BIM技術(shù)在地鐵機(jī)電工程安全文明施工中的應(yīng)用

徐文忠

(中國(guó)華西企業(yè)股份有限公司安裝工程公司，四川成都 610071)

在城市地鐵工程中，招標(biāo)人往往將機(jī)電工程與主體工程分別單獨(dú)進(jìn)行招標(biāo)。當(dāng)中標(biāo)的機(jī)電施工單位進(jìn)場(chǎng)時(shí)，主體工程已經(jīng)完成并會(huì)按照合同規(guī)定將施工場(chǎng)地移交給機(jī)電施工單位，由機(jī)電施工單位負(fù)責(zé)地盤(pán)管理。施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)設(shè)施、安全文明的防護(hù)等都需要由機(jī)電施工單位另外自行搭建。地鐵車(chē)站的施工場(chǎng)地面積非常大，地下車(chē)站內(nèi)的施工條件差，工期又緊張，施工作業(yè)人員多，同時(shí)還與其他專業(yè)承包單位交叉作業(yè)點(diǎn)多。對(duì)于單獨(dú)承建機(jī)電工程的專業(yè)安裝單位來(lái)講，在建筑工程中，這些設(shè)施往往都是由建筑總承包單位負(fù)責(zé)搭建，機(jī)電施工單位一般很少涉及到施工總平面的布置和臨邊洞口的安全防護(hù)。而且，建設(shè)單位和當(dāng)?shù)卣毮懿块T(mén)等都高度重視，對(duì)地鐵項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)施工要求極高。機(jī)電施工單位將面臨著如何確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工，這將是一種極大的考驗(yàn)。本文主要總結(jié)了在廣州市軌道交通七號(hào)線一期2標(biāo)段(漢溪長(zhǎng)隆站、鐘村站)機(jī)電工程總承包工程、廣州市軌道交通九號(hào)線一期清塘站機(jī)電工程總承包工程、長(zhǎng)沙市軌道交通3號(hào)線一期機(jī)電設(shè)備安裝及設(shè)備區(qū)建筑裝修工程第一標(biāo)段(由洋湖濕地、洋湖新城、陽(yáng)光站、山塘站組成)的施工中，通過(guò)組建自有BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)，充分利用BIM技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施布置、安全文明防護(hù)、臨時(shí)用水用電等進(jìn)行輔助管理，有效地確保了施工現(xiàn)場(chǎng)的安全文明施工，提高了安全管理效率。在這三個(gè)工程中，BIM技術(shù)在安全文明施工方面的具體應(yīng)用如下：①臨時(shí)設(shè)施的布置；②施工臨時(shí)用水用電的布置；③現(xiàn)場(chǎng)臨邊洞口的安全風(fēng)險(xiǎn)分析和安全防范措施；④利用“三維”技術(shù)進(jìn)行可視化安全技術(shù)交底；⑤進(jìn)行WBS拆分和編制派工單，結(jié)合門(mén)禁和視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)進(jìn)出場(chǎng)人員進(jìn)行有效的安全管理；⑥重要施工工序的動(dòng)畫(huà)模擬，直觀地反應(yīng)出施工安全隱患；⑦在BIM基礎(chǔ)上，通過(guò)VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行安全體驗(yàn)。

1 利用BIM三維模型，合理規(guī)劃和優(yōu)化施工現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施的布置

在城市地鐵機(jī)電工程項(xiàng)目中，臨時(shí)設(shè)施如辦公區(qū)、宿舍、食堂、加工區(qū)等是不允許搭建在地鐵車(chē)站的施工區(qū)域內(nèi)，一般由建設(shè)單位指定地面上的空地并提供給施工單位使用。同時(shí)施工合同也約定臨建的搭設(shè)要求，臨設(shè)的搭建情況對(duì)周邊環(huán)境和社會(huì)的影響非常大。為了有效利用場(chǎng)地、優(yōu)化及合理布置、更好的展示公司形象，BIM技術(shù)團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目技術(shù)人員共同一起，先進(jìn)行三維模型虛擬布置，經(jīng)綜合考慮和優(yōu)化后，報(bào)送建設(shè)單位和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理單位審批，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)搭建工作。通過(guò)BIM技術(shù)將抽象的平面布置圖轉(zhuǎn)換成直觀的立體三維模型圖，大大提高了施工場(chǎng)地設(shè)計(jì)的效率，也充分展示出公司的品牌形象。本工地臨時(shí)設(shè)施的三維模型布置和現(xiàn)場(chǎng)布置如圖1所示。

圖1 利用三維模型合理規(guī)劃、優(yōu)化臨設(shè)的布置

2 通過(guò)對(duì)臨時(shí)用水用電的三維模型布置，避免因施工交叉造成拆除和重建

先通過(guò)BIM三維模型進(jìn)行虛擬布置和搭設(shè)，合理規(guī)劃地鐵車(chē)站內(nèi)臨水、臨電、臨時(shí)消防設(shè)施，將臨時(shí)動(dòng)力配線、照明配線、視頻監(jiān)控線等所有站內(nèi)臨時(shí)線纜集成在綜合線槽中，同時(shí)還充分考慮了施工進(jìn)度、施工工序和交叉施工的影響，采用三維模型漫游方式，更直觀地反映出臨水臨電的搭設(shè)是否合理、美觀，從而徹底解決了現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用水用電雜亂的狀況，做到了在施工期間不需要再移動(dòng)和拆除，節(jié)省了人力、物力。臨時(shí)用水用電的模型和現(xiàn)場(chǎng)布置情況見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 臨水臨電和安全防護(hù)的三維模型及現(xiàn)場(chǎng)布置

圖3 臨時(shí)用電的三維模型及現(xiàn)場(chǎng)布置

3 利用三維模型進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析和采取有效的安全防范措施

在BIM模型中預(yù)先識(shí)別出施工現(xiàn)場(chǎng)的各類安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，就更能準(zhǔn)確地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和制定有針對(duì)性的安全措施，并先在模型中進(jìn)行安全防護(hù)，將之布置的更加完善,有效地解決了傳統(tǒng)管理模式的隨意性、計(jì)劃性不強(qiáng)、依賴管理人員的識(shí)別以及對(duì)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不明確等不足。安全風(fēng)險(xiǎn)分析見(jiàn)圖4、安全防范措施見(jiàn)圖5、現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)見(jiàn)圖6。

圖4 安全風(fēng)險(xiǎn)分析

圖5 安全防范措施(模型)

圖6 施工現(xiàn)場(chǎng)安全防護(hù)和標(biāo)識(shí)的布置

4 利用BIM模型和動(dòng)畫(huà)漫游，直觀、形象地對(duì)施工人員進(jìn)行可視化安全技術(shù)交底

在廣州地鐵7號(hào)線的機(jī)電工程施工中，對(duì)施工范圍內(nèi)所有主體、機(jī)電、裝修等各專業(yè)采用Revit軟件創(chuàng)建三維模型，實(shí)地測(cè)量主體數(shù)據(jù)，查閱材料設(shè)備資料，合理利用空間以及運(yùn)用成品支架，通過(guò)利用軟件的智能碰撞檢測(cè)功能以及實(shí)施“三結(jié)合”(BIM 技術(shù)“三結(jié)合”包含兩個(gè)涵義：從參與者來(lái)講是 BIM 工程師、項(xiàng)目管理人員、勞務(wù)作業(yè)人員在技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)方面的三結(jié)合；從信息表現(xiàn)形式來(lái)講是 BIM 三維模型、二維設(shè)計(jì)圖、施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的三結(jié)合)，經(jīng)過(guò)充分的討論、審核、調(diào)整、優(yōu)化，最后確定最優(yōu)施工方案。在搭建前，利用三維模型和動(dòng)畫(huà)漫游方式對(duì)施工人員進(jìn)行詳細(xì)的講解，讓施工人員直觀感受施工現(xiàn)場(chǎng)臨邊洞口的位置、安全防護(hù)要求、安全控制的要點(diǎn)和難點(diǎn)。項(xiàng)目部進(jìn)行可視化安全和技術(shù)交底見(jiàn)圖7。

圖7 直觀、形象的可視化交底

5 對(duì)BIM模型進(jìn)行分解、合理的WBS拆分、按進(jìn)度編制派工單，通過(guò)門(mén)禁和視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)進(jìn)出場(chǎng)的施工人員進(jìn)行有效管理

在地鐵機(jī)電工程施工過(guò)程中，交叉作業(yè)的專業(yè)施工單位多、人員復(fù)雜且隧道空間又長(zhǎng)。在建設(shè)單位所搭建的軌道交通信息模型管理平臺(tái)基礎(chǔ)上，先對(duì)實(shí)體BIM模型分解，合理進(jìn)行WBS拆分；再按施工進(jìn)度編制派工單，結(jié)合門(mén)禁系統(tǒng)對(duì)人員進(jìn)出場(chǎng)進(jìn)行管控以及對(duì)施工區(qū)域的安全管理。派工單的生成、協(xié)同管理以及以派工單為核心的管理模型見(jiàn)圖8、圖9，軌道交通信息模型管理系統(tǒng)見(jiàn)圖10。

圖8 派工單的生成和控制

圖9 以派工單為核心的管控模型

圖10 軌道交通信息模型管理系統(tǒng)

6 通過(guò)對(duì)復(fù)雜設(shè)備機(jī)房的動(dòng)畫(huà)模擬安裝，優(yōu)化施工方案，確保了施工安全

地鐵車(chē)站的空調(diào)機(jī)房空間比較狹窄，機(jī)組設(shè)備和管線布置比較復(fù)雜，如何合理排布成為機(jī)房安裝的一大難題；BIM技術(shù)能夠?qū)⑹┕し桨高M(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬對(duì)比，直觀、形象地反應(yīng)出施工情況、安全狀態(tài)以及存在的風(fēng)險(xiǎn)，為選取更優(yōu)的施工方案提供了決策依據(jù)，公司利用BIM模型對(duì)機(jī)房進(jìn)行優(yōu)化布置，安排合理的施工順序和采取有效的安全防護(hù)措施，確保了施工安全，保證了節(jié)點(diǎn)工期和工程質(zhì)量?？照{(diào)機(jī)房的動(dòng)畫(huà)模擬安裝截圖如圖11所示。

圖11 施工工序的動(dòng)畫(huà)模擬

7 BIM+VR(虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù))的安全體驗(yàn)

BIM+VR安全體驗(yàn)，在已建好的三維模型基礎(chǔ)上，結(jié)合成熟的VR技術(shù)，來(lái)考量工地施工的安全隱患，以三維動(dòng)態(tài)的形式模擬出工地的施工場(chǎng)景和險(xiǎn)情，讓體驗(yàn)者親身去經(jīng)歷和感受施工中可能發(fā)生的險(xiǎn)情，從而實(shí)現(xiàn)施工安全教育交底和培訓(xùn)演練的目的，提高施工人員的安全防范能力和意識(shí)?，F(xiàn)場(chǎng)BIM+VR安全體驗(yàn)見(jiàn)圖12。

圖12 BIM+虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)安全體驗(yàn)

8 結(jié)束語(yǔ)

公司將BIM技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工的輔助管理中，充分發(fā)揮了BIM三維可視化、信息分析、模擬施工，結(jié)合BIM管理平臺(tái)和借助VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，做好風(fēng)險(xiǎn)分析和發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源，提前有針對(duì)性的制定控制措施，大幅度的降低了安全風(fēng)險(xiǎn)，確保了安全施工。