淺談BIM技術在項目安全管理工作中的應用

王世全（中國建筑土木建設有限公司，北京 100068）

1 引言

自BIM技術傳入中國以來，給建筑行業帶來了巨大的改革，同時在一定程度上引領著建筑業信息化管理走向更高層次的發展。

我公司在上級單位的大力指導下，自2012年開始推廣BIM技術，在項目管理方面的應用取得了較多成效。本文有針對性地對項目安全管理方面BIM技術的實踐應用和分析思考進行闡述和總結，供同行交流借鑒。

2 BIM技術特點簡述

BIM（ Building Information Modeling）即建筑信息化模型，通過對施工對象全過程的綜合信息進行描述集合形成的四維立體效果，包括施工對象所涉及空間內各種元素的數量、規格、位置及其相互沖突關系等等。

BIM模型具有3D直觀可視效果、隨施工進度而進行超前4D虛擬施工和動態漫游、根據變更洽商而隨時進行信息修改、各專業間進行空間立體沖突碰撞檢測、可進行工程量統計等自身優勢特點。

3 BIM技術在項目安全管理方面的應用與思考

3.1 主體建模與重大危險源辨識。

開工前，根據工程圖紙信息，進行主體模型建立，主要包括建筑模型、結構模型、機電模型三個部分，即可綜合關聯審視，也可單獨體系查看。

在建模階段期間，對于符合標準的四口、五臨邊、高支模、大跨度、深基坑等重大安全危險源因素進行分類甄別，水平洞口可以自動識別，按照一般和重大兩種情況分別以警示色圖標顯示，并提醒在周圍增設臨時維護，建模后進行信息提成，再制定有針對性的措施方案。

同時，在工程變更時第一時間進行信息更新，并對更新后的模型進行對比，可辨識新增加危險源，進行相應的應對處理。

3.2 安全防護安裝模擬與3D漫游。

安全防護工作隨著施工階段的進展和工序的插入而變化，應以動態的思路進行全過程監管，方有成效。分公司推行安全防護標準化已經取得了一定的經驗，將標準化防護圖冊要求，結合分公司所采用的防護形式和材料等要求，將有針對性的防護方案信息輸入建立構件族，即可形成安全防護專業模型。

同時，對該安全防護模型除了可以提取可視圖片外，可形成更為直觀形象的3D漫游動畫，可用于安全方案編制、技術交底和培訓教育等，更有利于對防護監管和查缺補漏。

3.3 現場平面管理

由于當前開發商對審批用地采取零浪費、最大化極限使用的情況，尤其是群體工程，基坑上口邊線重合紅線的情況極為普遍，現場平面可利用空間極其狹小，加工場地無法搭建、材料無法運輸等等致使在傳統項目管理方法下，現場施工難度大、生產效率極低，且工序穿插施工多帶來的各項安全隱患危險源等級高。

經對現場平面布置現場條件分析，包括平面尺寸、地形、周邊管道、周邊建筑物（距離和高度）、四周道路、高壓線分布等，對平面使用功能進行參數設置和初步規劃，包括道路、材料加工場地、材料原材和半成品分類堆放、料具堆放、機械布置（尤其是塔吊、電梯和地泵）、臨水臨電、出入口等等，通過BIM技術進行4D施工模擬和碰撞，尤其是各種機械活動范圍與周邊建筑物和構筑物的碰撞、各種場地的規模和動態規劃、道路通行可行性和消防要求、臨建房屋布置等方面可能發生安全隱患的可能性辨別，根據各種碰撞和沖突可能造成的事故發生機率、事故嚴重程度，結合項目使用需求和動態調整規劃，按照各專業工序的作業對場地空間、設施、機械和人員的需求及碰撞，調整平面布置和組織部署，進一步優化平面布置方案和加強過程動態管理協調，達到最佳空間立體可視化規劃，最大可能地提高場地利用率、降低安全隱患發生。

3.4 專項方案編制和優化

（1）對專項方案中關鍵節點和關鍵工序，尤其是難以用文字敘述或CAD圖展示的，可以通過BIM模型三維展示，更直觀更形象。

（2）可通過虛擬施工進行模擬檢驗安全專項方案編制的實用性，對其方案實施過程中的不可見安全隱患盡可能地提前暴露、提前處理。

（3）塔吊安裝、起重吊裝、機械開挖等涉及到機械安裝、拆除和使用專項方案中， 不僅可以對其運行過程中某一時點對空間占有（工作運轉覆蓋半徑、危險區域等）及現場相關人員、機械、物體的相對和絕對關系進行關聯展示，更可以將其整個運行作業的全部空間邊界占有和碰撞相關進行展示并形成報告，有利于對過程中不安全因素和隱患進行排查、辨識，更有利于對方案的優化和調整。

3.5 三維可視化安全技術交底

BIM技術的應用，可以對安全技術交底帶來方式方法上的變化，可以通過3D模型提取圖片、3D動態漫游、虛擬施工動畫方式進行交底，更為直觀、可懂、可操作的交底方式完全顛覆了原有的書面文字外加CAD圖片的方式，讓工人輕而易懂地了解到安全操作過程和注意事項，增加安全防范意識，交底效果更加明顯。

3.6 安全防護用品采購計量和復核

除了對工程本身工程量進行計取外，通過對各種安全防護用品的標準組建立后，在模型中按照方案要求輸入相關信息，最后通過報告形成對其用量統計，并可以根據實際施工進度進行采購總量的校核和調整。

我們嘗試進行對安全防護用品中的防護欄桿、安全網、外防護腳手架（鋼管、扣件、完全網等）采購量進行計量統計后，與實際人工計提采購計劃相差不大。采購量的準確性與方案的選擇、自建族的建立、現場的實際操作和軟件本身規范的兼容性等都有著關聯，我們建議對安全防護用品采購量以復核應用為主。

3.7 關于安全區域界定和現場安全引導的思考

筆者按照在國外施工項目經驗，認為目前國內項目在現場安全區域分等級界定及其區域引導不是很完善，國內現場除了安全管理規章制度、平面布置圖及簡單的通道疏散標識外，并沒有其它真正意義的引導。

尤其是對于綜合素質不是很高、安全意識相對不強的農民工而言， “放下鋤頭、摸起磚頭”雖說只是一個動作的轉變，但隨之帶來的除了其施工本身標準對其操作和目標要求發生變化外，其周邊的空間條件和操作的過程中安全因素發生了根本性的變化，就要求其對各種因素充分辨識并具備安全防護、環境識別、應急處理的能力。因此項目部對進場人員在安全區域識別和安全引導方面的工作顯得至關重要。

前面簡單闡述了通過模型建立對危險源辨識、安全防護模擬和漫游、方案虛擬施工、現場平面管理等內容，筆者認為建立在上述工作基礎上的安全區域識別和引導，應按照施工的不同階段分為整個施工平面和樓層兩部分分不同級別或以危險源類別給以區分渲染，主要包括現場平面安全通道、施工道路、出入口、三區分離、塔吊運轉覆蓋半徑、基坑臨邊和監測警戒、材料堆場、加工廠區、樓層疏散通道和 “四口五臨邊”、樓層高處墜落覆蓋半徑等等。

通過渲染后形成安全區域界定和引導模型，以三維圖片和動畫漫游的形式，列入人員進場教育內容以視頻形式進行教育，其效果更加直觀、形象。

3.8 關于應急預案虛擬演練的思考

BIM 4D虛擬施工，即將施工現場條件環境，匹配施工進度、組織部署和各種資源配置，通過動態模型形成可視化的施工管理管理展示，實現項目各相關方參與的虛擬建造。當然，通過虛擬建造，可以發現在合同交付物實現過程中的各種問題，包括設計本身問題、施工方法、組織部署和方案等，從而在達到對建造過程提前模擬視覺效果外，更有利于對各種問題的提前消化和優化。

以往應急預案演練通常采用桌面演練和實戰演練兩種，前者人為因素或者說理論性過強但不宜發現問題，后者耗時耗力耗資源，而通過介于兩者之間的BIM虛擬演練，更能發現問題，也有利于節約成本。

舉例說明，模擬樓層緊急火災事故演練，通過預設各種參數，動態模擬施工中產生著火，根據著火點設置和消防工具、疏散通道分布，充分分析可利用時間和周邊空間情況及因素，對滅火、通道疏散及周邊采取臨時的設施、人員導流措施、緊急車輛路徑與停放地點等等進行詳細描述，可以實現應急預案的可視模擬演練和糾偏總結。

3.9 關于安全事故模擬視覺體驗和虛擬案例還原分析的思考

目前國內個別項目在現場設置了安全事故體驗區，但是其項目大多以墜物打擊、高空墜落（洞口臨邊、腳手架跳板不滿鋪場景）等為主，涉及項目相對較少、形式相對單一且投入費用較大，多用于創優創獎項目。

筆者一直在思考如何利用BIM技術模擬安全事故，通過三維模型的生動形象演示，讓工人意識到安全事故的嚴重性，更重要的是如何針對此事故進行有效的“還原”和分析，讓工人意識問題的根本所在，才能提高其安全防范意識和具備應急處理能力，從而杜絕事故隱患的發生，這是一個綜合性技術層面的問題值得探索和研究。

4 結束語

通過應用BIM 技術，獲取工程本身和項目管理信息，實施4D 建筑施工信息模型的新應用，實現施工場地、資源、施工進度和組織部署的可視化集成模擬、沖突碰撞分析和動態管理等，可以達到事前預防、事中監控和事后處理全過程素的監管，不但進一步提高了安全監管工作的效率和溝通效果，更能進一步提高工人對現場安全風險辨識和自我防護的意識、進一步增強工人對安全管理要求的理解程度和應急處理的能力，從而總體上降低了安全事故的發生率、減少不必要的人員傷亡和財產損失。BIM 技術在項目管理工作方面的應用，值得行業內人士不斷研究、不斷應用、不斷總結，才能不斷促進項目管理水平的進步。

[1]高永剛,李光金，基于BIM可視化技術在杭州東站中的應用.土木建筑工程信息技術，2010

[2]蘇駿,葉紅華，基于BIM的設計可視化技術在世博會德國館中的應用.土木建筑工程信息技術，2009

[3]劉娟花,李艷妮，基于BIM的虛擬施工技術應用探究.電腦知識與技術，2011