BIM技術在建筑施工安全中的應用

（重慶建工市政交通工程有限責任公司，重慶 400031）

0 引言

安全作為工程建設施工的核心工作，是任何人不能觸碰的高壓線，是項目順利推進的前提。目前，盡管施工項目的安全管理工作已形成較為周全的管理制度，但事故依舊不斷發生，其造成原因是多方面的：首先，施工現場危險源的客觀存在是事故發生的根源；其次，項目的管理力度不夠增加了事故發生概率；最后，工人的安全意識淡薄是事故發生的直接原因。因此，為提高施工安全，保證項目順利進行，就必須從降低施工安全風險，加強安全管理效率，提升員工安全意識三個方面入手。

隨著網絡信息化的不斷發展，建筑業迎來了第二次技術革命。作為信息化的產物，BIM以其三維可視化信息模型與動態化模擬特征為建筑施工安全管理提供了更為科學的技術、管理與交流方式[1]。目前，許多學者對BIM在施工中的應用作出了探索[2-3]，為BIM在施工中的應用起到一定的指導作用，但對BIM在施工安全上的應用的探索依然不夠完善。重慶鐵路口岸公共物流倉儲結合BIM技術，將BIM技術實踐于施工安全中，在提升項目施工技術，加強安全管理力度與提高安全技術溝通效率方面均起到了顯著效果，保證了項目施工的順利進行，為BIM在施工安全上的應用進行了有益探索。

重慶鐵路口岸公共物流倉儲位于重慶市沙坪壩區土主鎮，項目總建設用地面積約360畝，總建筑面積約22萬㎡，場地南北向長約540m，東西方向長約490m，總工期不超過650日歷天。工程包含建筑樓房13棟、道路工程、廠區排水工程、橋梁工程、園林綠化工程。 其中，1-4#樓，6-9#樓，A、B匝道橋等均屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程。

該工程建設場地大、工期緊、內容繁多。這為現場施工安全管理帶來了挑戰：首先，過大的管理場地要求更為及時、準確的安全信息管理與風險源控制；其次，緊張的工期要求更為安全可靠的施工組織方式；最后，大量的高支模工作需要技術、材料、組織上的合理安排。為此，該工程利用BIM技術，對現場施工安全管理工作實施了一系列應用，并取得了業主、監理、集團等單位的一致認可。

1 BIM在施工安全上的應用

BIM在施工過程中的信息化主要體現在：以三維建筑模型為基礎，結合科學的參數設定，對擬建構筑物的施工過程進行模擬，同時對建設過程中所涉及的各類數據、信息進行統一管理、共享、分析與處理。為項目施工所涉及的技術、質量、安全、造價等各個專業打造統一的信息集成平臺，以提高項目的科學管理水平，提升工程建設效率，降低生產成本[4]。BIM在安全管理上的應用則可歸納為以下幾個方面。

1.1 BIM在安全技術上的應用

安全的保障從根本上需要杜絕客觀危險源的產生，這就需要工程技術人員從方案角度對可能存在的危險源進行處理。從技術上降低安全風險率，保證安全施工，做到萬無一失。結合BIM技術，在高大模板支撐架安全驗算過程中，工程技術人員可從以下幾個角度對施工安全做到保障，優化施工方案。

1.1.1 構件的分類定位與分析

基于BIM三維信息模型，工程技術人員可根據施工規范對不同支撐高度、不同荷載大小對所需要的混凝土構件在三維模型中進行信息的分析與過濾，利用三維模型可視化吃飯需要做專項方案或者專家論證的構件進行準確的判斷與定位，并結合工程實際對架體的搭設參數作出科學的設定。如圖1。

圖1 項目7#樓結構梁分類統計

1.1.2 構件信息統計

安全的力學驗算需要準確的參數信息。利用BIM信息模型，工程技術人員可對工程內所有結構構件的斷面尺寸、支撐高度、材料信息等基本信息作出準確而詳盡的統計，使安全方案內的工程信息全面準確，疏而不漏。以便對構件進行分類驗算，有效降低安全驗算工作量。如表1。

1.1.3 安全計算書快速生成

人工的安全驗算過程，由于涉及的工程參數眾多，安全驗算對象的繁雜，驗算過程不僅效率低下，而且容易產生因人為疏忽而導致計算結果的不完善甚至不準確。也可能因過于保守的參數選取造成成本的浪費。目前，國內包括廣聯達、品茗等企業開發出了成熟的力學安全計算軟件。目前，廣聯達開發了一款BIM模板腳手架設計軟件，該軟件以三維信息模型為基礎，可為不同結構、不同架體、不同地區的安全驗算提供了快捷的技術手段，實現了計算過程的“一鍵化”，極大地提高了架體安全驗算的計算效率。同時，還可快速生成模板及架體材料的快速統計。利用上述特點，安全技術人員可結合安全技術與材料成本，提供最科學的模板支撐架方案。如圖2、圖3。

表1 7#樓結構梁基本參數信息明細表

圖2 安全計算書“一鍵化”生成

圖3 模板材料統計下料單生成

1.1.4 安全方案可行性分析

圖4 項目群塔布置平面圖

三維動態可視化模擬作為BIM的又一大特點，可對工程施工各類方案或者工藝過程進行全程的預模擬。該項目場地內塔吊共計13座，大多塔吊之間存在著碰撞的安全風險，如圖5。項目利用BIM對群塔的施工方案進行動態模擬，通過三維模型可視化對塔吊運作過程中的碰撞可能性進行了參數預警與優化，并制定了科學的應急預案，加強了現場群塔施工的安全保障。同樣，該技術還可用于復雜場地交通流線的預模擬、交叉作業施工組織等，供項目管理層作出最優決策。

1.2 BIM在安全管理上的應用

科學的管理離不開數據的收集、整理、分析和有效的溝通機制。作為三維模型信息集成的產物。近年來，BIM智慧管理平臺[5]逐步進入了工程管理人員的視野。

1.2.1 危險源的辨識與決策

結合工程進度全過程的模擬，工程管理人員可根據建設過程的場地變化，預先對場地內諸如基坑、邊坡、洞口等臨邊區域做好安全防護準備，盡可能地避免高處墜落、坍塌事故、物體打擊、起重傷害等安全事故的發生。同時，工程人員還結合工程實際，通過施工進度的模擬對進度計劃作出科學調整，有效避免建設過程中因交叉作業引起的安全事故。

1.2.2 安全問題的管控

安全的有效管理離不開安全制度與措施的落實，完善安全問題發現、處理、檢查、修正的每一項工作，將安全管理形成閉合環。BIM智慧管理平臺，借助網絡信息化，憑借PC端與手機端的移動管理窗口，為安全管理人員提供了安全數據采集的便利性，隨時隨地完成工程安全數據的采集與整理，有效降低安全數據錄入工作量。同時，通過協同功能將各項工作落實到人，并進行全程跟蹤，有效地監督安全管理落實情況。為安全人員管理工作的評比提供科學的參考依據。

1.2.3 智慧工地安全數據管控

由于意識、認知、管理等原因。在對安全的檢查過程中，安全管理人員難免存在著思維局限，導致難以及時發現危險源。BIM智慧管理平臺借助智能傳感設備的高效數據采集能力，將安全信息快速地分析處理。通過手機APP、微信平臺、短信等方式及時通知安全管理人員，起到危險源的預警功能，提高危險監控效率，降低危險事故發生率。

1.3 BIM在安全教育上的應用

如今，絕大部分的工程安全技術交底工作依然停留在文字層面，該交底方式對整體文化素質與安全意識較低的工人起到的效果是不足的。BIM三維信息模型通過多方位的技術手段[6]使交底方式起到了本質的改變。

1.3.1 VR設備的安全教育體驗

施工企業通過BIM三維模型的全過程仿真，借助VR智能設備對常見的高處墜落、坍塌事故、物體打擊、起重傷害、機具傷害以及觸電事故等進行事故全程模擬體驗。一方面，能使工人們體驗到事故發生全過程，切實地感受到安全事故的危害，從內心對危險產生警戒意識，提升安全操作意識；另一方面，能使經驗不足的工人加強對實際操作流程的認識，避免違規作業的現象，如圖5。

圖5 項目VR安全教育體驗

1.3.2 三維安全技術交底。

施工工藝流程的錯誤不僅會降低工程質量，還會增加事故的發生率。基于BIM的三維安全交底技術，首先利用三維模型對火災應急演練、防洪應急救援等安全內容進行動態化視頻展示，提高工人對每一個操作環節的認識水平，再配合文字與影像資料與對應三維模型掛接進行說明，不僅能最大限度地提高安全技術交底工作的效率，還能提升安全技術交底的質量，使傳統的“走過場”在施工現場落地實施。

1.3.3 便捷式二維碼安全教育宣傳

傳統的施工安全技術交底資料往往僅起到“走形式”的作用，交底會后塵封于資料檔案室，難以持續地對工人進行教育。利用BIM三維模型的信息化，將安全技術交底資料與模型相關聯，項目可通過互聯網的形式將其做成二維碼，并張貼于施工現場對應區域。讓工人能隨時查看交底內容，實現持續的安全技術交底。

2 總結

綜上，BIM信息模型技術的發展為建筑施工安全帶來了巨大的影響。BIM技術不僅可以提高建筑施工技術的工作效率，還能增強對施工現場危險源的預測、管理與監控，更能避開傳統安全交底的形式主義，真切生動地對現場工人進行安全教育與學習，提升現場施工安全管理效率，有效降低事故率。

參考文獻：

[1]孫璐.BIM引領工程建設行業變革之路[J].中國建設信息，2013（18）：32-35.

[2]蔣平江，楊凱，曾紹武，等.BIM技術在金沙江雙線特大橋施工中的應用研究[J].鐵道標準設計，2018（8）：1-8.

[3]張為和.基于BIM的夜郎河雙線特大橋施工應用方案研究[J].鐵道標準設計，2015（3）：82-86.

[4]徐尚奎，譚月仁，蔣凡.BIM技術在鐵路客站質量安全控制方面的應用[J].鐵路技術創新，2014（5）：28-30.

[5]朱曉東.基于BIM的建筑工程施工安全管理研究[J].科技風，2015（8）：50-51.

[6]楊立煒.BIM技術在建筑工程中的應用[J].山西建筑，2016（27）：235-237.