基于BIM技術的施工安全信息化管理應用研究

劉 芳，彭 來，梁承龍，李博勤

（廣西交通職業技術學院，廣西 南寧 530007）

0 引言

據統計，2017年全國共發生房屋市政工程生產安全事故692起、死亡807人，與2016年相比，生產安全事故增加58起、死亡人數增加72人［1］。安全事故頻繁發生，死亡人數居高不下，安全生產形勢仍然十分嚴峻，如圖1所示。如何通過有效的技術措施和管理手段降低工程施工階段安全事故的發生、減少死亡人數是目前建筑施工企業安全生產過程中面臨的重大問題，也是影響國民經濟可持續發展和社會和諧穩定的重要因素。

BIM（Building Information Modeling建筑信息模型，簡稱BIM）技術的出現為建筑產業信息化提供了強有力的支持，憑借著可視化、協調性、模擬性、優化性以及其具有全面的數據信息得到眾多設計師、工程師、學者的青睞［2］，為實現建筑全生命

圖1 2015—2017年房屋市政工程生產安全事故導致死亡人數對比情況圖

周期管理奠定了基礎，也讓我們看到了安全管理變革的曙光，如圖2所示。本文提出基于BIM技術施工安全信息化管理應用研究，結合安全檢查標準，基于BIM二次開發對施工現場展示類危險源進行控制管理，優化場地布置，組織三維技術交底，開展安全教育培訓，并應用其研究成果，具有良好的推廣價值和應用前景。

圖2 基于BIM技術建筑全生命周期管理示意圖

1 工程施工安全管理現狀分析

傳統的施工現場由于經常性的露天作業、高處作業及環境惡劣、施工難度大、施工人員安全意識淡薄、安全檢查浮于形式、安全防護不到位等原因導致安全事故頻繁發生。具體發生事故類型主要表現如圖3所示，其中高處墜落、物體打擊、起重傷害已占到事故總數的75%，施工安全形勢十分嚴峻。安全事故的發生離不開危險源，危險源是導致安全事故的根本原因，掌握各類危險源的性質、觸發因素、存在條件等，對避免和乃至杜絕安全事故的發生有著重要意義，然而傳統的安全管理模式主要依據《建筑施工安全檢查標準》對現場進行危險源的識別及防護，不夠清晰直觀，且二維的設計圖紙復雜，加上安全管理人員的經驗和水平參差不齊以及施工現場復雜多變，給安全管理工作帶來一定影響［3］。總而言之，人的不安全行為，物的不安全狀態，環境的復雜多變，都會產生各種不安全因素。采取全新的技術手段和管理方式，控制人的行為、物的狀態以及環境的影響對指導安全生產具有促進作用。

圖3 2017年房屋市政工程生產安全事故類型示意圖

2 基于BIM施工安全信息化管理應用流程（如圖4所示）

圖4 基于BIM施工安全信息化管理應用流程圖

3 基于BIM施工安全信息化管理應用

3.1 基于Revit安全管理模塊二次開發

在實際施工現場中經常存在因未設置安全標識或者安全標識不明顯而導致發生安全事故的情況。所以施工現場要加強安全標識的管理。危險物品，如氧氣瓶、乙炔等易燃易爆易揮發的危險化學品是施工常見的危險源。秉承“預防為主，防消結合”的原則，應當做到危險物品存放安置有標準、拿取有記錄，這樣有助于降低危險，減少安全事故的發生。施工現場作業離不開大型機械設備，使用過程中也存在各種安全隱患，如操作員操作不當，機械維護保養不及時，交叉作業協調不充分等均可能導致安全事故的發生。

基于Revit軟件進行自主研發，創建安全管理模塊，如圖5所示。通過安全信息的添加，如表1所示，創建安全監管模型，不僅可實現三維可視化，同時可利用警示牌管理、危險源信息匯總對上述展示類危險源進行信息統計，實現對施工現場安全標識、危險物品、大型機械三種展示類施工危險源進行信息化管理。

圖5 基于Revit平臺安全管理模塊示例圖

表1 危險源參數信息表

3.2 場地布置優化

施工現場復雜多變，人流較多，大型機械進場頻繁，同時還受周邊建筑和設施的限制，給施工安全生產造成巨大隱患。利用BIM技術，通過可視化、模擬性、優化型等特性對場地設施、機械、臨時建筑和人員進行調整和布局，優化場地布置，加強過程動態管理協調［4］。通過Navisworks軟件（BIM施工模擬分析軟件，可完全承接Revit數據）漫游模擬掌握施工道路規劃情況，對于消防通道，通過運用與其他車道不同的顏色以示區分，嚴禁任何占用消防通道的行為；通過保存視點方式，模擬大型機械進場順序，減少因機械與周邊環境的碰撞；通過動畫模擬展示塔吊、汽車吊運行情況，查看是否存在交叉部分，避免調運過程中產生碰撞。與此同時，對于加工棚的安置、材料的堆放、臨邊洞口周圍的防護欄的布置，都可以借助BIM技術進行預先展示，優化布置方案，避免加工棚搭建的不合理，減少材料的二次搬運，避免防護欄的遺漏和安裝的不合理，從而降低施工成本和施工安全風險。

3.3 三維技術交底

傳統的技術交底是項目部的管理人員和施工現場一線的作業人員一起通過二維圖紙、施工組織以及專項方案，并以口頭描述的方式傳達技術質量要求、施工方法和措施等。這樣的交底方式存在較大弊端，不夠直觀、清晰，作業人員理解時存在較大困難，容易出現理解錯誤，極易造成施工質量問題和安全隱患，對工程安全極為不利。運用BIM技術對復雜節點進行展示，將施工工藝以動畫的形式展現給施工人員觀看，清晰、直觀，更容易理解。利用“BIM＋VR”增強現實技術實現施工現場的三維技術交底，將虛擬建造的模型與實際施工環境進行疊加，有利于施工指導和質量檢查。利用Navisworks軟件將3D模型與時間軸相互關聯，構成4D進度模擬，將施工的每個階段，每個工序的危險構件、危險部位等危險源以亮色顯示出來，讓施工人員查看模型，對應施工現場實際情況，提高警覺性，積極整改各種安全隱患，以減少安全事故的發生。

3.4 安全教育培訓

安全教育培訓是施工作業前必不可缺少的一項重要環節，使施工作業人員意識到安全生產是工作的第一要務，避免不安全行為導致安全事故的發生。傳統的安全教育培訓往往設置安全體驗區，多以高處墜落、物體打擊等場景進行培訓，內容形式過于單一，不夠生動和全面，且極易造成安全管理成本增加［5］。利用“BIM＋VR”技術實現虛擬施工，創造身臨其境的虛擬空間，通過預先設定的各種交互情境，施工人員在虛擬空間中任意操作，再以傳感器將信息傳遞到人的視覺、聽覺、觸覺，各種感官均受到刺激，使施工人員印象深刻，從而達到培訓效果。利用Navisworks進行施工現場突發事件的應急救援模擬，以視頻動畫的方式展現出來，無論施工作業人員的知識背景、工程經驗以及技術水平如何，都可以收到很好的效果，便于施工作業人員理解，使人印象深刻。

3.5 安全檢查

基于BIM技術可實現對“安全防護”“安全設施”“安全教育培訓”“應急救援預案”等內容進行安全檢查。利用BIM技術的三維可視化、優化性等特點，創建安全監管模型，快速識別危險源，并以不同顏色劃分危險等級，制定應對方案，減少安全隱患，為后期信息化管理提供準確數據；通過漫游模擬掌握施工現場臨邊洞口的防護情況及安全標識的張貼情況；基于BIM模型的應急救援模擬，形象易于理解，反映的信息更加全面，給業主和施工人員留下了深刻印象，達到安全教育培訓效果，結合應急預案的編制，兩者相互配合，相互促進，從而保證施工安全有序進行，降低安全事故的發生機率。

4 案例分析

4.1 工程概況

本工程為柳州市某公共租賃房項目，整個小區共有9幢住宅樓，本案例主要以8＃樓作為其應用研究對象。8＃樓地下室1層，地上18層，建筑總高度52.20m；建 筑 基 底 面 積1 127.27m2，總 建 筑 面 積20 474.6m2。建筑工程等級：二級；建筑結構形式：框架剪力墻結構；建筑結構類別：丙類；抗震設防烈度：6度；設計使用年限：50年。

4.2 應用情況

通過自主開發基于Revit軟件的安全管理平臺，對施工現場安全標示、危險物品、大型機械等危險源進行實時監控管理；利用Revit軟件創建施工場地布置模型進行合理規劃布局，杜絕占用消防和應急道路事件的發生；通過BIM安全監管模型的可視化等特性對臨邊洞口等展示類危險源進行視窗管理；同時借助Navisworks軟件進行施工現場突發事件的應急救援模擬，模擬施工人員高空墜物砸傷的應急救援場景，生動形象，易于理解。對現場作業人員進行安全教育培訓，得到一致認可，如圖6所示。

5 結語

本文通過分析工程施工安全管理現狀，提出基于BIM技術的安全信息化管理應用研究，結合具體的工程實例應用其研究成果，結果表明具有良好的應用效果，其應用價值可以概括為：

（1）BIM安全監管模型信息全面且相互關聯，可為后期的信息化管理提供準確數據。

圖6 BIM技術施工安全信息化管理應用情況圖

（2）自主開發基于Revit軟件的安全管理模塊，能初步實現對施工現場安全標識、危險物品、大型機械等施工危險源的安全管理。信息數據易于統計，可為施工現場危險源的安全管理提供新的技術手段和管理思路。

（3）利用BIM技術的三維可視化、優化性、模擬性等特點對施工現場進行優化布置，優化專項施工方案，配合新一代計算機影像技術“AR”和“VR”進行三維技術交底，對降低施工安全隱患具有重要指導意義，能促進施工安全信息化管理水平的提升，提高工作效率。

綜上所述，大力推廣BIM技術在施工安全中的應用，控制現場施工安全，加強安全教育培訓，提升安全意識，對減少人員傷亡和經濟損失具有重大意義。