
phụ thuộc vào mật độ điểm và độ chính xác của dữ liệu mong muốn. Với các đối tượng có
kích thước lớn, dẫn tới các tia laser không thể thu thập dữ liệu trong một lần thực hiện, có
thể di chuyển thiết bị đến các vị trí khác nhau xung quanh vật thể sau đó liên kết dữ liệu
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
6
7
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
thu được từ các vị trí này với nhau để tạo ra mơ hình Point cloud hồn chỉnh. Với các thiết
bị hiện đại, mật độ các điểm thu được có thể giúp hiện thị các đối tượng gần như tương
đương với thực tế đồng thời chúng cũng được trang bị các camera giúp ghi nhận lại đầy đủ
hình ảnh của đối tượng.
Hình 1.5 Cơng nghệ 3D Laser Scanning [6]
Mơ hình BIM giúp ta có thể xuất ra một bảng khối lượng chính xác thì việc ứng dụng
cơng nghệ 3D Laser Scanning trong việc nghiệm thu khối lượng tại từng thời điểm nghiệm
thu của các đợt hay giai đoạn thi công sẽ giúp xác định chính xác khối lượng đã thực hiện
và từ đó có thể lập kế hoạch về tiến độ cũng như khối lượng vật tư cần thiết cho những
cơng tác cịn lại.
Từ những ưu điểm của mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser Scanning mang lại, giải
pháp kết hợp và ứng dụng những cơng nghệ này có tiềm năng trong việc giải quyết các vấn
đề còn tồn tại.
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
7
8
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
Đánh giá thực trạng các vấn đề đang tồn tại trong công tác nghiệm thu và xác định
khối lượng thực hiện. Từ đó nghiên cứu đề xuất giải pháp để giải quyết các vấn đề, nhằm
nâng cao chất lượng, đảm bảo tiến độ trong công tác nghiệm thu và xác định khối lượng
thực hiện.
Xây dựng quy trình ứng dụng mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser Scanning để xác
định khối lượng thực hiện các công tác thi cơng một cách chính xác.
Đề xuất áp dụng quy trình vào dự án minh hoạ để đánh giá tính hiệu quả của giải pháp
và quy trình đề xuất.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
Ứng dụng mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser Scanning trong công tác xác định
khối lượng thực hiện một số công tác thuộc hạng mục xây dựng của dự án, cụ thể hơn là
đưa ra giải pháp nhằm nâng cao về độ chính xác cũng như thời gian xác định khối lượng
thực hiện các công tác này.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu một số công tác điển hình như: Bê tơng cột vách/ dầm
sàn, ốp lát gạch, xây tường và thi công trần trong các dự án triển khai xây dựng nhà cao
tầng.
1.5 Đóng góp của nghiên cứu
Với những mục tiêu của nghiên cứu thì các kết quả dự kiến sẽ bao gồm:
Ø Đóng góp về mặt học thuật:
• Đánh giá thực trạng và vấn đề đang gặp phải trong việc xác định khối lượng
thực hiện các cơng tác thi cơng của dự án;
• Đánh giá mức độ hiệu quả việc quản lý khối lượng thực hiện bằng 3D Laser
Scanning.
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
8
9
Luận văn thạc sĩ
GVHD: TS. Nguyễn Anh Thư
• Nghiên cứu đóng góp thêm tài liệu về việc tích hợp giữa mơ hình BIM và
cơng nghệ 3D Laser Scanning trong ngành Xây dựng.
Ø Đóng góp về mặt thực tiễn:
• Đề xuất một phương thức xác định khối lượng thực hiện mới giúp các bên
tham gia dự án dễ dàng hơn trong việc kiểm sốt cơng việc;
• Xây dựng quy trình ứng dụng tích hợp mơ hình BIM và cơng nghệ 3D Laser
Scanning để xác định khối lượng thực hiện của dự án;
• Giúp các đơn vị có những bước chuẩn bị hiệu quả và lường trước các khó
khăn trước khi áp dụng.
HVTH: Nguyễn Mạnh Cường_1770101
9
