BIM技術在工程施工安全管理中的應用展望

唐靖武，夏冰冰，孫少秋，范 鎣，李凱馨

（中建一局集團第五建筑有限公司，北京 100024）

1 研究背景

安全是現如今各行各業都不能忽視的問題，沒有安全生產做保障，經濟與社會效益也只是空談，尤其是對于建筑施工行業來說，安全生產不僅彰顯著企業的對外形象，更是企業效益的根本保障。因此，將安全管理貫徹落實，做好安全文明施工依然是建筑施工行業的重要課題。

近年來，許多學者對BIM技術在建筑工程安全領域的應用進行了研究。UWE R在十年前提出了使用BIM的能力，配合工程模擬（如火場、濃煙）來探究建筑條件影響人的災害疏散行為的博弈方法。卡爾拉等人通過工程實例分析，認為BIM技術在安全管理和事故控制中擁有很大的潛力[1]。BIM技術能夠促進團隊成員的溝通交流，加強合作；能夠提高安全教育的效果，促進落實安全管理策略。李海濤研究了基于BIM技術的建筑工程安全管理問題，并基于其特點分析了其在安全管理過程中的適用性，建立了相應的施工管理模型[2]。郭紅領等人結合BIM虛擬模型和GPS等技術，探討如何對現場施工人員的不安全行為進行事故預警[3]。

綜上，應用BIM技術對工程施工現場進行安全管理具有可行的理論基礎和重要的現實意義，是一種現代化的施工安全管理方法。其不但能夠讓現場施工人員和項目管理人員增強風險防范意識，還能優化施工安全管理程序、提高安全管理工作的效果并有效地控制安全事故發生的概率。

本文將從“人、機、料、法、環”五個施工安全影響因素著手，在分析傳統管理模式的不足的基礎上，結合BIM技術的特點分析其優勢，并探究其在項目施工安全管理過程中的思路和可行性。接下來將參考多個工程案例，并結合所在項目的實際情況制定BIM安全管理策劃方案，整理基于BIM的安全管理框架。

2 BIM安全管理應用分析

2.1 安全管理關鍵環節

大多數工程具有工期緊張、參與單位多等特點，工程協調管理具有一定的難度，也相應地增加了管理中產生疏漏的情況，發生安全問題的風險。一般來說，在施工組織和安全相關問題管理上有以下幾點需要進行把控：①施工現場占地面積大、總平面布置較復雜，還要兼顧使用功能和節約用地、合理用地的要求，往往會存在考慮不周而遺留安全隱患；②多個流水段交替施工時，交叉作業面上臨邊洞口等防護措施容易遺漏；③存在群塔作業的工程，在近距離施工作業中可能會發生碰撞，因此安全防范至關重要；④土方階段基坑臨邊防護、邊坡支護等方面的安全管理要求高。

2.2 BIM在施工安全管理方面的優勢

傳統建筑工程施工安全管理之中存在著許多問題，歸結起來可以從“人、機、料、法、環”五個方面進行分析。也只有明確各個方面的問題，才能凸顯出BIM應用的優勢所在。

在“人”的因素中，“人”主要是指施工作業一線人員，其往往是事故侵害的直接受害者，但實際上他們的安全意識、自我保護技能往往是最低的。他們對于安全生產的概念沒有足夠的認識，在生產中“嫌麻煩”、自以為是或是抱有僥幸心理，違反安全操作規程進而導致安全事故頻發[1]。因此，施工現場安全教育是安全管理的重要環節。

“機”的因素主要是指越來越多大型、復雜的施工設備所帶來的不安全因素。實踐中機械設備使用和維護管理不善造成的事故屢見不鮮。另外，復雜的現場環境使得機械設備與作業人員有大量的交叉，埋下了事故隱患。

“料”的因素一方面是指材料本身的質量和性能可能導致安全隱患，例如現場存放的腐蝕性、爆炸性化學材料，在運輸和使用過程中具有一定的危險性并可能誘發其他災害；另一方面是指材料的周轉、運輸和堆放不合理可能給現場造成的墜物打擊等隱患。

“法”的因素是指施工工藝可能存在的安全隱患。一方面，在進行施工工藝必選時，綜合考慮安全、效率、難度、效益等各方面因素；另一方面，是否充分到位地進行各級交底，使得施工過程中的安全隱患得以明晰、安全措施得到落實，也起到至關重要的作用。而第二點在實際工程管理中往往流于形式，沒有起到預期的效果。

“環”的因素是指對施工作業中的安全起到重要作用的環境因素，例如臨邊洞口、堆放雜物的外架等。由于項目的復雜和工序的穿插，往往造成環境危險源得不到快速準確、充分完整地識別，留下安全隱患。

而BIM為建筑施工安全管理提供了新的思路，其優勢可以體現在安全管理的各個階段和各個方面。BIM技術能夠通過資料共享，形成一個關于本工程的系統數據庫，幫助實現全生命周期的管理，使管理質量得到提升，管理方案得到優化，最終使安全得到保障。利用BIM技術進行施工過程模擬、碰撞檢測以及進行可視化安全教育，能大大提高安全管理水平。其優勢也可以概括為幾個方面，即“可見性”“可模擬性”“非靜態性”“協作性”和“迭代性”。

2.3 BIM在安全管理中的應用

2.3.1 施工現場布置

對于施工現場，尤其是有創優目標的工程，現場布置合理有序至關重要。需要綜合考慮材料、設備機具、安全通道、作業區等的布置。隨著BIM技術在國內的推廣與應用，大批國產施工現場布置軟件嶄露頭角，在實際應用中取得了良好的成效。以廣聯達的相關軟件為例，其能夠結合現場信息和實際項目需求進行模型的生成，并利用優于二維圖紙的三維可視化效果，對施工現場深入細致地進行合理性評估與分析，優化布置方案、消除不安全因素從而防患于未然。

2.3.2 危險源識別

要做好項目安全管理策劃，危險源的準確識別和風險的有效控制無疑是重中之重。現場檢查臨邊危險的傳統方法是依靠安全員等現場觀察，因此較容易受現場復雜施工環境影響，導致危險源遺漏。應用BIM技術可結合常見的危險源類別和本項目的實際信息，建立規范的安全防護模型導入到revit等模型中，制訂并不斷完善防控措施。例如，對于土方開挖過程中的違規操作和防護不到位造成的坍塌，可以利用BIM相關軟件進行開挖前的施工模擬，規劃合理的開挖順序，并做到實時監測；對于臨邊防護作業中違規操作或防護不到位造成的高墜事故，可以應用BIM技術提前對模型的防護部位進行識別檢查，并在現場實施防護到位，實時跟蹤。

2.3.3 塔吊沖突管理

為在塔吊布置時能夠細致全面地考慮各個因素，避免交叉碰撞等事故的產生，可以在軟件中設置一系列參數，如運行時間和軌跡參數等，對塔吊的運行進行模擬分析，結合分析結果，迭代修改塔吊的運行方案，確保消除隱患。

2.3.4 施工場地動態布置

傳統的場地布置方式是二維的、靜態的，隨著越來越多的項目單體較多、施工作業交叉頻繁，發生機械、車輛運行時與臨建碰撞事故的可能性越來越大。因此，在三維模型中放置機械、車輛等模型，檢查是否與臨建、堆場等發生潛在碰撞，已是合理場布、科學規劃的最優方法。

2.3.5 綜合管線碰撞

管線碰撞和洞口預留一直是施工現場的重大問題，往往造成工期拖延、成本增加等重大的后果。利用常用的Navisworks集成各專業模型后，借助可視化的BIM模型，進行碰撞測試，可根據測試結果提前做出管線避讓和預留洞口優化方案，創造良好的效益。

2.3.6 安全交底教育

突破傳統的安全交底和教育模式，采用更直觀、更高效的BIM動畫技術交底，可以再現真實的施工場景，達到身臨其境的效果，能夠讓施工人員更加明晰危險源和需要關注的地方。還可以在各個部位粘貼二維碼信息，利用云平臺根據工期進度實時更新危險源等信息。

3 結論與展望

隨著越來越多的施工項目具備工程量大、交叉作業頻繁、施工時間跨度大等特點，在未來施工安全管理面臨的挑戰也會越來越大，需要先進的管理理念和技術工具來加強安全管理，降低項目的安全風險。而BIM的理念以及相關的技術無疑會擔任起這一歷史使命。就目前而言，BIM已經在安全管理當中發揮了重要作用，但是也需要意識到，BIM技術還有許多不成熟之處和應用局限，仍需科研人員、管理人員和現場一線工程人員共同努力推進BIM技術的更新迭代。