基于TOS系统的BIM技术在桥梁施工管理中的应用

林广泰，孙 辉，王建军，李彩霞

(广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530011)

据有关部门统计，全球制造业中约有25%属于无效耗能，而建筑耗能损失占社会总耗能的一半。推广以BIM技术为核心的工程全生命周期管理体系在建筑业中的应用，不仅能够大幅度提高建筑生产效率，降低设计与施工之间的协同内耗，而且能促进建筑产业转型升级与组织模式创新，为发展绿色建筑到共建智慧城市创造条件，实现建筑产业的节能环保和可持续发展[1-4]。近年来由于各国政府、企业不断加大对BIM的投入，BIM技术得到了快速推广及应用。BIM技术在建筑工程上的应用方兴未艾。

目前，各研究机构对BIM技术的研究比较分散，应用类的研究针对性不强，多专业协同系统以及项目信息共享与管理平台的相关研究较少，运用单位对BIM技术的使用大部分也仍停留在3D模型的可视化施工交底上，没有形成一套完整的工程信息管理平台[5-8]。本文针对上述状况，结合马滩红水河特大桥工程实例，将基于移动互联网端的BIM工程管理平台——TOS系统应用到工程项目中，探讨了基于该系统的BIM技术在多专业、多角色协同管理中的应用。相关研究成果以期为同类桥梁工程施工管理提供参考借鉴。

1 工程概况

来宾马滩特大桥是柳南改扩建工程来宾绕城线中的一座特大桥，全长约553 m，跨越红水河，位于来宾市铁路二桥下游约4.3 km处。大桥主桥桥跨布置为：计算跨径L=320 m的钢管混凝土拱桥；主桥长336 m，桥面全宽54.4 m，按两幅设置；单幅桥面宽25.5 m，其横断面布置为：2.5 m(吊杆及检修道)+0.5 m(防撞护栏)+19.5 m(行车道及硬路肩)+0.5 m(防撞护栏)+2.5 m(吊杆及检修道)。大桥引桥桥跨布置为：柳州侧引桥采用5×30 m先简支后连续预制小箱梁桥，南宁侧引桥采用2×30 m先简支后连续预制小箱梁桥；引桥长210 m，桥面宽49.4 m，按两幅设置；单幅桥面宽20.5 m，其横断面布置为：0.5 m(防撞护栏)+19.5 m(行车道及硬路肩)+0.5 m(防撞护栏)。桥型总体布置如图1所示，包含塔架、主索、扣索、缆风索、拱肋等。

图1 来宾马滩红水河特大桥总体布置图

2 TOS系统简介

TOS是由上海同筑信息科技有限公司开发的基于移动互联网端的BIM工程管理平台软件。系统通过BIM与项目管理信息平台有机结合，为现场管理人员以及决策人员提供任务分配、邮件通知、在线协调与多专业协同工作等功能模块，方便不同专业、不同文件间交流对接，及时发现设计失误，减少多专业协作失误，避免重复劳动，从而提高生产效率，实现施工质量和进度的动态管理。

3 TOS系统在桥梁施工管理中的应用

3.1 三维BIM模型建立

在桥梁施工管理中应用TOS平台前首先必须将工程BIM模型导入平台之中。项目开展初期，根据马滩红水河特大桥工程二维设计图纸，采用三维建模软件Digital Project对大桥进行了参数化建模，然后将3D模型导入TOS平台中。导入结果如图2所示。

图2 马滩红水河特大桥项目管理TOS平台示例图

3.2 模型轻量化

一般情况下，三维BIM模型体量较大，所储存信息量也较多，对电脑等查看设备的配置要求较高。如要在移动端能够实时浏览模型及其他操作，必须要对模型进行轻量化处理。TOS系统提供了模型自动轻量化功能并结合了当下最炙手可热的云数据和移动互联，将整个平台的数据统一部署在云服务器上。通过自主研发的模型轻量化技术，打破BIM模型对硬件需求的壁垒，实现各终端(电脑、平板和手机)线上对模型实时访问和操作。TOS系统也具有非常强大的模型轻量化处理功能，当把BIM模型上传到TOS系统后便能自动进行模型轻量化处理，在手机、平板等移动终端上便能对模型进行流畅查看，如图3所示。实现了施工阶段的安全管理、质量控制、进度控制、资料归集等工作的一体化、数字化移交。

图3 移动终端查看模型示例图

3.3 在线浏览及操作

TOS系统能够对模型进行在线浏览，用户只需要安装PC，下载移动终端APP即可对上传的3D模型进行轻松访问，降低了BIM应用的门槛和成本。同时，可以使用移动终端APP随时随地实时了解工程进展现状，把握工程进度及质量。

TOS系统平台也具备剖面框剖切、分区虚化、距离丈量、视野漫游、单一构件选择、创建事件等操作功能。根据项目部查看需要，拖动比例条，即可实现对大桥模型的拱肋、吊杆、横撑等结构进行虚化或完全隐藏。同时剖切框拥有6个剖面控制点，可根据轴网对大桥模型进行剖切，并可对各剖切部位进行算量统计。选择工具箱，点选所需测量点，可直接丈量出大桥任意两点之间的直线距离及三个轴向的垂直距离。在3D视图下点击任务功能按钮，选取坐标高度，在2D视图中单击确定视点位置，即可进入分屏漫游状态，项目人员可以直观地查看大桥全部构件间的空间拓扑关系。各功能模块如图4～7所示。

图4 分区虚化功能示例图

图5 剖切框功能示例图

图6 量距功能示例图

图7 漫游功能示例图

3.4 多专业多角色的协同管理

在桥梁工程项目管理中，项目各参与方需要直观、快捷地了解工程模型信息。根据这个需求，软件开发了多专业多角色的协同管理内嵌应用。应用提供了一目了然的3D模型，项目各参与方只需要在平板端、客户端及手机端就可以详尽了解项目各细节，并且可以随时随地获取项目实时信息，实现施工进度动态控制。项目人员通过打开移动端平台，查看大桥模型构件属性并与现场加工进行比对，发现问题生成事件，发送给相关负责人，通知其进行整改。生成的事件中会自动截取所在位置BIM模型图片，并可拍下现场的照片作对比，对隐患进行说明，并对整改要求等进行文字描述，还可对图片进行编辑，使描述的事件更清晰明了，并可附上相关图纸或其他依据。如图8、图9所示。

图8 事件创建示例图

图9 事件管理示例图

在工程实际管理过程中，每一个事件的发起到处理解决都全程追踪，全部面向对象，与BIM模型构件相关，记录将永久跟随着模型。根据业主及监理意见，经办单位进行整改后，督办人、验收人对事件的整改进行回复，待隐患整改完成并验收通过后即可将事件封闭。所有生成的事件均可保存在任务栏中，可随时进行查看或将事件打印成纸质文档，以供存档。

由此可见，随着BIM技术的介入，可以较好解决施工中的很多问题，施工现场不再仅仅参照传统的二维图纸，凭借经验、凭借想象去指导施工，而是遵从三维模型，更加精准地定位，保证施工过程的标准化与人员分配的合理化。

TOS系统结合BIM技术的五维动态管理模式，在传统三维的基础上增加了工期和成本两个维度，增大了数据内容，丰富了数据的形式，更便于操作者对数据的监控与分析，可以有效地规避建设风险，最大限度地减少时间的耗损，精准地控制建设成本。

4 结语

本文通过马滩红水河特大桥工程实例，将基于移动互联网端的BIM工程管理平台——TOS系统应用到工程项目中。结果表明，基于移动互联网端的BIM工程管理平台软件——TOS系统不仅具备了非常强大的模型轻量化处理功能、剖面框剖切、分区虚化、距离丈量、视野漫游、单一构件选择、创建事件等功能，而且TOS系统集成了任务分配、邮件通知、在线协调与多专业协同工作等功能模块，现场管理人员与决策人员能够随时随地访问项目信息并对项目进行在线管理，方便不同专业、不同文件间交流对接，减少多专业协作失误，避免重复劳动，从而提高生产效率，实现施工质量和进度的动态管理。相关研究成果可为同类桥梁工程施工管理提供参考借鉴。

[1]张海华，等.基于BIM技术的桥梁可视化施工应用研究[J].公路，2016(9)：155-160.

[2]王朝阳，等.BIM技术在武汉中心项目钢结构施工管理中的应用[J].施工技术，2015，44(6)：40-45.

[3]刘照球，等.基于BIM建筑结构设计模型集成框架应用开发[J].同济大学学报，2010，38(7)：948-953.

[4]李红学，等.基于BIM的桥梁工程设计与施工优化研究[J].工程管理学报，2012，26(6)：48-52.

[5]何关培.施工企业BIM应用技术路线分析[J].工程管理学报，2014，28(2)：1-5.

[6]殷小非.基于BIM和IPD协同管理模式的建设工程造价管理研究[D].大连：大连理工大学，2015.

[7]洪 磊.BIM技术在桥梁工程中的应用研究[D]，成都：西南交通大学，2012.

[8]王凤琳.BIM在桥梁施工中的应用分析与探讨[J].公路交通科技，2015(10)：183-185.