BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用

池哲榕

（福建省博遠(yuǎn)升建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350028）

0 引言

隨著社會的發(fā)展，城市建筑步伐不斷加快，但是建筑施工安全事件卻隨之增多，為了有效避免建筑安全事故的發(fā)生，建筑施工安全管理的作用日益凸顯。在傳統(tǒng)的建筑施工安全管理中，人們的安全意識較差，通常認(rèn)為只需要佩戴好安全帽、安全帶、絕緣鞋、絕緣手套，就可以有效保障施工安全[1-3]。其中，正確佩戴安全帽需注意帽襯和帽殼既不能緊貼在一起，又不能留有較大間隙，一般情況下頂部應(yīng)留有間隙20 mm~50 mm，四周應(yīng)留有間隙5 mm~20 mm。而當(dāng)墜落物墜下時，安全帽的帽襯可以有效避免頸椎和頭部受到傷害[4]；不僅如此，為保證施工人員的安全，需要選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全帶，在施工前應(yīng)認(rèn)真檢查安全帶的使用年限。尤其是對于高空作業(yè)的人員來說，安全帶這一安全設(shè)備是極其重要的，必須先掛牢再作業(yè)，但是不可將掛鉤直接掛在安全繩上，應(yīng)將其掛在連接環(huán)上，可以有效避免高空作業(yè)人員發(fā)生高空墜落事故。在建筑施工過程中，帶電作業(yè)工作人員必須穿絕緣鞋、戴絕緣手套以防止發(fā)生觸電事故。例如電焊工人工作之前要檢查絕緣鞋、電氣焊手套、護(hù)目鏡及防護(hù)面罩的完好性，有效避免弧光對臉部和手部產(chǎn)生傷害。這些安全防護(hù)措施可以在一定程度上保護(hù)施工人員的人身安全，但是并沒有一個較為完善的建筑施工安全管理體系，難以在實際施工中大范圍推廣[5-7]。所以本文將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑施工安全管理中，以期提高施工現(xiàn)場安全。

1 基于BIM技術(shù)的建筑施工安全管理

建筑施工安全管理的BIM模型如圖1所示。

圖1 BIM模型

如圖1所示，在以實際建筑為基礎(chǔ)構(gòu)建的BIM模型利用單線模型和專業(yè)軟件進(jìn)行工程計量，再進(jìn)行校準(zhǔn)、協(xié)調(diào)[8]。BIM模型包含所有施工需求，當(dāng)不同專業(yè)的施工在時間或空間上出現(xiàn)沖突時，可以對其進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[9]。施工單位可根據(jù)BIM模型準(zhǔn)確下料、施工、管理，保證協(xié)調(diào)管理。而利用BIM技術(shù)構(gòu)建的建筑模型主要用途是為安全管理提供依據(jù)，因此需要其可以實現(xiàn)對建筑任意圖紙中數(shù)據(jù)的修改，并結(jié)合修改結(jié)果自動更新建筑圖紙。

BIM模型可應(yīng)用至建筑施工風(fēng)險因素識別、危險區(qū)域劃分、確定最佳施工方案過程中，具體如下。

1）建筑施工風(fēng)險因素識別

綜合施工前準(zhǔn)備資料、專家意見及BIM模型規(guī)劃信息劃分施工現(xiàn)場危險單元，并根據(jù)危險源數(shù)據(jù)庫信息綜合分析，最后識別出施工中的危險源，識別過程如圖2所示。

圖2 基于BIM模型的風(fēng)險因素識別過程

2）建筑施工危險區(qū)域劃分

識別出施工現(xiàn)場的危險源后，需要劃分出危險區(qū)域，即經(jīng)過BIM模擬后確定存在安全隱患的位置，以建筑物邊沿、洞口為主要危險區(qū)域，對于該類位置需要加裝防護(hù)欄桿和安全網(wǎng)。由于隱患區(qū)域與安全區(qū)域不是固定不變的，本文結(jié)合BIM模型的動態(tài)屬性對區(qū)域劃分結(jié)果進(jìn)行周期性檢驗，以動態(tài)更新的方式對區(qū)域劃分結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，并將隱患區(qū)域和危險程度的評價結(jié)果反饋到模型中，以此作為防護(hù)措施選擇的依據(jù)。

3）最佳施工方案確定

以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，在BIM模型中導(dǎo)入建筑施工各專業(yè)的信息模型，并進(jìn)行合并處理，導(dǎo)出生成以不同組成單位為基本構(gòu)成的建筑模型，將其導(dǎo)入到Naviswok軟件中進(jìn)行實際運行模擬。當(dāng)出現(xiàn)碰撞時，生成相應(yīng)報告發(fā)送至客戶端，相關(guān)人員在結(jié)合報告內(nèi)對機械和建筑的排布方式進(jìn)行優(yōu)化，以此確定最佳施工方案。最佳施工方案確定流程如圖3所示。

圖3 最佳施工方案確定流程

2 應(yīng)用測試

將本文設(shè)計的建筑施工安全管理方法應(yīng)用于實際的施工中，測試其管理效果。

2.1 工程概況

本文以某房地產(chǎn)工程為測試對象，其面向的主要客戶群為周邊的高端客群，以1 h車程為輻射圈，目標(biāo)承載用戶300戶。建筑的占地面積為102 090 m2，總建筑面積為124 045 m2，住宅建筑面積為91 286 m2，停車樓建筑面積為20 259 m2，住宅建筑層高為3 m，停車樓層高為3.5 m。地塊計容面積為160 381 m2，容積率為1.5。工程項目在建設(shè)過程中涉及多個不同的專業(yè)，對安全管理要求較高；工程投入的人力資源、物料及機械資源巨大，施工工序交叉性較強，安全隱患較大；場地可供施工的面積為89 246 m2，材料設(shè)備管理需要較高的合理性、安全性。以此為基礎(chǔ)，利用本文提出的方法實施施工安全管理。

2.2 測試過程

由于BIM相關(guān)軟件對計算機配置要求較高，因此本文重點對于搭建BIM模型過程中所使用的硬件配置見表1。

表1 硬件設(shè)置

相關(guān)軟件配置見表2。

表2 軟件配置

以上述建筑基本概況為基礎(chǔ)，利用BIM技術(shù)對其施工進(jìn)行安全管理，首先根據(jù)建設(shè)需求使用Revit軟件構(gòu)建了可視化的工程項目BIM模型，具體如圖4所示。

圖4 工程項目BIM模型

根據(jù)所構(gòu)建的模型，對存在交叉的施工作業(yè)進(jìn)行管理，通過分析施工條件可知，施工活動開展的場地十分有限，因此，在施工管理過程中，安全管理的主要途徑是對場地進(jìn)行合理規(guī)劃。

通過模擬建筑工程的所有施工過程，相關(guān)人員可以對施工情況有一個比較全面的把握，尤其是可以精準(zhǔn)識別建筑施工風(fēng)險因素，包括高空墜落風(fēng)險、臨邊洞口等，以此劃分危險區(qū)域，對其進(jìn)行安全防護(hù)設(shè)計。

針對危險區(qū)域劃分結(jié)果，結(jié)合實際情況模擬建筑功能施工，以此確定最佳施工方案。在建筑施工模擬過程中，隨著施工周期的不斷增加，建筑主體面積是不斷增長的，建筑主體的BIM模型變化如圖5所示。

圖5 建筑主體變化的BIM模型

2.3 應(yīng)用效果

對于安全風(fēng)險因素的管理，由于實驗測試的工程主要的安全隱患是由施工面積限制引起的，立體交叉作業(yè)容易造成安全風(fēng)險與隱患。對此，本文借助相關(guān)軟件，模擬了施工過程中設(shè)備作業(yè)、人工作業(yè)、施工結(jié)構(gòu)中存在的沖突與安全風(fēng)險因素，并將土建、電氣、弱電等專業(yè)構(gòu)建于相同的信息模型，保證各個施工環(huán)節(jié)之間的合理銜接，在時間上減少交叉施工的狀態(tài)；其次，優(yōu)化了管道、結(jié)構(gòu)梁的安裝位置，在空間上使碰撞風(fēng)險達(dá)到最小值，以此達(dá)到建筑施工安全管理的目標(biāo)。具體的實施效果如下。

1）在施工前，通過整合相關(guān)信息建立BIM模型，利用本文所構(gòu)建的模型模擬施工過程，識別施工風(fēng)險因素并對危險區(qū)域進(jìn)行劃分。由于所構(gòu)建的模型可以實現(xiàn)建筑施工的高精度模擬，因此可以精準(zhǔn)識別出施工過程中所存在的風(fēng)險因素，包括高空墜落風(fēng)險、臨邊洞口，從而制定相關(guān)的防護(hù)措施，并對存在危險的區(qū)域進(jìn)行識別與檢查，及時對隱患部位進(jìn)行修改，并提出安全建議。

2）對于臨邊防護(hù)安全的管理，由于在現(xiàn)場作業(yè)中經(jīng)常會出現(xiàn)高空作業(yè)，考慮到周圍環(huán)境屬于人群高密度區(qū)域，對施工現(xiàn)場進(jìn)行了高空臨邊防護(hù)。針對墜落實施的防護(hù)措施包括臨邊位置防護(hù)和施工洞口位置防護(hù)，主要防護(hù)裝置為添加防護(hù)欄，借助BIM技術(shù)構(gòu)建立體模型，對不同施工階段存在的對應(yīng)洞口、臨邊防護(hù)風(fēng)險點進(jìn)行周期性防護(hù)。防護(hù)點的設(shè)置結(jié)果如圖6所示。

圖6 以BIM模型為基礎(chǔ)的防護(hù)點設(shè)置

隨著施工進(jìn)程的推進(jìn)調(diào)整防護(hù)點，結(jié)合BIM技術(shù)尋找出不同施工階段風(fēng)險點，以此為基礎(chǔ)架設(shè)防護(hù)欄，并對其架設(shè)的時間與位置進(jìn)行管理。其中，臨邊洞口的安全防護(hù)模擬效果如圖7所示。

圖7 臨邊洞口的安全防護(hù)模擬效果

通過上述方式盡可能避免了施工方案設(shè)計、施工場地布局的不合理導(dǎo)致人員墜落、物體打擊、機械碰撞等安全隱患，降低安全事故發(fā)生的可能性，進(jìn)而實現(xiàn)建筑施工的安全管理。

3）本文在建筑施工過程中，利用BIM對于施工方案進(jìn)行優(yōu)化，通過碰撞檢測及構(gòu)件施工方案模擬，提前發(fā)現(xiàn)多處碰撞點及施工問題，相關(guān)工作人員及時對這些問題進(jìn)行整合，將所有情況上報相關(guān)單位，以此幫助設(shè)計單位、施工單位與建設(shè)單位優(yōu)化施工方案，減少安全隱患，進(jìn)而達(dá)到安全施工的目標(biāo)。

3 結(jié)語

現(xiàn)階段，建筑行業(yè)對施工技術(shù)提出了更高的要求，也為建筑施工安全管理帶來了新挑戰(zhàn)。新施工技術(shù)、新施工設(shè)備的引進(jìn)，都需要實時調(diào)整施工方案，以保證建筑施工安全性，所以建筑安全管理顯得尤為重要，以此最大程度地提升建筑施工的安全管理效率與水平，為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，本文將BIM技術(shù)應(yīng)用于建筑施工安全管理中，以求提高管理效果，避免安全事故的發(fā)生。通過本文的研究，能夠為提高施工環(huán)境安全性提供新的思路。