基于TOS系統的BIM技術在橋梁施工管理中的應用

林廣泰，孫 輝，王建軍，李彩霞

(廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530011)

據有關部門統計，全球制造業中約有25%屬于無效耗能，而建筑耗能損失占社會總耗能的一半。推廣以BIM技術為核心的工程全生命周期管理體系在建筑業中的應用，不僅能夠大幅度提高建筑生產效率，降低設計與施工之間的協同內耗，而且能促進建筑產業轉型升級與組織模式創新，為發展綠色建筑到共建智慧城市創造條件，實現建筑產業的節能環保和可持續發展[1-4]。近年來由于各國政府、企業不斷加大對BIM的投入，BIM技術得到了快速推廣及應用。BIM技術在建筑工程上的應用方興未艾。

目前，各研究機構對BIM技術的研究比較分散，應用類的研究針對性不強，多專業協同系統以及項目信息共享與管理平臺的相關研究較少，運用單位對BIM技術的使用大部分也仍停留在3D模型的可視化施工交底上，沒有形成一套完整的工程信息管理平臺[5-8]。本文針對上述狀況，結合馬灘紅水河特大橋工程實例，將基于移動互聯網端的BIM工程管理平臺——TOS系統應用到工程項目中，探討了基于該系統的BIM技術在多專業、多角色協同管理中的應用。相關研究成果以期為同類橋梁工程施工管理提供參考借鑒。

1 工程概況

來賓馬灘特大橋是柳南改擴建工程來賓繞城線中的一座特大橋，全長約553 m，跨越紅水河，位于來賓市鐵路二橋下游約4.3 km處。大橋主橋橋跨布置為：計算跨徑L=320 m的鋼管混凝土拱橋；主橋長336 m，橋面全寬54.4 m，按兩幅設置；單幅橋面寬25.5 m，其橫斷面布置為：2.5 m(吊桿及檢修道)+0.5 m(防撞護欄)+19.5 m(行車道及硬路肩)+0.5 m(防撞護欄)+2.5 m(吊桿及檢修道)。大橋引橋橋跨布置為：柳州側引橋采用5×30 m先簡支后連續預制小箱梁橋，南寧側引橋采用2×30 m先簡支后連續預制小箱梁橋；引橋長210 m，橋面寬49.4 m，按兩幅設置；單幅橋面寬20.5 m，其橫斷面布置為：0.5 m(防撞護欄)+19.5 m(行車道及硬路肩)+0.5 m(防撞護欄)。橋型總體布置如圖1所示，包含塔架、主索、扣索、纜風索、拱肋等。

圖1 來賓馬灘紅水河特大橋總體布置圖

2 TOS系統簡介

TOS是由上海同筑信息科技有限公司開發的基于移動互聯網端的BIM工程管理平臺軟件。系統通過BIM與項目管理信息平臺有機結合，為現場管理人員以及決策人員提供任務分配、郵件通知、在線協調與多專業協同工作等功能模塊，方便不同專業、不同文件間交流對接，及時發現設計失誤，減少多專業協作失誤，避免重復勞動，從而提高生產效率，實現施工質量和進度的動態管理。

3 TOS系統在橋梁施工管理中的應用

3.1 三維BIM模型建立

在橋梁施工管理中應用TOS平臺前首先必須將工程BIM模型導入平臺之中。項目開展初期，根據馬灘紅水河特大橋工程二維設計圖紙，采用三維建模軟件Digital Project對大橋進行了參數化建模，然后將3D模型導入TOS平臺中。導入結果如圖2所示。

圖2 馬灘紅水河特大橋項目管理TOS平臺示例圖

3.2 模型輕量化

一般情況下，三維BIM模型體量較大，所儲存信息量也較多，對電腦等查看設備的配置要求較高。如要在移動端能夠實時瀏覽模型及其他操作，必須要對模型進行輕量化處理。TOS系統提供了模型自動輕量化功能并結合了當下最炙手可熱的云數據和移動互聯，將整個平臺的數據統一部署在云服務器上。通過自主研發的模型輕量化技術，打破BIM模型對硬件需求的壁壘，實現各終端(電腦、平板和手機)線上對模型實時訪問和操作。TOS系統也具有非常強大的模型輕量化處理功能，當把BIM模型上傳到TOS系統后便能自動進行模型輕量化處理，在手機、平板等移動終端上便能對模型進行流暢查看，如圖3所示。實現了施工階段的安全管理、質量控制、進度控制、資料歸集等工作的一體化、數字化移交。

圖3 移動終端查看模型示例圖

3.3 在線瀏覽及操作

TOS系統能夠對模型進行在線瀏覽，用戶只需要安裝PC，下載移動終端APP即可對上傳的3D模型進行輕松訪問，降低了BIM應用的門檻和成本。同時，可以使用移動終端APP隨時隨地實時了解工程進展現狀，把握工程進度及質量。

TOS系統平臺也具備剖面框剖切、分區虛化、距離丈量、視野漫游、單一構件選擇、創建事件等操作功能。根據項目部查看需要，拖動比例條，即可實現對大橋模型的拱肋、吊桿、橫撐等結構進行虛化或完全隱藏。同時剖切框擁有6個剖面控制點，可根據軸網對大橋模型進行剖切，并可對各剖切部位進行算量統計。選擇工具箱，點選所需測量點，可直接丈量出大橋任意兩點之間的直線距離及三個軸向的垂直距離。在3D視圖下點擊任務功能按鈕，選取坐標高度，在2D視圖中單擊確定視點位置，即可進入分屏漫游狀態，項目人員可以直觀地查看大橋全部構件間的空間拓撲關系。各功能模塊如圖4～7所示。

圖4 分區虛化功能示例圖

圖5 剖切框功能示例圖

圖6 量距功能示例圖

圖7 漫游功能示例圖

3.4 多專業多角色的協同管理

在橋梁工程項目管理中，項目各參與方需要直觀、快捷地了解工程模型信息。根據這個需求，軟件開發了多專業多角色的協同管理內嵌應用。應用提供了一目了然的3D模型，項目各參與方只需要在平板端、客戶端及手機端就可以詳盡了解項目各細節，并且可以隨時隨地獲取項目實時信息，實現施工進度動態控制。項目人員通過打開移動端平臺，查看大橋模型構件屬性并與現場加工進行比對，發現問題生成事件，發送給相關負責人，通知其進行整改。生成的事件中會自動截取所在位置BIM模型圖片，并可拍下現場的照片作對比，對隱患進行說明，并對整改要求等進行文字描述，還可對圖片進行編輯，使描述的事件更清晰明了，并可附上相關圖紙或其他依據。如圖8、圖9所示。

圖8 事件創建示例圖

圖9 事件管理示例圖

在工程實際管理過程中，每一個事件的發起到處理解決都全程追蹤，全部面向對象，與BIM模型構件相關，記錄將永久跟隨著模型。根據業主及監理意見，經辦單位進行整改后，督辦人、驗收人對事件的整改進行回復，待隱患整改完成并驗收通過后即可將事件封閉。所有生成的事件均可保存在任務欄中，可隨時進行查看或將事件打印成紙質文檔，以供存檔。

由此可見，隨著BIM技術的介入，可以較好解決施工中的很多問題，施工現場不再僅僅參照傳統的二維圖紙，憑借經驗、憑借想象去指導施工，而是遵從三維模型，更加精準地定位，保證施工過程的標準化與人員分配的合理化。

TOS系統結合BIM技術的五維動態管理模式，在傳統三維的基礎上增加了工期和成本兩個維度，增大了數據內容，豐富了數據的形式，更便于操作者對數據的監控與分析，可以有效地規避建設風險，最大限度地減少時間的耗損，精準地控制建設成本。

4 結語

本文通過馬灘紅水河特大橋工程實例，將基于移動互聯網端的BIM工程管理平臺——TOS系統應用到工程項目中。結果表明，基于移動互聯網端的BIM工程管理平臺軟件——TOS系統不僅具備了非常強大的模型輕量化處理功能、剖面框剖切、分區虛化、距離丈量、視野漫游、單一構件選擇、創建事件等功能，而且TOS系統集成了任務分配、郵件通知、在線協調與多專業協同工作等功能模塊，現場管理人員與決策人員能夠隨時隨地訪問項目信息并對項目進行在線管理，方便不同專業、不同文件間交流對接，減少多專業協作失誤，避免重復勞動，從而提高生產效率，實現施工質量和進度的動態管理。相關研究成果可為同類橋梁工程施工管理提供參考借鑒。

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