BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中的應(yīng)用

李云鵬 中交一公局集團(tuán)有限公司總承包經(jīng)營分公司中級(jí)工程師，工程碩士

1 概述

1.1 高速公路施工安全管理問題

當(dāng)前高速公路施工過程中部分相關(guān)施工單位沒有充分重視施工安全管理工作，這與管理人員思想意識(shí)不到位、對(duì)安全管理所發(fā)揮重要價(jià)值充分不認(rèn)識(shí)有很大關(guān)系。加之施工單位很多領(lǐng)導(dǎo)沒有深入了解安全管理工作所產(chǎn)生的影響，更多地重視經(jīng)濟(jì)效益，導(dǎo)致沒有嚴(yán)格地監(jiān)督施工現(xiàn)場安全，進(jìn)而導(dǎo)致施工人員沒有高度關(guān)注安全問題，施工中有所松懈，導(dǎo)致對(duì)高速公路施工質(zhì)量安全產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響。

此外，有的施工人員沒有經(jīng)過崗前培訓(xùn)，施工中沒有嚴(yán)格遵守施工操作流程規(guī)范，對(duì)一些細(xì)節(jié)問題的重視度不夠，工程整體建設(shè)存在不同程度的安全隱患，易在后期施工或者運(yùn)營過程中發(fā)生安全事故，對(duì)人員生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅，甚至嚴(yán)重影響整個(gè)工程施工質(zhì)量。

現(xiàn)如今，高速公路工程建設(shè)正在朝著機(jī)械化方向發(fā)展，施工中需要應(yīng)用大量機(jī)械設(shè)備。機(jī)械化施工方式可以大大節(jié)省工作量，有助于提升施工質(zhì)量。但是，如果沒有充分落實(shí)安全防護(hù)工作，會(huì)出現(xiàn)機(jī)械傷人事故。加之部分企業(yè)對(duì)機(jī)械設(shè)備操作人員沒有充分開展崗前安全培訓(xùn)，所用員工沒有持證上崗，導(dǎo)致施工安全隱患較大。

1.2 BIM的應(yīng)用價(jià)值

建筑信息模型BIM 作為現(xiàn)代信息技術(shù)的典型代表，可以在高速公路施工安全管理中發(fā)揮重要價(jià)值。其不但可以應(yīng)用于設(shè)計(jì)階段，還能在檔案模型、價(jià)值估量等多方面進(jìn)行應(yīng)用。BIM 技術(shù)具有延續(xù)性特征，能及時(shí)傳遞信息，可以提升信息傳遞的高效性和準(zhǔn)確性。在實(shí)踐中，BIM 還具有一致性。

首先，在工程項(xiàng)目管理過程中應(yīng)用BIM 技術(shù)能構(gòu)建三維數(shù)據(jù)庫，其中包含各個(gè)階段多方面信息內(nèi)容，能讓管理者及時(shí)深入地了解工程相關(guān)信息。其次，BIM 技術(shù)具有協(xié)同性和延續(xù)性，設(shè)計(jì)師可以通過BIM模型及時(shí)查看相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且各個(gè)部門能通過這一共享平臺(tái)及時(shí)清晰地了解所要查詢的內(nèi)容，能編輯相關(guān)信息，有助于及時(shí)更新相關(guān)信息，管理人員可以及時(shí)查看最新消息，能及時(shí)調(diào)整管理方式。最后，作為現(xiàn)代信息行業(yè)非常重要的一種技術(shù)，BIM 技術(shù)在信息管理方面發(fā)揮著巨大作用，該模型能分析整理一些復(fù)雜的數(shù)據(jù)，形成的數(shù)據(jù)庫較為系統(tǒng)、完善，大大提升信息準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

2 BIM技術(shù)在安全管理中的應(yīng)用

2.1 識(shí)別劃定危險(xiǎn)源

識(shí)別和評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)源頭是高速公路施工安全管理中的首要任務(wù)，只有準(zhǔn)確地判斷安全危險(xiǎn)源，才能采取有效的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施，重點(diǎn)關(guān)注這些危險(xiǎn)源。

在BIM 系統(tǒng)中準(zhǔn)確地錄入安全管理規(guī)范、場地勘探資料、項(xiàng)目實(shí)際情況、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等信息，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建，再在工程施工進(jìn)展中不斷補(bǔ)充和分析數(shù)據(jù)庫信息。BIM 系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)判斷風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，通過數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)能及時(shí)明確危險(xiǎn)源且科學(xué)判定風(fēng)險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，用指定顏色或者符號(hào)標(biāo)記好，自動(dòng)生成風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)方案[1]。在安全風(fēng)險(xiǎn)管理計(jì)劃制定過程中，安全管理人員需要調(diào)整和優(yōu)化系統(tǒng)給出的結(jié)果，根據(jù)具體情況指導(dǎo)安全施工管理工作。

BIM 技術(shù)還能對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定級(jí)別，并且根據(jù)優(yōu)先級(jí)依次處理同時(shí)出現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)，避免進(jìn)一步擴(kuò)大安全風(fēng)險(xiǎn)，降低現(xiàn)場發(fā)生混亂的概率。與傳統(tǒng)危險(xiǎn)源人工識(shí)別和劃定的方式相比，BIM 技術(shù)能取代傳統(tǒng)依靠人員施工管理經(jīng)驗(yàn)判定安全風(fēng)險(xiǎn)的方式，利用準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，可以大大提升安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的效率和準(zhǔn)確性，能深度挖掘數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確確定作業(yè)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)高發(fā)的安全危險(xiǎn)源。BIM數(shù)據(jù)庫中包含各個(gè)部分信息內(nèi)容，通過類似工程可以完成經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析。

可見，該技術(shù)可以對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行分析，確定風(fēng)險(xiǎn)源，比人工更加全面、深入地分析施工現(xiàn)場安全問題。管理人員根據(jù)系統(tǒng)提供危險(xiǎn)警示向施工現(xiàn)場及時(shí)反映，做好警示標(biāo)志或者警戒線設(shè)置，對(duì)施工人員和管理人員進(jìn)行提醒。例如，利用BIM 技術(shù)能直觀地向施工人員展示安全事故發(fā)生過程及嚴(yán)重后果，讓施工人員直觀感受安全問題所產(chǎn)生的危害，利用視覺沖擊提醒施工人員在施工中重視施工安全。

2.2 安全隱患排查

高速公路施工中會(huì)受到多種因素影響導(dǎo)致發(fā)生不同程度的安全問題。在施工安全隱患排查中，利用BIM 技術(shù)可以動(dòng)態(tài)化管理實(shí)際施工過程。在識(shí)別危險(xiǎn)源階段系統(tǒng)能定位重點(diǎn)監(jiān)管工序和作業(yè)項(xiàng)目，并且工作人員在具體開展施工作業(yè)前可以利用BIM 系統(tǒng)相關(guān)功能安全監(jiān)管各項(xiàng)作業(yè)。

例如，邊坡開挖階段易受到地質(zhì)條件和施工環(huán)境條件的影響，是容易發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)。工作人員在實(shí)際開展施工前可以利用BIM 技術(shù)模擬施工現(xiàn)場，對(duì)施工過程進(jìn)行模擬分析，判斷驗(yàn)證施工方案可行性，對(duì)其中可能存在的問題進(jìn)行發(fā)現(xiàn)與預(yù)防，保證實(shí)際施工過程安全，降低發(fā)生坍塌、滑坡等事故的可能性。在排查施工安全隱患過程中，可以結(jié)合應(yīng)用BIM 技術(shù)和GIS 系統(tǒng)，將高速公路各項(xiàng)目地圖、測量數(shù)據(jù)信息等準(zhǔn)確錄入系統(tǒng)中，三維模擬整個(gè)工程項(xiàng)目，利用BIM 技術(shù)協(xié)調(diào)和集中化管理整個(gè)工程場地、人員、設(shè)備、物料等資源，深度實(shí)施安全隱患排查。

應(yīng)注意的是，在施工過程中需要將各類數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確地錄入BIM 系統(tǒng)中，從而提升信息模型的針對(duì)性和準(zhǔn)確度。在BIM系統(tǒng)具體應(yīng)用前需要調(diào)整系統(tǒng)，避免在使用過程中發(fā)生信息獲取方面的問題。BIM 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化收集整理施工現(xiàn)場信息，針對(duì)不同施工項(xiàng)目和環(huán)節(jié)具有不同的安全管理標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)施工進(jìn)展及時(shí)調(diào)整安全管理重點(diǎn)。通過將BIM 技術(shù)應(yīng)用于安全管理中，可以高效完成質(zhì)量管理、進(jìn)度管理工作，有助于實(shí)現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)高速公路項(xiàng)目建設(shè)[2]。

2.3 風(fēng)險(xiǎn)模擬演練

通過對(duì)以往高速公路施工安全事故案例進(jìn)行總結(jié)分析可知，安全事故發(fā)生大多與人員安全意識(shí)缺失、違規(guī)操作等有著重要關(guān)系。公路建設(shè)行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展后，很多企業(yè)已經(jīng)開始重視崗前安全培訓(xùn)工作，并且將其作為標(biāo)準(zhǔn)化、必然性工作。但是，受到枯燥安全培訓(xùn)模式的影響，很多施工人員沒有充分重視安全風(fēng)險(xiǎn)，無法直觀體驗(yàn)安全事故所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，在具體施工中也就無法采取有效的安全預(yù)防措施，很多一線施工人員無法真正落實(shí)安全管理工作。

通過在安全培訓(xùn)中應(yīng)用BIM 技術(shù)能模擬安全事故發(fā)生過程，能構(gòu)建真實(shí)的風(fēng)險(xiǎn)場景，受訓(xùn)人員能夠直觀地查看安全事故發(fā)生過程和嚴(yán)重后果，更加明確安全的重要性。

此外，安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急演練中也可以利用BIM 技術(shù)，同時(shí)結(jié)合應(yīng)用VR 技術(shù)，虛擬安全風(fēng)險(xiǎn)場景，讓員工進(jìn)行決策模擬，對(duì)整個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)過程進(jìn)行切身體會(huì)，提升自身安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。在應(yīng)急方面，BIM 系統(tǒng)能通過共享平臺(tái)及時(shí)向工程參與者傳達(dá)施工實(shí)時(shí)信息，管理者登錄終端能對(duì)項(xiàng)目進(jìn)展情況一目了然[3]。如果出現(xiàn)某一新風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，可以及時(shí)收到風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急警示，管理人員及時(shí)制定處理方案，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

2.4 施工現(xiàn)場協(xié)調(diào)管理

一方面，利用BIM 技術(shù)可以開展現(xiàn)場協(xié)同管理。BIM 技術(shù)有著強(qiáng)大的施工模擬功能，可以精確地模擬每個(gè)操作細(xì)節(jié)，能精準(zhǔn)定位高速公路施工安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)安全管理方案優(yōu)化，有助于安全事故預(yù)防控制。劃分安全監(jiān)管重點(diǎn)區(qū)域后，系統(tǒng)能模擬可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)過程，預(yù)估所產(chǎn)生的影響及損失，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展規(guī)律進(jìn)行判斷，從而保證一旦發(fā)生緊急情況能采取最優(yōu)控制方案，避免風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后出現(xiàn)嚴(yán)重后果。

高速公路需要多個(gè)工種交叉作業(yè)完成，傳統(tǒng)管理中受到時(shí)間、空間多方面限制導(dǎo)致易出現(xiàn)施工沖突、信息不對(duì)稱等問題，各個(gè)部門小組難以高效地配合，無法充分發(fā)揮出協(xié)同作用。但是，利用BIM 技術(shù)能合理規(guī)劃和安排各項(xiàng)資源，各個(gè)工種能按照既定時(shí)間、方式進(jìn)場施工，保證能順利、及時(shí)地完成施工作業(yè)，各個(gè)工種和部門能更加清晰、流暢地配合完成復(fù)雜過程[4]。

另一方面，利用BIM 技術(shù)能合理管理現(xiàn)場材料設(shè)備。施工企業(yè)在應(yīng)用BIM 技術(shù)的過程中，能實(shí)時(shí)了解材料和設(shè)備使用情況，并且科學(xué)地制定管理方案。施工企業(yè)利用BIM 技術(shù)能準(zhǔn)確了解現(xiàn)場材料的應(yīng)用情況，并且實(shí)時(shí)管理各種物料，能提前預(yù)測施工設(shè)備存在的問題，保證材料設(shè)備供應(yīng)的同時(shí)定期檢查設(shè)備材料，確保施工穩(wěn)定開展，同時(shí)提升作業(yè)安全性。

例如，利用BIM 技術(shù)科學(xué)地管理施工設(shè)備，能合理制定設(shè)備養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，提示需要養(yǎng)護(hù)維系的設(shè)備，降低設(shè)備由于維護(hù)不及時(shí)而在施工中發(fā)生故障的概率。利用BIM技術(shù)能分類管理各項(xiàng)材料，能實(shí)時(shí)監(jiān)測材料使用情況，提示采購部門及時(shí)進(jìn)行材料供給和設(shè)備租賃，保證更加順利地進(jìn)行各項(xiàng)施工作業(yè)，提升施工安全性。通過利用BIM 技術(shù)模擬施工現(xiàn)場情況還能確定施工設(shè)備是否存在配置不合理問題，做好安全保障措施，提升設(shè)備使用安全性。維護(hù)管理人員通過模型能及時(shí)開展設(shè)備維修維護(hù)工作，并且將維修記錄記入系統(tǒng)，減少設(shè)備遺漏管理問題，全面提升設(shè)備管理水平[5]。

3 結(jié)語

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于高速公路施工安全管理中可以預(yù)測安全隱患，有助于提示管理人員及時(shí)做好安全防范，有助于施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制。在信息科技不斷發(fā)展的未來，BIM 技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用和發(fā)展，各種新技術(shù)也會(huì)逐漸與BIM 技術(shù)融合應(yīng)用，為工程建設(shè)安全管控優(yōu)化提供強(qiáng)有力支持。