建筑工程施工安全管理中BIM技術的應用研究

楊宏偉

（中鐵城建集團第一工程有限公司，山西 太原 030024）

社會的進步和人們生活水平的提高，給建筑物在功能和形態上提出了更高的要求，隨著建筑數量的增多，一些高層、大體積的建筑在城市中逐漸涌現。建筑結構復雜、施工環境不穩定、施工人員技術低等因素給建筑工程施工的安全管理帶來了一定難度，導致安全事故頻發。

工程施工安全管理屬于一種動態的管理，其中涉及施工中的人、物、狀態、環境等管理和控制。施工安全管理主要是企業通過采取安全管理規劃、指導和決策等，確保在生產過程中保持安全的狀態。BIM技術以三維數字技術為基礎，具體包括建設項目的整體規劃、設計、施工、實際運營以及各個環節的建筑結構、成本、質量、進度等，目的是讓信息實現共享，同時構建統一的數據源，確保信息在傳遞過程中的及時性和準確性，從而實現信息的協調管理，防止出現因溝通問題而給企業造成經濟損失。

1 BIM技術概述

BIM也稱作建筑信息模型，主要是針對建筑工程項目中所有數據建立三維信息模型，采用數字化信息技術建立共享平臺，仿真的建筑工程就會在施工前事先得以實施。BIM技術被廣泛應用在建筑行業，主要是因為其不僅具有模擬化、可視化的特點，同時還具有動態化的優點。現代建筑在結構上通常比較復雜，建筑中相關的數據很多，如果不采用先進的科學技術和設備，無法將信息有效地集成，進而給整體規劃、施工和運營帶來影響。另外，在整個工程項目從方案制定到實際運營維護等各個環節，都需要利用BIM技術將信息集成，并傳輸到三維模擬數據庫中，施工單位、設計單位和運營維護單位等都是通過BIM技術建立的共享平臺針對整個建筑工程項目的各個環節采取實時的掌握和監控。由于建設工程施工安全管理的復雜性，在施工安全管理上應用BIM技術，可以給施工管理人員提供有價值的信息和可視化平臺，結合具體施工進行實操模擬，將傳統的安全管理模式優化，讓管理的難度降低，防止人力、物力的大量浪費，提升建設工程效率，保障建設工程項目質量。

2 BIM技術的優勢

2.1 可視化

BIM技術具有可視化特點，可以用來構建建筑信息三維數據模型，并通過可視化手段提高設計方案的水平，提升施工方案的可操性，讓工程建設過程更加科學、合理。與此同時，建筑工程安全管理人員利用BIM技術的可視化，可以隨時掌握建筑施工安全管理中出現的各種問題，做到及時并準確地查找場地內的危險源，提高現場管理人員安全隱患排查能力，讓施工人員的人身安全得到保障。

2.2 協調性

現階段，隨著建筑工程的不斷增多，規模不斷擴大，異形復雜結構逐漸涌現，增加了工程施工難度。同時，建筑工程所涉及的內容較多，屬于綜合性工程，其中包含的學科和專業較多，具有施工周期長、施工技術復雜等特點，這樣就需要進行建筑全生命周期的整合和協調。建筑工程施工管理在各項要求上比較高，需要管理人員掌握每一個階段的安全技術，同時，針對施工中存在的安全風險要提前制定出解決方案，防止出現安全事故。另外，采用BIM技術，可以讓施工中每一個工種的人員都可以進行有效的溝通，從而提高建筑工程施工整體效率，提升項目安全管控能力。

2.3 模擬性

在整個建筑工程施工中每一個施工環節都可以應用BIM技術，目的是進行動態模擬，給管理人員在建筑工程施工過程中遇到的安全隱患和問題提供準確的信息來源。通過分析和模擬數據，讓管理人員在制定應急預案和安全管理方案上有參考的資料，增強方案制定的可操作性和針對性，降低工程施工安全事故發生概率。

3 BIM技術在建筑施工安全管理中的應用

3.1 施工現場平面布置

建筑工程施工不同階段容易受到地形、四周環境和天氣等方面的影響，給施工現場平面布置設計帶來了很大難度，因此在工程建設過程中，施工現場平面規劃需要科學、合理地布置。傳統的平面布置方法是采用CAD軟件畫圖進行現場場地二維平面布置，這樣的二維布置只能對現場進行粗略的布置，無法應對復雜多變的施工現狀，在實際施工中會出現很多問題，如物料的存儲和堆放、臨時設施的搭建會出現反復搬運、倒運等，增加二次搬運費及人工費。而采用BIM技術進行場地的三維動態布置則可以有效解決二維布置帶來的不便，施工現場對應部位應該擺放什么東西、樓層哪個位置需要做防護、外架需要怎么搭設、企業的宣傳應該設置在什么位置等都可以采用BIM技術解決。另外，在外腳手架的搭設前利用BIM技術建立外腳手架模型，可以防止腳手架和結構之間出現沖突；優化消防、空調、安裝工程等各專業設計圖紙，防止出現不必要的管線碰撞；檢驗設計圖紙是否合理，并及時進行設計優化，避免影響施工進度，提升施工質量。

3.2 在施工場地立體規劃

施工場地立體空間要進行合理的規劃和劃分，才能降低安全隱患，給后續的施工管理提供便利，同時提升經濟效益。采用BIM技術可以按照施工方案動態模擬施工過程，提前設計機械行進的路線和施工人員的活動范圍，防止一些不確定因素影響施工。在模擬過程中針對施工場地采取BIM動態布置，可以有效地控制場地空間配置。以三維塔吊安全管理為例，施工現場會布置很多塔吊共同作業，塔吊會由于半徑過大、多塔交叉作業的原因發生碰撞問題，為此，首先要確定塔吊的回轉半徑確定，然后在施工現場利用三維信息模型布置不同型號的塔吊。利用BIM動態模擬技術，可以在施工現場相應的位置提前設置好塔吊的位置，然后將塔吊進行動態旋轉，一方面觀察塔吊的覆蓋范圍符不符合施工要求，另一方面觀察群塔之間會不會發生碰撞，確定出塔吊的詳細位置以及頂升的相互時間順序，最終形成實施性較強的塔吊方案。通過BIM動態模擬技術還可以模擬四周的建筑物和電線之間的安全距離。

3.3 實現4D仿真模擬

隨著建筑行業不斷發展，建筑的數量和規模不斷增加，給建筑施工安全管理增加了難度。要想讓建筑工程有序地開展，監控施工中每一個環節，降低安全隱患，預防安全事故，降低經濟損失，就需要利用BIM技術中4D施工動態模擬技術模擬施工的過程，尤其針對施工中的重點節點，實現多視點的模擬動畫，給施工質量、安全管理提供有效的參考。在模擬建筑結構中采用4D仿真分析技術針對變形狀態和力學性能采取分析，給施工安全奠定基礎。如利用BIM技術的上傳功能可以實現對現場安全隱患的實時監控，并將發現的安全隱患問題傳到BIM模型上，在模型上可以監控隱患是否處于受控狀態，做到心中有數，極大地降低了安全事故的發生概率。還可以通過BIM模型對施工現場的危險區域進行管理，在BIM模型上設置好施工現場的危險區域并結合紅外線的功能，當作業人員闖入危險區域后會自動報警，這樣可以對危險區域進行更有效的管理。另外，結合4D技術、BIM技術針對易產生變形的結構進行分析、監控，及時捕捉危險狀態，并采取有效安全措施，規避安全事故的發生。

3.4 虛擬應急逃生

通過BIM技術，建立建筑物三維實體模型，在施工作業過程中，遇到腳手架垮塌、火災事故、模板支撐體系垮塌等緊急危險狀態時，管理人員可以通過指揮動畫里虛擬人物進行逃生演練。傳統的應急演練都是事先編制預案，按照方案來進行場地準備、人員培訓、開展演練活動，這種模式在演練過程中會出現很多不可預見的危險因素，不利于演練活動的開展。而通過BIM的虛擬應急逃生功能則可以避免這個弊端。利用BIM技術可模擬性的特點，搭建施工現場應急演練的場景、設定疏散人員和設置演練障礙物，即可將應急預案的文字說明轉換成三維動態的模擬方案，方便查找過程演練的不足，以便及時對預案進行調整，使得演練方案更具有實際的操作性。

3.5 立體安全技術交底

傳統的安全技術交底僅僅是通過一紙文書給施工作業人員進行講解，起不到好的教育交底效果。通過BIM技術的三維動態交底則可以有效解決這個問題。以腳手架安全技術交底為例，傳統的腳手架安全技術交底只能通過CAD圖紙標明桿件的間距、尺寸，搭設人員容易出現理解不深、記憶模糊的情況，導致現場落實與交底不一致，埋下安全隱患。通過BIM技術，可以使施工人員立體感受桿件搭設的先后順序、位置、尺寸要求等，效果更明顯。另外，在工程施工前，利用BIM可視化技術提前進行危險源識別、動態施工模擬，做到充分了解施工現場的安全生產情況。在對施工作業人員進行安全技術交底時，可利用BIM可視化技術進行三維動畫交底，并且還可以利用BIM技術制作出安全操作規程的動畫演示，生成二維碼張貼于作業現場，作業人員只需掃碼即可實時觀看正確的操作流程。通過這種方式，一方面使得管理人員工作量減少；另一方面可以提升施工人員安全意識，起到更好的教育效果。

4 結束語

BIM技術屬于信息化管理的一種，在建筑行業建設中得到了廣泛的應用。建筑施工過程中采用BIM技術，在降低安全隱患的同時安全事故的發生率也大大下降，不僅讓管理水平得到提高，同時還使施工效率得到提高，使得成本的管控更合理，有助于推進我國建筑行業的發展。