基于BIM技術(shù)的橋梁施工危險源安全檢查應(yīng)用研究

劉芳 彭來 鄧彭勇 陳鈺婷

摘要：文章以某特大橋施工項目為背景，采用BIM技術(shù)，對施工危險源進行信息化安全管理，通過建立組織架構(gòu)，完善管理職責(zé)，全面分析人的因素、物的因素和環(huán)境因素，創(chuàng)建基于BIM技術(shù)的安全檢查表模式，借助移動終端設(shè)備，對施工危險源實施全過程信息化管理。工程實例應(yīng)用表明，BIM技術(shù)的實施有利于橋梁施工危險源安全檢查，提升安全管理信息化水平，減少施工風(fēng)險，能有效保障橋梁施工安全。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);橋梁施工;危險源;安全檢查表;信息化管理

中圖分類號：U447 A 0 004 4

0 引言

橋梁工程作為我國城市交通路網(wǎng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其建設(shè)能夠有效改善人們的出行條件，極大地緩解交通壓力。隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)，橋梁的建設(shè)也將會朝著大跨度、高強度、新結(jié)構(gòu)等方向發(fā)展[1]，其施工技術(shù)日益復(fù)雜，施工難度不斷增加，也帶來了巨大的安全隱患。施工危險源是引發(fā)安全事故的根本原因[2]，但統(tǒng)計歷年數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，施工安全事故頻繁發(fā)生，死亡人數(shù)久居不下，說明當(dāng)下的技術(shù)手段未能對施工危險源實現(xiàn)有效管理。尋找新的技術(shù)手段，全面分析和管理施工危險源，保障施工現(xiàn)場安全、可靠，已成為橋梁施工安全管理的緊要問題。

BIM（Building Information Modeling建筑信息模型，簡稱BIM）技術(shù)依托計算機三維軟件，創(chuàng)建真實表達(dá)建筑物的數(shù)字化模型，通過豐富完整的信息數(shù)據(jù)、三維可視化和仿真模擬等特性實現(xiàn)對工程項目的整體把控，為項目決策提供技術(shù)支持[3-5]。時至今日，建筑、機電、地鐵、橋梁、管廊、道路等建設(shè)項目廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)[6-8]，得到各參與方的一致好評，但在施工安全管理領(lǐng)域中應(yīng)用較少。本文探討基于BIM技術(shù)的橋梁施工危險源安全檢查，創(chuàng)建基于BIM技術(shù)的安全檢查模式，利用手機、平板等移動設(shè)備，對施工危險源實施全過程管理，并結(jié)合工程實例應(yīng)用其研究成果，檢驗其具有實用性和推廣價值，為同類工程信息化安全管理的實施提供參考與借鑒。

1 橋梁施工危險源概述

1.1 危險源

橋梁施工過程中的危險源種類繁多，其活躍區(qū)域分布在各個施工過程中，如擴大基礎(chǔ)施工、墩柱施工、吊裝工程等。《生產(chǎn)過程危險和有害因素分類與代碼》（GB/T13861-009）標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定將生產(chǎn)過程中的危險因素劃分為人的因素、物的因素、環(huán)境因素和管理因素[9]。除了加強組織建設(shè)，完善制度體系，避免因管理不善造成安全隱患外，還應(yīng)分析人的不安全行為，研究物的不安全狀態(tài)，考慮環(huán)境的不利因素，采取妥善的應(yīng)對措施。其分析結(jié)果如表1、表2、表3所示。

1. 2展示類的危險源

由于BIM技術(shù)依托計算機三維軟件創(chuàng)建建筑信息模型，并不是所有的危險源都可以通過模型展示出來，如人的不安全行為，惡劣天氣環(huán)境下的施工情況等。能夠通過三維模型或者性能分析（包括力學(xué)性能）展示出來的危險源被稱為展示類危險源，通過添加安全參數(shù)信息，實施監(jiān)控，實時更新，及時采取應(yīng)對措施，降低風(fēng)險，保障施工安全（如表4所示）。非展示類的危險源可以通過加強管理措施，完善衛(wèi)生管理機制，配合安全教育、技術(shù)交底等方式實現(xiàn)安全監(jiān)管。[2]

1.3 安全檢查表法

安全檢查表法編制于項目開工初期，是對整個項目存在的安全隱患進行一系列排查，以清單的形式記錄各種安全隱患，并提出改進措施的一種方法[10]。

安全檢查表是目前安全管理過程中最有效的檢查工具之一。通過事先編制系統(tǒng)的、全面的、科學(xué)的、不遺漏任何可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生的危險源清單，同時又通俗易懂，能使一線施工人員了解事件的主次之分，起到安全教育和指導(dǎo)作用，為安全預(yù)測和決策提供資料支撐[11-1]。但安全檢查表也存在一些缺點，如只能對已經(jīng)存在的對象作定性評價;只有與施工現(xiàn)場結(jié)合才能較為清晰，純粹的室內(nèi)技術(shù)交底不夠直觀清晰，難以理解;以文檔形式開展安全教育，不夠直觀，培訓(xùn)效果不佳等。

1.4 基于BIM技術(shù)的安全檢查表模式

通過以上分析，結(jié)合BIM技術(shù)，提出基于BIM技術(shù)安全檢查表模式，采用Revit軟件建立BIM模型，利用添加項目參數(shù)命令，事先輸入安全檢查標(biāo)準(zhǔn)等信息，然后導(dǎo)入Navisworks軟件，瀏覽模型，凸顯安全檢查內(nèi)容，再利用AR等信息技術(shù)，借助手機、平板等移動終端設(shè)備，即可實現(xiàn)在現(xiàn)場對危險源實施安全檢查。通過鏈接文件功能，將安全檢查表等資料文件與模型鏈接，清楚、直觀地對照整改措施，落實整改方案，進一步提升施工安全管理信息化水平。

2 實施流程

2.1 組織構(gòu)架

2.2實施流程

基于BIM技術(shù)安全檢查工作需要組建工作小組，落實分工細(xì)則，制定安全管理機制，避免因管理缺陷導(dǎo)致安全事故發(fā)生。工作小組職責(zé)分工如表5所示。

3 基于BIM技術(shù)的安全信息化管理

3.1 BIM安全監(jiān)管模型

盡管BIM模型包含項目的所有真實信息，但在具體開展各項工作時，大多數(shù)信息是用不到的，同時使用還會給操作帶來很多麻煩，如打開速度慢，工作效率低下等。為方便后續(xù)安全管理工作的實施，秉承“開展什么工作，保留什么信息”的原則，采用美國BIM模型深度標(biāo)準(zhǔn)LOD300標(biāo)準(zhǔn)，保留幾何尺寸、名稱、材質(zhì)、位置等基本信息，隨后通過項目參數(shù)命令添加安全檢查標(biāo)準(zhǔn)信息等必要安全信息，方便后期的安全檢查與應(yīng)用，如圖、圖3所示，為腳手架、橋墩添加安全檢查標(biāo)準(zhǔn)信息。

3. BIM安全檢查

3..1 車輛、機械設(shè)備、危險物品

利用Revit軟件創(chuàng)建車輛、機械設(shè)備、危險物品模型，通過三維視圖清楚地表達(dá)車輛、機械設(shè)備以及危險物品的數(shù)量、位置等情況，再運用明細(xì)表功能實現(xiàn)統(tǒng)計功能，如圖4、圖5所示。

3.. BIM安全檢查

將Revit軟件創(chuàng)建的BIM模型信息導(dǎo)入Navisworks軟件中，通過“全局選項編輯器”設(shè)定“界面-快捷特性”，將“類別”改成“元素”，“特性”設(shè)置成“安全檢查”調(diào)出，當(dāng)鼠標(biāo)放在所需檢查構(gòu)件上方，即可調(diào)出該構(gòu)件安全檢查內(nèi)容，如圖6、圖7所示。還可以通過“鏈接”命令，實現(xiàn)模型與安全資料有效鏈接，有利于安全工作的整改，如圖8所示。

3..3 BIM技術(shù)交底

通過BIM的可視化、模擬性以及優(yōu)化性等特性，可以實現(xiàn)對項目的整體實施監(jiān)督與控制。傳統(tǒng)技術(shù)交底基于二維圖紙，抽象且不易理解，施工作業(yè)人員很難把握其中的構(gòu)造細(xì)節(jié)，而利用BIM技術(shù)的三維可視化特性，可以開展三維技術(shù)交底，直觀、清楚，有利于指導(dǎo)施工。通過Navisworks軟件的“animator”動畫功能制作動畫，以視頻動畫的形式展現(xiàn)某施工工藝流程，并通過AR技術(shù)結(jié)合虛擬與現(xiàn)實，生動形象，加深施工人員印象，杜絕違章操作，注意施工安全。于此同時，通過Navisworks軟件的“Clash Detective”碰撞檢查功能，協(xié)調(diào)各構(gòu)件之間的沖突問題，生成檢查報告、提前進行設(shè)計變更，避免因構(gòu)件碰撞沖突問題引發(fā)安全事故。

3.3 BIM安全教育與培訓(xùn)

項目實施過程中應(yīng)定期開展安全教育培訓(xùn)，通過BIM模型讓施工人員了解危險區(qū)域，注意危險系數(shù)高的施工環(huán)節(jié)，保持安全意識，提高警惕。通過BIM三維場布，優(yōu)化布局方案，合理設(shè)置功能分區(qū)，有效利用有限空間，增加施工工作面，并杜絕材料違章堆積，占用消防通道等現(xiàn)象的發(fā)生;在危險區(qū)域張貼安全標(biāo)識和警示標(biāo)語，告知作業(yè)人員施工安全;在臨邊、洞口等邊緣地帶設(shè)置安全防護欄桿，定期檢查，確保安全防護構(gòu)件連接牢靠穩(wěn)固;通過動畫模擬應(yīng)急救援預(yù)案，讓施工人員在安全事故發(fā)生的第一時間懂得及時自救、逃生，避免發(fā)生二次傷害事故。

4 案例應(yīng)用

4.1 工程概況

來賓馬灘紅水河特大橋為一座鋼管混凝土特大拱橋，是柳南高速公路路網(wǎng)中的控制性工程。橋身全長553 m，分左右幅橋，規(guī)劃為雙向八車道，整橋全寬達(dá)59. m，主體鋼結(jié)構(gòu)約14 000多t，為橋面寬度、用鋼量全國之最。

該橋跨徑大、工程量大、施工困難，在施工過程采用“長線法全拱半拼”拱肋制作技術(shù)，“自密實無收縮混凝土+真空輔助灌注”等多項先進技術(shù)提升橋梁施工水平，但也存在極大的安全隱患。為此，該工程運用BIM技術(shù)全面模擬橋梁建造過程，對施工危險源實施全過程安全管理，具體應(yīng)用如圖9所示。

4. 應(yīng)用效果評價

以LOD300標(biāo)準(zhǔn)建立BIM模型，輸入安全檢查標(biāo)準(zhǔn)信息等安全信息，創(chuàng)建BIM安全監(jiān)管模型，導(dǎo)入到Navisworks軟件，實施基于BIM技術(shù)的橋梁施工危險源安全檢查，其應(yīng)用效果評價可以概括為以下3點：

（1）BIM模型清晰、直觀、容易理解，信息全面且相互關(guān)聯(lián)。

（）基于BIM技術(shù)安全檢查，有效開展信息化安全管理，對施工危險源實施全過程信息化管理，將模型文件與安全檢查資料有效鏈接，借助移動終端設(shè)備和AR技術(shù)，虛擬與現(xiàn)實共存，有利于指導(dǎo)整改方案。通過施工工藝的模擬，指導(dǎo)施工，避免施工人員胡亂施工，從而減少施工風(fēng)險。

（3）基于BIM技術(shù)的安全培訓(xùn)教育形象、生動，讓施工人員感覺身臨其境，印象深刻，提高其安全意識，時刻保持警惕。結(jié)合應(yīng)急救援預(yù)案的模擬，提前培訓(xùn)好應(yīng)急措施，讓作業(yè)人員遇到突發(fā)事故時能臨危不亂，正確應(yīng)對并有序離場，避免發(fā)生二次傷害。

]5 結(jié)語

本文以某特大橋為研究對象，利用BIM技術(shù)，對施工危險源實施全過程信息化管理，創(chuàng)建基于BIM技術(shù)的安全檢查表模式，有效開展BIM安全檢查，指導(dǎo)整改方案，三維技術(shù)交底、施工工藝模擬、應(yīng)急救援預(yù)案模擬、安全教育與培訓(xùn)等工作，清晰、直觀，便于施工人員理解，提高安全意識，重視施工安全，降低施工風(fēng)險，進一步提升施工安全管理水平，促進橋梁施工安全管理的科學(xué)化、系統(tǒng)化和信息化。

[1]毛井玉.高速公路橋梁施工安全管理因素及改進措施[2].設(shè)備管理與維修，019（3）：1-14.

[2]Hinze ，edersen C，F(xiàn)redley .Identifying Root Causes of Construction Injuries[2].ournal of Construction Engineering and Management，1998，14（1）：67-71.

[3]謝 宏，鄧?yán)誓?，秦美玲，?陽，莫專恒.BIM技術(shù)在大體積筏板混凝土澆筑施工中的應(yīng)用[2].廣西科技大學(xué)學(xué)報，019（2）：61-65.

[4][3]Smith D K，Tardif M.Building Information Modeling：A Strategic Implementation Guilde for Architects，Engineers，Constructors，and Real Estate Asset Managers[M].ohn Wiley and Sons，009.[2]

[5]華昕若.BIM技術(shù)在高速公路跨線橋施工安全管理中的應(yīng)用研究[2].公路工程，017，4（1）：147-151.

[6]呂獎國，殷永高.馬鞍山長江大橋項目集成管理研究與實踐[2].建筑經(jīng)濟，014（9）：35-38.

[7]王 婷，肖莉萍.基于BIM的工程運營管理信息系統(tǒng)架構(gòu)研究[2].建筑經(jīng)濟，015，36（5）：107-109.

[8]林光明.BIM技術(shù)在快速公路跨河橋施工管理中的應(yīng)用研究[2].公路工程，018，43（5）：181-186，04.

[9]GB/T13816-009，生產(chǎn)過程危險和危害因素分類代碼[S].

[10][ZK（#]王孟飛，屈英杰，劉振乾.LEC法在建筑施工企業(yè)安全評價中的應(yīng)用[2].安全，018，39（8）：31-33.

[11]張曉陽，張崗虎，許海濤，鄭海鵬.施工安全檢查風(fēng)險防范[2].交通企業(yè)管理，013，8（8）：75-76.

[1]孫文晉，鄔洪波.在役公路隧道交通安全性評價技術(shù)[2].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），019，15（3）：184-190.[KH+mmD]

作者簡介：劉 芳（1975—），研究方向：建筑施工技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)。

基金項目：廣西壯族自治區(qū)教育廳018年度廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項目“基于BIM技術(shù)工程施工安全管理信息化應(yīng)用研究”（項目編號：018KY105）