基于TOS系統(tǒng)的BIM技術(shù)在橋梁施工管理中的應(yīng)用

林廣泰，孫 輝，王建軍，李彩霞

(廣西路橋工程集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530011)

據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，全球制造業(yè)中約有25%屬于無(wú)效耗能，而建筑耗能損失占社會(huì)總耗能的一半。推廣以BIM技術(shù)為核心的工程全生命周期管理體系在建筑業(yè)中的應(yīng)用，不僅能夠大幅度提高建筑生產(chǎn)效率，降低設(shè)計(jì)與施工之間的協(xié)同內(nèi)耗，而且能促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)與組織模式創(chuàng)新，為發(fā)展綠色建筑到共建智慧城市創(chuàng)造條件，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)的節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展[1-4]。近年來(lái)由于各國(guó)政府、企業(yè)不斷加大對(duì)BIM的投入，BIM技術(shù)得到了快速推廣及應(yīng)用。BIM技術(shù)在建筑工程上的應(yīng)用方興未艾。

目前，各研究機(jī)構(gòu)對(duì)BIM技術(shù)的研究比較分散，應(yīng)用類的研究針對(duì)性不強(qiáng)，多專業(yè)協(xié)同系統(tǒng)以及項(xiàng)目信息共享與管理平臺(tái)的相關(guān)研究較少，運(yùn)用單位對(duì)BIM技術(shù)的使用大部分也仍停留在3D模型的可視化施工交底上，沒(méi)有形成一套完整的工程信息管理平臺(tái)[5-8]。本文針對(duì)上述狀況，結(jié)合馬灘紅水河特大橋工程實(shí)例，將基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)端的BIM工程管理平臺(tái)——TOS系統(tǒng)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中，探討了基于該系統(tǒng)的BIM技術(shù)在多專業(yè)、多角色協(xié)同管理中的應(yīng)用。相關(guān)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(lái)賓馬灘特大橋是柳南改擴(kuò)建工程來(lái)賓繞城線中的一座特大橋，全長(zhǎng)約553 m，跨越紅水河，位于來(lái)賓市鐵路二橋下游約4.3 km處。大橋主橋橋跨布置為：計(jì)算跨徑L=320 m的鋼管混凝土拱橋；主橋長(zhǎng)336 m，橋面全寬54.4 m，按兩幅設(shè)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(hù)欄)+19.5 m(行車道及硬路肩)+0.5 m(防撞護(hù)欄)+2.5 m(吊桿及檢修道)。大橋引橋橋跨布置為：柳州側(cè)引橋采用5×30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁橋，南寧側(cè)引橋采用2×30 m先簡(jiǎn)支后連續(xù)預(yù)制小箱梁橋；引橋長(zhǎng)210 m，橋面寬49.4 m，按兩幅設(shè)置；單幅橋面寬20.5 m，其橫斷面布置為：0.5 m(防撞護(hù)欄)+19.5 m(行車道及硬路肩)+0.5 m(防撞護(hù)欄)。橋型總體布置如圖1所示，包含塔架、主索、扣索、纜風(fēng)索、拱肋等。

圖1 來(lái)賓馬灘紅水河特大橋總體布置圖

2 TOS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

TOS是由上海同筑信息科技有限公司開(kāi)發(fā)的基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)端的BIM工程管理平臺(tái)軟件。系統(tǒng)通過(guò)BIM與項(xiàng)目管理信息平臺(tái)有機(jī)結(jié)合，為現(xiàn)場(chǎng)管理人員以及決策人員提供任務(wù)分配、郵件通知、在線協(xié)調(diào)與多專業(yè)協(xié)同工作等功能模塊，方便不同專業(yè)、不同文件間交流對(duì)接，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤，減少多專業(yè)協(xié)作失誤，避免重復(fù)勞動(dòng)，從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量和進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理。

3 TOS系統(tǒng)在橋梁施工管理中的應(yīng)用

3.1 三維BIM模型建立

在橋梁施工管理中應(yīng)用TOS平臺(tái)前首先必須將工程BIM模型導(dǎo)入平臺(tái)之中。項(xiàng)目開(kāi)展初期，根據(jù)馬灘紅水河特大橋工程二維設(shè)計(jì)圖紙，采用三維建模軟件Digital Project對(duì)大橋進(jìn)行了參數(shù)化建模，然后將3D模型導(dǎo)入TOS平臺(tái)中。導(dǎo)入結(jié)果如圖2所示。

圖2 馬灘紅水河特大橋項(xiàng)目管理TOS平臺(tái)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(chǔ)存信息量也較多，對(duì)電腦等查看設(shè)備的配置要求較高。如要在移動(dòng)端能夠?qū)崟r(shí)瀏覽模型及其他操作，必須要對(duì)模型進(jìn)行輕量化處理。TOS系統(tǒng)提供了模型自動(dòng)輕量化功能并結(jié)合了當(dāng)下最炙手可熱的云數(shù)據(jù)和移動(dòng)互聯(lián)，將整個(gè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一部署在云服務(wù)器上。通過(guò)自主研發(fā)的模型輕量化技術(shù)，打破BIM模型對(duì)硬件需求的壁壘，實(shí)現(xiàn)各終端(電腦、平板和手機(jī))線上對(duì)模型實(shí)時(shí)訪問(wèn)和操作。TOS系統(tǒng)也具有非常強(qiáng)大的模型輕量化處理功能，當(dāng)把BIM模型上傳到TOS系統(tǒng)后便能自動(dòng)進(jìn)行模型輕量化處理，在手機(jī)、平板等移動(dòng)終端上便能對(duì)模型進(jìn)行流暢查看，如圖3所示。實(shí)現(xiàn)了施工階段的安全管理、質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、資料歸集等工作的一體化、數(shù)字化移交。

圖3 移動(dòng)終端查看模型示例圖

3.3 在線瀏覽及操作

TOS系統(tǒng)能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行在線瀏覽，用戶只需要安裝PC，下載移動(dòng)終端APP即可對(duì)上傳的3D模型進(jìn)行輕松訪問(wèn)，降低了BIM應(yīng)用的門檻和成本。同時(shí)，可以使用移動(dòng)終端APP隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)了解工程進(jìn)展現(xiàn)狀，把握工程進(jìn)度及質(zhì)量。

TOS系統(tǒng)平臺(tái)也具備剖面框剖切、分區(qū)虛化、距離丈量、視野漫游、單一構(gòu)件選擇、創(chuàng)建事件等操作功能。根據(jù)項(xiàng)目部查看需要，拖動(dòng)比例條，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)大橋模型的拱肋、吊桿、橫撐等結(jié)構(gòu)進(jìn)行虛化或完全隱藏。同時(shí)剖切框擁有6個(gè)剖面控制點(diǎn)，可根據(jù)軸網(wǎng)對(duì)大橋模型進(jìn)行剖切，并可對(duì)各剖切部位進(jìn)行算量統(tǒng)計(jì)。選擇工具箱，點(diǎn)選所需測(cè)量點(diǎn)，可直接丈量出大橋任意兩點(diǎn)之間的直線距離及三個(gè)軸向的垂直距離。在3D視圖下點(diǎn)擊任務(wù)功能按鈕，選取坐標(biāo)高度，在2D視圖中單擊確定視點(diǎn)位置，即可進(jìn)入分屏漫游狀態(tài)，項(xiàng)目人員可以直觀地查看大橋全部構(gòu)件間的空間拓?fù)潢P(guān)系。各功能模塊如圖4～7所示。

圖4 分區(qū)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(yè)多角色的協(xié)同管理

在橋梁工程項(xiàng)目管理中，項(xiàng)目各參與方需要直觀、快捷地了解工程模型信息。根據(jù)這個(gè)需求，軟件開(kāi)發(fā)了多專業(yè)多角色的協(xié)同管理內(nèi)嵌應(yīng)用。應(yīng)用提供了一目了然的3D模型，項(xiàng)目各參與方只需要在平板端、客戶端及手機(jī)端就可以詳盡了解項(xiàng)目各細(xì)節(jié)，并且可以隨時(shí)隨地獲取項(xiàng)目實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度動(dòng)態(tài)控制。項(xiàng)目人員通過(guò)打開(kāi)移動(dòng)端平臺(tái)，查看大橋模型構(gòu)件屬性并與現(xiàn)場(chǎng)加工進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題生成事件，發(fā)送給相關(guān)負(fù)責(zé)人，通知其進(jìn)行整改。生成的事件中會(huì)自動(dòng)截取所在位置BIM模型圖片，并可拍下現(xiàn)場(chǎng)的照片作對(duì)比，對(duì)隱患進(jìn)行說(shuō)明，并對(duì)整改要求等進(jìn)行文字描述，還可對(duì)圖片進(jìn)行編輯，使描述的事件更清晰明了，并可附上相關(guān)圖紙或其他依據(jù)。如圖8、圖9所示。

圖8 事件創(chuàng)建示例圖

圖9 事件管理示例圖

在工程實(shí)際管理過(guò)程中，每一個(gè)事件的發(fā)起到處理解決都全程追蹤，全部面向?qū)ο?，與BIM模型構(gòu)件相關(guān)，記錄將永久跟隨著模型。根據(jù)業(yè)主及監(jiān)理意見(jiàn)，經(jīng)辦單位進(jìn)行整改后，督辦人、驗(yàn)收人對(duì)事件的整改進(jìn)行回復(fù)，待隱患整改完成并驗(yàn)收通過(guò)后即可將事件封閉。所有生成的事件均可保存在任務(wù)欄中，可隨時(shí)進(jìn)行查看或?qū)⑹录蛴〕杉堎|(zhì)文檔，以供存檔。

由此可見(jiàn)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的介入，可以較好解決施工中的很多問(wèn)題，施工現(xiàn)場(chǎng)不再僅僅參照傳統(tǒng)的二維圖紙，憑借經(jīng)驗(yàn)、憑借想象去指導(dǎo)施工，而是遵從三維模型，更加精準(zhǔn)地定位，保證施工過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化與人員分配的合理化。

TOS系統(tǒng)結(jié)合BIM技術(shù)的五維動(dòng)態(tài)管理模式，在傳統(tǒng)三維的基礎(chǔ)上增加了工期和成本兩個(gè)維度，增大了數(shù)據(jù)內(nèi)容，豐富了數(shù)據(jù)的形式，更便于操作者對(duì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控與分析，可以有效地規(guī)避建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，最大限度地減少時(shí)間的耗損，精準(zhǔn)地控制建設(shè)成本。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)馬灘紅水河特大橋工程實(shí)例，將基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)端的BIM工程管理平臺(tái)——TOS系統(tǒng)應(yīng)用到工程項(xiàng)目中。結(jié)果表明，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)端的BIM工程管理平臺(tái)軟件——TOS系統(tǒng)不僅具備了非常強(qiáng)大的模型輕量化處理功能、剖面框剖切、分區(qū)虛化、距離丈量、視野漫游、單一構(gòu)件選擇、創(chuàng)建事件等功能，而且TOS系統(tǒng)集成了任務(wù)分配、郵件通知、在線協(xié)調(diào)與多專業(yè)協(xié)同工作等功能模塊，現(xiàn)場(chǎng)管理人員與決策人員能夠隨時(shí)隨地訪問(wèn)項(xiàng)目信息并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行在線管理，方便不同專業(yè)、不同文件間交流對(duì)接，減少多專業(yè)協(xié)作失誤，避免重復(fù)勞動(dòng)，從而提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)施工質(zhì)量和進(jìn)度的動(dòng)態(tài)管理。相關(guān)研究成果可為同類橋梁工程施工管理提供參考借鑒。

[1]張海華，等.基于BIM技術(shù)的橋梁可視化施工應(yīng)用研究[J].公路，2016(9)：155-160.

[2]王朝陽(yáng)，等.BIM技術(shù)在武漢中心項(xiàng)目鋼結(jié)構(gòu)施工管理中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2015，44(6)：40-45.

[3]劉照球，等.基于BIM建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型集成框架應(yīng)用開(kāi)發(fā)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38(7)：948-953.

[4]李紅學(xué)，等.基于BIM的橋梁工程設(shè)計(jì)與施工優(yōu)化研究[J].工程管理學(xué)報(bào)，2012，26(6)：48-52.

[5]何關(guān)培.施工企業(yè)BIM應(yīng)用技術(shù)路線分析[J].工程管理學(xué)報(bào)，2014，28(2)：1-5.

[6]殷小非.基于BIM和IPD協(xié)同管理模式的建設(shè)工程造價(jià)管理研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2015.

[7]洪 磊.BIM技術(shù)在橋梁工程中的應(yīng)用研究[D]，成都：西南交通大學(xué)，2012.

[8]王鳳琳.BIM在橋梁施工中的應(yīng)用分析與探討[J].公路交通科技，2015(10)：183-185.