BIM技術(shù)在建筑施工安全管理的應(yīng)用探索

夏川

（華潤置地(上海)有限公司）

1 引言

傳統(tǒng)建筑施工安全管理多以文件及說教等方式傳遞信息，內(nèi)容枯燥且可視化程度低，信息傳遞效率低下。而BIM技術(shù)引入到建筑施工項目策劃、設(shè)計、建造、運行和維護中，以高度信息集成的模型為載體，進行信息共享和傳遞，使工程人員對各種建筑信息正確理解和高效應(yīng)對[1-2]。筆者詳細分析了傳統(tǒng)安全管理存在問題，將BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑施工安全管理中，分別在安全施工方案設(shè)計優(yōu)化、危險源前置管理[3]、清單化管理、沉浸式可視化培訓(xùn)、多專業(yè)協(xié)同動態(tài)安全管理和安全管理信息集成等方面，進行應(yīng)用思路闡述及案例說明，達到安全管理的階段前置、內(nèi)容擴展、風險預(yù)判和效率提升的目的。

2 傳統(tǒng)安全管理的問題

傳統(tǒng)建筑施工項目安全管理多以下發(fā)文件、開會、現(xiàn)場檢查和口頭教育為主，但在前置動態(tài)管理、培訓(xùn)效果等方面管理方式單一[4]，缺少有效的管理工具[5]，存在以下管理問題或難點：

1）施工方案制定中不合理

施工方案難以綜合考慮進度、安全、質(zhì)量管理三要素相互影響，帶來預(yù)料不到的安全風險，在實施階段暴露該安全風險，勢必影響安全生產(chǎn)、進度及成本。

2）施工方案落地困難

各專業(yè)孤立的方案在執(zhí)行過程中，在實際存多專業(yè)交叉作業(yè)復(fù)雜情境下，各專業(yè)相互制約和影響凸顯，造成各方案的措施難以實施，安全措施無法有效規(guī)避安全風險。

3）危險源前置管理少

危險源辨識對于人員經(jīng)驗和能力要求極高，安全人員難以憑空預(yù)估未來所有危險源，辨識遺漏勢必造成部分危險源管理缺失。

4）動態(tài)管理工作量大

施工現(xiàn)場安全設(shè)備設(shè)施數(shù)量龐大且處于時刻變化狀態(tài)，統(tǒng)計清單不準確且花費大量管理精力，安全管理難以實現(xiàn)分門別類精細化管理。

5）安全教育培訓(xùn)效果低

安全培訓(xùn)往往通過說教式傳達安全要求，內(nèi)容枯燥不易體會，未能結(jié)合未來現(xiàn)場具體場景來生動闡述，造成培訓(xùn)效果不佳，難以深入到安全意識層面。

3 BIM技術(shù)在安全管理中應(yīng)用思路

BIM技術(shù)是應(yīng)用于建筑全生命周期3D數(shù)字化技術(shù)，對各設(shè)施物理和功能特性的一種數(shù)字化表達，實現(xiàn)在生命周期內(nèi)的知識資源共享，建立和完善建筑信息化模型，各參建方可以根據(jù)各自職責對模型插入、提取、更新和修改信息，以支持項目管理各類需要。通過討論研究，將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑施工安全管理，對提升建筑施工安全管理有以下意義：

1）施工方案設(shè)計優(yōu)化

BIM技術(shù)通過建立模型，在三維虛擬空間中提前對方案進行安全風險分析，論證施工各類假設(shè)情境的優(yōu)劣，對方案優(yōu)化調(diào)整可發(fā)揮重要作用[6]。

2）危險源前置管理

BIM技術(shù)可將危險源置身于虛擬場景中分析，進行危險源自動搜索、識別，極大方便了危險源前置管理。

3）清單精細化管理

BIM技術(shù)的強大的模型數(shù)據(jù)統(tǒng)計，可快速導(dǎo)出安全設(shè)備設(shè)施的清單，對于物料計劃提請和安措費計算十分便捷高效。

4）沉浸式可視化培訓(xùn)

BIM模型可以形象地展示施工場景的安全風險，可視化的安全要求和標準生動有趣，易于理解和接受，能夠讓施工作業(yè)人員親身感受，從而達成安全共識，培養(yǎng)良好的安全意識，指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)行為。

5）安全管理信息集成可視化

BIM信息化平臺可利用可視化構(gòu)件或者設(shè)備設(shè)施作為數(shù)據(jù)載體，將模型和管理數(shù)據(jù)有機關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)信息集成可視化，充分利用和挖掘安全管理信息價值[7]。

4 工程應(yīng)用

4.1 施工方案輔助設(shè)計

BIM模型可用于對施工方案輔助設(shè)計，通過構(gòu)建三維空間設(shè)計結(jié)構(gòu)模型，在三維空間中對施工措施進行優(yōu)化調(diào)整，模型可方便導(dǎo)出平面施工圖，最終形成清晰直觀的方案和交底內(nèi)容，有利于施工方案在制定和應(yīng)用階段的傳達。

1）高支模排架方案設(shè)計

通過建立結(jié)構(gòu)模型、按照規(guī)范初步設(shè)計、進行受力分析計算、建立排架模型等步驟，持續(xù)完善高支模排架方案和提高安全技術(shù)交底的針對性和效果，并進行交底實施。

例如：利用已有建筑結(jié)構(gòu)BIM模型，輸入初步設(shè)計參數(shù)，調(diào)整滿足規(guī)范要求后生成排架模型（見圖1），制定方案并進行安全技術(shù)交底。

圖1 形成排架模型

2）安全設(shè)施一鍵出圖

在施工前，通過BIM技術(shù)對安全通道等進行三維建模，深化出圖后指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

利用已有建筑結(jié)構(gòu)BIM模型，深化設(shè)計提升式腳手架模型（見圖2），一鍵導(dǎo)出CAD 施工圖，最終指導(dǎo)現(xiàn)場落地實現(xiàn)。

圖2 提升式腳手架模型

4.2 危險源前置管理

危險源通過原有結(jié)構(gòu)模型中，進行情景下的充分高效識別，并提出相應(yīng)對策。

例如：主體階段臨邊洞口數(shù)量較大，材料計劃統(tǒng)計較為繁瑣，通過BIM模型對結(jié)構(gòu)存在的臨邊洞口進行自動識別，結(jié)合標準化的防護材料進行規(guī)劃，快速統(tǒng)計各類型臨邊洞口，各類尺寸設(shè)置不同的防護形式。利用已有結(jié)構(gòu)模型，輸入洞口搜索條件形成，對塔樓的標準層進行自動識別搜索（見圖3）。

圖3 結(jié)構(gòu)模型洞口自動搜索

4.3 清單精細化管理

BIM模型可以快速統(tǒng)計模型中特定屬性構(gòu)件或設(shè)施，便于清單化管理。

例如：邊洞口通過模型快速識別之后，匹配部署相應(yīng)的防護設(shè)施（見圖4），最終確定防護的進料清單，同時也是安全文明措施費支付依據(jù)。

圖4 臨邊洞口防護部署

4.4 沉浸式可視化培訓(xùn)

BIM模型通過外部設(shè)備可以實現(xiàn)沉浸式可視化培訓(xùn)，在施工實施前向各類人員培訓(xùn)交底中十分奏效。

例如：VR可通過VR眼鏡沉浸式觀看模型，AR可實現(xiàn)通過移動終端將BIM模型躍然紙上（見圖5），兩種體驗方式能夠極大提高安全教育培訓(xùn)的效果。

4.5 安全信息集成可視化

利用BIM模型結(jié)合協(xié)同平臺，將模型中嵌入多種施工過程的信息，實現(xiàn)信息高度集成和可視化。

圖5 AR增強現(xiàn)實成像

例如：現(xiàn)場安全設(shè)備通過二維碼掃描跳轉(zhuǎn)至對應(yīng)構(gòu)件/設(shè)備模型，關(guān)聯(lián)該構(gòu)件/設(shè)備模型所有關(guān)聯(lián)表單和歷史問題數(shù)據(jù)，現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)的安全問題，通過移動端將安全檢查標準清單與BIM模型進行關(guān)聯(lián)，可以很好的還原問題的發(fā)生地點及對象，通過線上進行問題跟蹤整改處理，實時信息傳達各方，持續(xù)追加和跟蹤歷史數(shù)據(jù)（見圖6）。

5 結(jié)語

圖6 BIM模型結(jié)合協(xié)同平臺發(fā)布問題

BIM技術(shù)可為建筑施工安全管理提供多方面的技術(shù)支持，模擬項目未來任意場景，提前預(yù)判安全風險點，既能對施工空間管理理論和技術(shù)深入研究和探討，也能指導(dǎo)現(xiàn)場一線施工。而施工方案優(yōu)化可以避免沉沒成本的發(fā)生，管理水平與工作效率的提升勢必會帶來經(jīng)濟效益的增長。 BIM模型在安全管理中多方面的應(yīng)用可以有效改進傳統(tǒng)安全管理模式，提升建筑施工項目的安全管理狀態(tài)。