BIM技術在建筑施工安全管理中的應用研究

胡貫華

摘要：BIM技術應用到建筑施工安全管理工作中，有助于提高安全管理的水平，BIM技術在建筑施工安全管理中有著極高的優勢，主要為建筑安全管理提供信息化、數字化的手段，BIM技術可以全面監督建筑施工過程中安全管理的手段，確保建筑項目處于安全的施工狀態，規避建筑工程中的風險。BIM技術在建筑安全管理中有著一定的實踐價值，本文主要探討BIM技術在建筑施工安全管理中的應用。

關鍵詞：BIM技術;建筑施工;安全管理

一、前言

我國建筑行業的發展，建筑工程朝向多樣化的方向進步，建筑工程的規模越來越大，增加了建筑施工現場的復雜性，同時增加了施工風險的發生機率。建筑施工中為了提高安全管理的水平，在安全管理方面引入BIM技術，通過對建造施工環境的模擬，及時發現建筑施工中潛在的安全風險，進而制定安全管理的方案。BIM技術優化了施工安全管理的流程，降低建筑施工的風險，進一步保障建筑工程項目施工的順利進行。

二、建筑施工安全管理中對BIM技術的需求

建筑工程項目多具有復雜性、唯一性等的特征，建筑安全管理要以工程的實際情況為主，這樣才能發揮安全管理的作用，最大程度規避安全風險。建筑施工過程中，涉及的安全管理工作較多，如人員安全、進度安全、操作安全等，BIM技術作為提高建筑施工安全管理的水平的技術手段之一，通過BIM技術的可視化手段，模擬建筑施工的全過程，可及時根據不同的突發情況對建筑工程進行模型上的調整。排除環境、人員等因素對工程項目的影響，由此說明建筑施工安全管理對BIM技術有著一定的需求[1]。BIM技術優化建筑施工安全管理的方法，提供安全管理的參考方案，體現BIM技術在建筑安全管理中的實踐價值。

三、BIM技術在建筑施工安全管理中的優勢

BIM技術在建筑施工過程中可以按照安全管理的要求組織模擬工作，建筑安全管理具有信息化的要求，而BIM技術可為此提供信息化的管理途徑，同時BIM技術的動態化、可視化優勢均可保證建筑安全管理的有效性，在很大程度上保證建筑安全管理的效率及各項安全管理工作的質量。

BIM技術優化了建筑施工安全的信息，以模型為載體，通過BIM技術實現信息共享，每個關聯模塊中的信息可互聯互通，很好的規避工程信息錯誤或者信息不規范的問題[2]，BIM技術做到了信息與技術的安全性，BIM技術中提供了安全管理信息具有完整性的優勢，其包含文字信息、圖形信息，尤其是3D模型信息，更是滿足了安全管理的需求。

最后是BIM技術的模擬優勢，BIM技術根據建筑安全管理中設定的條件提供模型，既可以構建完整的建筑模型，又可以構建分項的建筑模型，判斷出建筑工程中的風險。BIM技術以建筑實際情況組織模擬工作，集成了建筑工程中的資源、信息，有助于判斷風險，完善建筑安全管理的過程。

四、BIM技術在建筑安全管理中的應用表現

例舉BIM技術在建筑安全管理中的應用表現，從以下幾個方面進行分析，具體如下。

（一）識別危險源

建筑施工項目中的危險源比較多，比如用電危險、高空作業危險等，這些危險會在建筑施工中誘發經濟損失和人員傷亡，BIM技術在建筑安全管理中可以識別危險源，模擬建筑施工的過程，在仿真的條件下發現建筑項目中潛在的危險源。例如，BIM技術對建筑深基坑開挖的過程的模擬，傳統的深基坑開挖工程更多的是在現場施工過程中即將發生或者已經發生危險之后，才能辨別危險源，預防、應急的時間不充足。利用BIM技術可將書面性方案通過三維的方式仿真模擬。提前發現危險源。以某高層建筑深基坑施工作業為例。通過構建深基坑模型，復核施工各項技術是否安全，在檢查土方開挖施工仿真模擬時，發現高層建筑施工中并未組織基坑周圍的清理工作，基坑周邊仍有幾輛自卸汽車工作，經過模型附帶的屬性參數檢測發現，這幾輛自卸汽車產生的壓力會破壞深基坑開挖后的邊坡結構，有邊坡坍塌的風險，及時根據BIM模型調整了施工方案，要求現場必須清理周圍環境，排除該類危險源。BIM模型比傳統的施工方案具有更直觀性的優勢。從何及時識別危險源，以便在工程施工之前組織安全管理措施，全面分析潛在的危險源，并且給出安全管理的建議，具有控制風險的作用，避免產生安全風險。

（二）規劃危險區域

通過BIM技術構建建筑工程虛擬模型，施工人員直接在模型中規劃出危險區域，進而準確標注出危險區域的位置，并根據危險區域的情況制定出安全管理方案[3]。BIM技術按照危險等級劃分區域，在圖紙上用不同的顏色標注出不同的危險區域，提醒施工人員危險區域的位置。BIM技術規劃危險區域可以提高建筑安全管理的水平，構建全面的預警機制，促進建筑項目施工的順利實施。

（三）參與安全管理

BIM技術可以在建筑施工階段直接參與安全管理工作，有效控制安全管理工作的應用，提高建筑施工現場安全作業的水平[4]。BIM技術可直觀的反饋建筑施工現場的狀況，收集建筑施工過程中的數據信息，施工人員實時對比BIM技術中的數據與建筑施工現場的數據，以便發現建筑施工中的安全風險，進而圍繞安全風險構建出風險模型，從風險模型中總結安全預防措施，以此來消除建筑實際施工中的風險。

（四）預防施工沖突

建筑施工現場經常會出現一些工程沖突，比如環境與工程沖突，結構與數據沖突等，BIM技術可以模擬這些沖突，規范信息配置，解決工程中的沖突問題，預防施工時出現沖突問題，由此做到安全施工[5]。BIM技術提供了空間仿真的模型，第一時間掌握各類沖突的信息，并且把各項信息規劃到合理的范圍以內，提高建筑施工的效率，合理規劃施工資源，避免施工現場的沖突問題。

五、建筑安全管理中BIM技術應用案例分析

本文以案例分析的方式分析BIM技術在建筑安全管理中的應用，該項目為高層住宅建筑樓群，工程分為A、B兩個單元，A單元建筑有34棟，共28層，B單元建筑46棟，共30層，建筑總占地面積53156 m2，地下室空間3層，該案例周圍臨近高鐵站，對安全性有著極高的要求，該案例中采用了BIM技術對建筑安全管理進行控制，以此來實現建筑工程的安全施工。

（一）BIM構建安全管理模式

為了避免安全事故的發生，傳統的管理方式很難實現及時掌握現場情況，因此，必須要有一個高效、高科技的集成管理模式對施工進行全面的、系統的、現代化的管理，這就是BIM最核心的安全管理模式[6]。根據BIM建筑的信息模式，可以通過可視化的技術，為建設信息提供基礎，使管理的方式更加信息化、自動化、科學化、標準化。為了提高建筑的工作效率，大大降低施工安全隱患。

（二）BIM保證臨時設施安全

臨時施工的布置會直接影響到工程施工的安全、質量和生產效率。臨時設施在建筑施工現場起到主要作用，比如案例外圍需搭建具有警示作用的臨時設施，如下圖1所示，還需在外墻涂刷時使用腳手架，這樣就要使用BIM建模，提供臨時設施的三維結構，確保臨時設施在該建筑中的安全性[7]。本文就該案例中的臨時安全警示設施為例，分析BIM技術的應用，建筑設計方案中規定了警示圍護的位置，并給出了警示圍護需要的欄桿，采用BIM技術模擬施工現場的環境，明確警示圍欄的使用位置和使用數量，經過BIM模擬之后，警示圍欄東南角位置調整了一下，原本設計的是直接圈起來，實際東南角位置有停放土方的區域，需要向外擴充警示圍欄，把土方位置圈起來，這樣避免土方存放出現問題，BIM模擬施工現場的環境，規范好警示圍欄的具體位置，比原本方案設計中節約了9%的圍欄材料。

（三）BIM參與現場勘查工作

對施工現場的整體規劃、現場的進場位置、材料區的位置、起重機機器的位置以及危險區域的問題進行探討與研究，確保建筑構件是在起重機械的安全范圍內使用的。BIM利用三維模型以及可視化的施工過程，規劃吊裝的路徑、危險區域、車輛的進出情況等[8]。施工現場的虛擬模型可以直觀的、便捷的協助管理與現場分析，找出存在的漏洞，制止施工現場存在的任何安全隱患。BIM有利于提高施工的效率，減少傳統施工工藝中產生的漏洞或問題，及時制止所產生的風險，提高施工現場的生產率與安全性。建筑安全管理中塔吊管理是一項非常重要的工作，塔吊布置是否合理直接影響施工的進度與安全，該案例中塔吊的布置如下圖2所示，塔吊的布置主要考慮覆蓋的面積、安裝的條件以及拆除的方法。BIM參與塔吊現場勘查工作時給出了布置意見。塔吊是一節一節升高的，在上升的過程中是沒有對建筑物進行限制的，在拆除的過程中，塔吊會被懸臂、配重、道路等一些因素影響，進而產生風險。在這些因素中，建設項目不可能完全的考慮周全，通過BIM、將塔吊按照建筑的空間關系與進行布置與論證，會極大地提高布置的合理性。BIM通過鏈接的其他模型，比如施工的道路，臨時的加工場地，原材料的堆放地等等，運用此項技術，會使施工的布置圖立體化，再根據不同的方案進行布置，效果更加直觀，修改可以更加迅速，可以極大減少對施工總平面圖龐大的修改工作。

（四）構建3D模擬平臺

BIM為該建筑工程案例構建了3D模擬平臺，用于掌握建筑工程的實況，進而落實安全管理措施的應用。該案例中不同職能的工作人員在3D模擬平臺中了解了自身范圍內的工作內容，在此基礎上制定安全管理措施，規范現場資源配置的應用[9]。例如，該案例鋪設電氣線路時，為了提高施工的安全水平，避免電氣線路施工時有觸電、誤動的情況，項目組利用3D模擬平臺模擬出電氣線路的敷設環境，發現電氣線路敷設中的難點和要點，利用3D模擬平臺的預見性去評估安全管理措施是否能夠解決電氣敷設線路中的問題，適當的改進了電氣線路敷設的方法，該3D模擬平臺中就發現了電氣線路中某處開關錯接的問題，因為圖紙不清楚，致使開關零線和火線的連接位置模糊，圖紙中標注的零線與火線正好相反，所以BIM技術構建的3D模擬平臺中就可以發現開關線路錯接的問題，進而解決了這項問題，3D模擬平臺中改進了線路設計，不會在實際施工中引起安全問題，保護了現場線路及施工人員。

（五）模擬安全管理全過程

安全管理是建筑項目中的重點工作，BIM技術可以模擬建筑項目安全管理的全過程，清楚地了解到該建筑項目安全管理的流程，優化安全管理措施的應用。該案例中BIM技術模擬安全管理全過程時可以做到事前預防，識別建筑施工中的風險，以便在施工前預防安全風險。例如，該建筑項目中現場成立了安全管理小組，A單元施工現場有5組安全管理小組，B單元施工現場有6組安全管理小組，BIM模擬了安全管理全過程之后，發現A單元基礎施工時有風險，A單元基礎施工時原本分配的安全小組成員不能全面深入到工程現場，基礎施工中的底板項目上缺少安全管理人員，如果現場減少其他施工項目的安全管理人員派去底板項目中，就會引發更大的安全問題，比如現場勘查無人審核、施工數據無人監督等，必須增加安全管理人員的數量才能滿足安全管理的需求，BIM模擬的過程中給出了安全管理方案，A單元需增設1組安全小組，組內安排6人即可，施工方案中又調整了安全管理方式，重新增加了一個安全小組，用于底板施工的安全管理。

（六）建立可視化施工空間

可視化施工空間是建筑安全管理中對BIM技術應用最為關鍵的部分，BIM技術模擬建筑施工的進度，從可視化的條件下分析建筑中安全管理的應用[10]。例如，該案例A單元某棟樓房施工時支撐了塔吊，為了保障塔吊在施工過程中的安全性，采用BIM技術構建了可視化空間，如下圖3，評估塔吊在建筑工程中的應用效果，避免有塔吊相撞的情況。可視化空間在該案例中具有動態化的安全管理特征，可以評估施工方案的安全性，避免發生安全事故。

六、BIM技術在建筑安全管理中的幾點問題

BIM技術在建筑施工的安全管理工作中也存在著幾點問題，例舉這些問題對建筑安全管理的影響。

（一）缺乏重視度

BIM技術起初應用到建筑施工項目上，比較偏重建筑施工的技術，輕視BIM技術在建筑安全管理方面的應用，也就說明BIM技術在建筑安全管理中缺乏重視度。

（二）操作能力低

BIM技術在很多建筑工程上操作能力低，主要是因為建筑工程安全管理上偏重于傳統的方法，也就是事后處理，不具備事前處理的意識，所以就會引起BIM技術操作能力低的問題。

（三）人員技能不專業

建筑工程中采用BIM技術時未匹配專業的人員，建筑工程安全管理中配置的操作人員技能不專業，這時就會影響BIM技術的應用效果，無法確保BIM技術的專業性。BIM技術人員技能不專業的影響比較大，其可降低建筑安全管理的水平。

七、BIM技術在建筑安全管理中的問題改進

針對BIM技術在建筑安全管理方面的問題提出可行的改進措施，優化BIM技術的應用，完善建筑安全管理措施的應用。

（一）提高安全管理重視度

BIM技術應該提高對建筑安全管理的重視度，積極參與到建筑安全管理工作中。BIM技術的仿真與建模應用在建筑安全管理上，改善建筑安全管理的措施，促使建筑工程能夠做到安全管理控制，避免建筑施工中出現安全風險。

（二）注重安全管理實踐操作

BIM技術應該積極的應用到建筑安全管理的實踐操作中，充分顯示BIM技術的優勢。建筑工程安全管理中提高BIM技術的實踐力，把BIM技術落實到建筑安全管理的實處，建筑工程安全管理項目中專門成立BIM技術操作團隊，目的是保證安全管理的實踐性，把BIM技術中的各項安全管理措施應用到建筑工程的實處。

（三）提高操作人員的專業性

BIM技術在建筑安全管理中的應用要提高操作人員的專業性，通過人員專業性保證BIM符合建筑安全管理的要求。建筑安全管理工作中要聘請專業的操作人員，也可以組織人員培訓工作，專門選擇BIM技術的操作知識，完善建筑安全管理措施的應用。BIM技術人員有助于提高建筑安全管理的水平，強調專業性在安全管理中的重要性。

八、結論

建筑安全管理中全面落實BIM技術，利用BIM技術的仿真、虛擬特點發現工程中的安全隱患，這樣提高建筑施工的安全水平及技術操作的質量。BIM技術在建筑安全管理上不僅做到安全控制，還有利于提升建筑施工的效率，幫助安全管理部門防范工程風險。BIM技術為建筑安全管理提供了便捷性，穩定建筑施工的過程，同時提高建筑工程項目的市場競爭力。

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