BIM技術(shù)在建筑施工安全中的應用

（重慶建工市政交通工程有限責任公司，重慶 400031）

0 引言

安全作為工程建設(shè)施工的核心工作，是任何人不能觸碰的高壓線，是項目順利推進的前提。目前，盡管施工項目的安全管理工作已形成較為周全的管理制度，但事故依舊不斷發(fā)生，其造成原因是多方面的：首先，施工現(xiàn)場危險源的客觀存在是事故發(fā)生的根源；其次，項目的管理力度不夠增加了事故發(fā)生概率；最后，工人的安全意識淡薄是事故發(fā)生的直接原因。因此，為提高施工安全，保證項目順利進行，就必須從降低施工安全風險，加強安全管理效率，提升員工安全意識三個方面入手。

隨著網(wǎng)絡信息化的不斷發(fā)展，建筑業(yè)迎來了第二次技術(shù)革命。作為信息化的產(chǎn)物，BIM以其三維可視化信息模型與動態(tài)化模擬特征為建筑施工安全管理提供了更為科學的技術(shù)、管理與交流方式[1]。目前，許多學者對BIM在施工中的應用作出了探索[2-3]，為BIM在施工中的應用起到一定的指導作用，但對BIM在施工安全上的應用的探索依然不夠完善。重慶鐵路口岸公共物流倉儲結(jié)合BIM技術(shù)，將BIM技術(shù)實踐于施工安全中，在提升項目施工技術(shù)，加強安全管理力度與提高安全技術(shù)溝通效率方面均起到了顯著效果，保證了項目施工的順利進行，為BIM在施工安全上的應用進行了有益探索。

重慶鐵路口岸公共物流倉儲位于重慶市沙坪壩區(qū)土主鎮(zhèn)，項目總建設(shè)用地面積約360畝，總建筑面積約22萬㎡，場地南北向長約540m，東西方向長約490m，總工期不超過650日歷天。工程包含建筑樓房13棟、道路工程、廠區(qū)排水工程、橋梁工程、園林綠化工程。 其中，1-4#樓，6-9#樓，A、B匝道橋等均屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程。

該工程建設(shè)場地大、工期緊、內(nèi)容繁多。這為現(xiàn)場施工安全管理帶來了挑戰(zhàn)：首先，過大的管理場地要求更為及時、準確的安全信息管理與風險源控制；其次，緊張的工期要求更為安全可靠的施工組織方式；最后，大量的高支模工作需要技術(shù)、材料、組織上的合理安排。為此，該工程利用BIM技術(shù)，對現(xiàn)場施工安全管理工作實施了一系列應用，并取得了業(yè)主、監(jiān)理、集團等單位的一致認可。

1 BIM在施工安全上的應用

BIM在施工過程中的信息化主要體現(xiàn)在：以三維建筑模型為基礎(chǔ)，結(jié)合科學的參數(shù)設(shè)定，對擬建構(gòu)筑物的施工過程進行模擬，同時對建設(shè)過程中所涉及的各類數(shù)據(jù)、信息進行統(tǒng)一管理、共享、分析與處理。為項目施工所涉及的技術(shù)、質(zhì)量、安全、造價等各個專業(yè)打造統(tǒng)一的信息集成平臺，以提高項目的科學管理水平，提升工程建設(shè)效率，降低生產(chǎn)成本[4]。BIM在安全管理上的應用則可歸納為以下幾個方面。

1.1 BIM在安全技術(shù)上的應用

安全的保障從根本上需要杜絕客觀危險源的產(chǎn)生，這就需要工程技術(shù)人員從方案角度對可能存在的危險源進行處理。從技術(shù)上降低安全風險率，保證安全施工，做到萬無一失。結(jié)合BIM技術(shù)，在高大模板支撐架安全驗算過程中，工程技術(shù)人員可從以下幾個角度對施工安全做到保障，優(yōu)化施工方案。

1.1.1 構(gòu)件的分類定位與分析

基于BIM三維信息模型，工程技術(shù)人員可根據(jù)施工規(guī)范對不同支撐高度、不同荷載大小對所需要的混凝土構(gòu)件在三維模型中進行信息的分析與過濾，利用三維模型可視化吃飯需要做專項方案或者專家論證的構(gòu)件進行準確的判斷與定位，并結(jié)合工程實際對架體的搭設(shè)參數(shù)作出科學的設(shè)定。如圖1。

圖1 項目7#樓結(jié)構(gòu)梁分類統(tǒng)計

1.1.2 構(gòu)件信息統(tǒng)計

安全的力學驗算需要準確的參數(shù)信息。利用BIM信息模型，工程技術(shù)人員可對工程內(nèi)所有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面尺寸、支撐高度、材料信息等基本信息作出準確而詳盡的統(tǒng)計，使安全方案內(nèi)的工程信息全面準確，疏而不漏。以便對構(gòu)件進行分類驗算，有效降低安全驗算工作量。如表1。

1.1.3 安全計算書快速生成

人工的安全驗算過程，由于涉及的工程參數(shù)眾多，安全驗算對象的繁雜，驗算過程不僅效率低下，而且容易產(chǎn)生因人為疏忽而導致計算結(jié)果的不完善甚至不準確。也可能因過于保守的參數(shù)選取造成成本的浪費。目前，國內(nèi)包括廣聯(lián)達、品茗等企業(yè)開發(fā)出了成熟的力學安全計算軟件。目前，廣聯(lián)達開發(fā)了一款BIM模板腳手架設(shè)計軟件，該軟件以三維信息模型為基礎(chǔ)，可為不同結(jié)構(gòu)、不同架體、不同地區(qū)的安全驗算提供了快捷的技術(shù)手段，實現(xiàn)了計算過程的“一鍵化”，極大地提高了架體安全驗算的計算效率。同時，還可快速生成模板及架體材料的快速統(tǒng)計。利用上述特點，安全技術(shù)人員可結(jié)合安全技術(shù)與材料成本，提供最科學的模板支撐架方案。如圖2、圖3。

表1 7#樓結(jié)構(gòu)梁基本參數(shù)信息明細表

圖2 安全計算書“一鍵化”生成

圖3 模板材料統(tǒng)計下料單生成

1.1.4 安全方案可行性分析

圖4 項目群塔布置平面圖

三維動態(tài)可視化模擬作為BIM的又一大特點，可對工程施工各類方案或者工藝過程進行全程的預模擬。該項目場地內(nèi)塔吊共計13座，大多塔吊之間存在著碰撞的安全風險，如圖5。項目利用BIM對群塔的施工方案進行動態(tài)模擬，通過三維模型可視化對塔吊運作過程中的碰撞可能性進行了參數(shù)預警與優(yōu)化，并制定了科學的應急預案，加強了現(xiàn)場群塔施工的安全保障。同樣，該技術(shù)還可用于復雜場地交通流線的預模擬、交叉作業(yè)施工組織等，供項目管理層作出最優(yōu)決策。

1.2 BIM在安全管理上的應用

科學的管理離不開數(shù)據(jù)的收集、整理、分析和有效的溝通機制。作為三維模型信息集成的產(chǎn)物。近年來，BIM智慧管理平臺[5]逐步進入了工程管理人員的視野。

1.2.1 危險源的辨識與決策

結(jié)合工程進度全過程的模擬，工程管理人員可根據(jù)建設(shè)過程的場地變化，預先對場地內(nèi)諸如基坑、邊坡、洞口等臨邊區(qū)域做好安全防護準備，盡可能地避免高處墜落、坍塌事故、物體打擊、起重傷害等安全事故的發(fā)生。同時，工程人員還結(jié)合工程實際，通過施工進度的模擬對進度計劃作出科學調(diào)整，有效避免建設(shè)過程中因交叉作業(yè)引起的安全事故。

1.2.2 安全問題的管控

安全的有效管理離不開安全制度與措施的落實，完善安全問題發(fā)現(xiàn)、處理、檢查、修正的每一項工作，將安全管理形成閉合環(huán)。BIM智慧管理平臺，借助網(wǎng)絡信息化，憑借PC端與手機端的移動管理窗口，為安全管理人員提供了安全數(shù)據(jù)采集的便利性，隨時隨地完成工程安全數(shù)據(jù)的采集與整理，有效降低安全數(shù)據(jù)錄入工作量。同時，通過協(xié)同功能將各項工作落實到人，并進行全程跟蹤，有效地監(jiān)督安全管理落實情況。為安全人員管理工作的評比提供科學的參考依據(jù)。

1.2.3 智慧工地安全數(shù)據(jù)管控

由于意識、認知、管理等原因。在對安全的檢查過程中，安全管理人員難免存在著思維局限，導致難以及時發(fā)現(xiàn)危險源。BIM智慧管理平臺借助智能傳感設(shè)備的高效數(shù)據(jù)采集能力，將安全信息快速地分析處理。通過手機APP、微信平臺、短信等方式及時通知安全管理人員，起到危險源的預警功能，提高危險監(jiān)控效率，降低危險事故發(fā)生率。

1.3 BIM在安全教育上的應用

如今，絕大部分的工程安全技術(shù)交底工作依然停留在文字層面，該交底方式對整體文化素質(zhì)與安全意識較低的工人起到的效果是不足的。BIM三維信息模型通過多方位的技術(shù)手段[6]使交底方式起到了本質(zhì)的改變。

1.3.1 VR設(shè)備的安全教育體驗

施工企業(yè)通過BIM三維模型的全過程仿真，借助VR智能設(shè)備對常見的高處墜落、坍塌事故、物體打擊、起重傷害、機具傷害以及觸電事故等進行事故全程模擬體驗。一方面，能使工人們體驗到事故發(fā)生全過程，切實地感受到安全事故的危害，從內(nèi)心對危險產(chǎn)生警戒意識，提升安全操作意識；另一方面，能使經(jīng)驗不足的工人加強對實際操作流程的認識，避免違規(guī)作業(yè)的現(xiàn)象，如圖5。

圖5 項目VR安全教育體驗

1.3.2 三維安全技術(shù)交底。

施工工藝流程的錯誤不僅會降低工程質(zhì)量，還會增加事故的發(fā)生率?；贐IM的三維安全交底技術(shù)，首先利用三維模型對火災應急演練、防洪應急救援等安全內(nèi)容進行動態(tài)化視頻展示，提高工人對每一個操作環(huán)節(jié)的認識水平，再配合文字與影像資料與對應三維模型掛接進行說明，不僅能最大限度地提高安全技術(shù)交底工作的效率，還能提升安全技術(shù)交底的質(zhì)量，使傳統(tǒng)的“走過場”在施工現(xiàn)場落地實施。

1.3.3 便捷式二維碼安全教育宣傳

傳統(tǒng)的施工安全技術(shù)交底資料往往僅起到“走形式”的作用，交底會后塵封于資料檔案室，難以持續(xù)地對工人進行教育。利用BIM三維模型的信息化，將安全技術(shù)交底資料與模型相關(guān)聯(lián)，項目可通過互聯(lián)網(wǎng)的形式將其做成二維碼，并張貼于施工現(xiàn)場對應區(qū)域。讓工人能隨時查看交底內(nèi)容，實現(xiàn)持續(xù)的安全技術(shù)交底。

2 總結(jié)

綜上，BIM信息模型技術(shù)的發(fā)展為建筑施工安全帶來了巨大的影響。BIM技術(shù)不僅可以提高建筑施工技術(shù)的工作效率，還能增強對施工現(xiàn)場危險源的預測、管理與監(jiān)控，更能避開傳統(tǒng)安全交底的形式主義，真切生動地對現(xiàn)場工人進行安全教育與學習，提升現(xiàn)場施工安全管理效率，有效降低事故率。

參考文獻：

[1]孫璐.BIM引領(lǐng)工程建設(shè)行業(yè)變革之路[J].中國建設(shè)信息，2013（18）：32-35.

[2]蔣平江，楊凱，曾紹武，等.BIM技術(shù)在金沙江雙線特大橋施工中的應用研究[J].鐵道標準設(shè)計，2018（8）：1-8.

[3]張為和.基于BIM的夜郎河雙線特大橋施工應用方案研究[J].鐵道標準設(shè)計，2015（3）：82-86.

[4]徐尚奎，譚月仁，蔣凡.BIM技術(shù)在鐵路客站質(zhì)量安全控制方面的應用[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2014（5）：28-30.

[5]朱曉東.基于BIM的建筑工程施工安全管理研究[J].科技風，2015（8）：50-51.

[6]楊立煒.BIM技術(shù)在建筑工程中的應用[J].山西建筑，2016（27）：235-237.