BIM技術在建筑施工安全管理中的應用

池哲榕

（福建省博遠升建設工程有限公司，福建 福州 350028）

0 引言

隨著社會的發展，城市建筑步伐不斷加快，但是建筑施工安全事件卻隨之增多，為了有效避免建筑安全事故的發生，建筑施工安全管理的作用日益凸顯。在傳統的建筑施工安全管理中，人們的安全意識較差，通常認為只需要佩戴好安全帽、安全帶、絕緣鞋、絕緣手套，就可以有效保障施工安全[1-3]。其中，正確佩戴安全帽需注意帽襯和帽殼既不能緊貼在一起，又不能留有較大間隙，一般情況下頂部應留有間隙20 mm~50 mm，四周應留有間隙5 mm~20 mm。而當墜落物墜下時，安全帽的帽襯可以有效避免頸椎和頭部受到傷害[4]；不僅如此，為保證施工人員的安全，需要選擇符合相關標準的安全帶，在施工前應認真檢查安全帶的使用年限。尤其是對于高空作業的人員來說，安全帶這一安全設備是極其重要的，必須先掛牢再作業，但是不可將掛鉤直接掛在安全繩上，應將其掛在連接環上，可以有效避免高空作業人員發生高空墜落事故。在建筑施工過程中，帶電作業工作人員必須穿絕緣鞋、戴絕緣手套以防止發生觸電事故。例如電焊工人工作之前要檢查絕緣鞋、電氣焊手套、護目鏡及防護面罩的完好性，有效避免弧光對臉部和手部產生傷害。這些安全防護措施可以在一定程度上保護施工人員的人身安全，但是并沒有一個較為完善的建筑施工安全管理體系，難以在實際施工中大范圍推廣[5-7]。所以本文將BIM技術應用于建筑施工安全管理中，以期提高施工現場安全。

1 基于BIM技術的建筑施工安全管理

建筑施工安全管理的BIM模型如圖1所示。

圖1 BIM模型

如圖1所示，在以實際建筑為基礎構建的BIM模型利用單線模型和專業軟件進行工程計量，再進行校準、協調[8]。BIM模型包含所有施工需求，當不同專業的施工在時間或空間上出現沖突時，可以對其進行適當調整[9]。施工單位可根據BIM模型準確下料、施工、管理，保證協調管理。而利用BIM技術構建的建筑模型主要用途是為安全管理提供依據，因此需要其可以實現對建筑任意圖紙中數據的修改，并結合修改結果自動更新建筑圖紙。

BIM模型可應用至建筑施工風險因素識別、危險區域劃分、確定最佳施工方案過程中，具體如下。

1）建筑施工風險因素識別

綜合施工前準備資料、專家意見及BIM模型規劃信息劃分施工現場危險單元，并根據危險源數據庫信息綜合分析，最后識別出施工中的危險源，識別過程如圖2所示。

圖2 基于BIM模型的風險因素識別過程

2）建筑施工危險區域劃分

識別出施工現場的危險源后，需要劃分出危險區域，即經過BIM模擬后確定存在安全隱患的位置，以建筑物邊沿、洞口為主要危險區域，對于該類位置需要加裝防護欄桿和安全網。由于隱患區域與安全區域不是固定不變的，本文結合BIM模型的動態屬性對區域劃分結果進行周期性檢驗，以動態更新的方式對區域劃分結構進行管理，并將隱患區域和危險程度的評價結果反饋到模型中，以此作為防護措施選擇的依據。

3）最佳施工方案確定

以計算機技術為基礎，在BIM模型中導入建筑施工各專業的信息模型，并進行合并處理，導出生成以不同組成單位為基本構成的建筑模型，將其導入到Naviswok軟件中進行實際運行模擬。當出現碰撞時，生成相應報告發送至客戶端，相關人員在結合報告內對機械和建筑的排布方式進行優化，以此確定最佳施工方案。最佳施工方案確定流程如圖3所示。

圖3 最佳施工方案確定流程

2 應用測試

將本文設計的建筑施工安全管理方法應用于實際的施工中，測試其管理效果。

2.1 工程概況

本文以某房地產工程為測試對象，其面向的主要客戶群為周邊的高端客群，以1 h車程為輻射圈，目標承載用戶300戶。建筑的占地面積為102 090 m2，總建筑面積為124 045 m2，住宅建筑面積為91 286 m2，停車樓建筑面積為20 259 m2，住宅建筑層高為3 m，停車樓層高為3.5 m。地塊計容面積為160 381 m2，容積率為1.5。工程項目在建設過程中涉及多個不同的專業，對安全管理要求較高；工程投入的人力資源、物料及機械資源巨大，施工工序交叉性較強，安全隱患較大；場地可供施工的面積為89 246 m2，材料設備管理需要較高的合理性、安全性。以此為基礎，利用本文提出的方法實施施工安全管理。

2.2 測試過程

由于BIM相關軟件對計算機配置要求較高，因此本文重點對于搭建BIM模型過程中所使用的硬件配置見表1。

表1 硬件設置

相關軟件配置見表2。

表2 軟件配置

以上述建筑基本概況為基礎，利用BIM技術對其施工進行安全管理，首先根據建設需求使用Revit軟件構建了可視化的工程項目BIM模型，具體如圖4所示。

圖4 工程項目BIM模型

根據所構建的模型，對存在交叉的施工作業進行管理，通過分析施工條件可知，施工活動開展的場地十分有限，因此，在施工管理過程中，安全管理的主要途徑是對場地進行合理規劃。

通過模擬建筑工程的所有施工過程，相關人員可以對施工情況有一個比較全面的把握，尤其是可以精準識別建筑施工風險因素，包括高空墜落風險、臨邊洞口等，以此劃分危險區域，對其進行安全防護設計。

針對危險區域劃分結果，結合實際情況模擬建筑功能施工，以此確定最佳施工方案。在建筑施工模擬過程中，隨著施工周期的不斷增加，建筑主體面積是不斷增長的，建筑主體的BIM模型變化如圖5所示。

圖5 建筑主體變化的BIM模型

2.3 應用效果

對于安全風險因素的管理，由于實驗測試的工程主要的安全隱患是由施工面積限制引起的，立體交叉作業容易造成安全風險與隱患。對此，本文借助相關軟件，模擬了施工過程中設備作業、人工作業、施工結構中存在的沖突與安全風險因素，并將土建、電氣、弱電等專業構建于相同的信息模型，保證各個施工環節之間的合理銜接，在時間上減少交叉施工的狀態；其次，優化了管道、結構梁的安裝位置，在空間上使碰撞風險達到最小值，以此達到建筑施工安全管理的目標。具體的實施效果如下。

1）在施工前，通過整合相關信息建立BIM模型，利用本文所構建的模型模擬施工過程，識別施工風險因素并對危險區域進行劃分。由于所構建的模型可以實現建筑施工的高精度模擬，因此可以精準識別出施工過程中所存在的風險因素，包括高空墜落風險、臨邊洞口，從而制定相關的防護措施，并對存在危險的區域進行識別與檢查，及時對隱患部位進行修改，并提出安全建議。

2）對于臨邊防護安全的管理，由于在現場作業中經常會出現高空作業，考慮到周圍環境屬于人群高密度區域，對施工現場進行了高空臨邊防護。針對墜落實施的防護措施包括臨邊位置防護和施工洞口位置防護，主要防護裝置為添加防護欄，借助BIM技術構建立體模型，對不同施工階段存在的對應洞口、臨邊防護風險點進行周期性防護。防護點的設置結果如圖6所示。

圖6 以BIM模型為基礎的防護點設置

隨著施工進程的推進調整防護點，結合BIM技術尋找出不同施工階段風險點，以此為基礎架設防護欄，并對其架設的時間與位置進行管理。其中，臨邊洞口的安全防護模擬效果如圖7所示。

圖7 臨邊洞口的安全防護模擬效果

通過上述方式盡可能避免了施工方案設計、施工場地布局的不合理導致人員墜落、物體打擊、機械碰撞等安全隱患，降低安全事故發生的可能性，進而實現建筑施工的安全管理。

3）本文在建筑施工過程中，利用BIM對于施工方案進行優化，通過碰撞檢測及構件施工方案模擬，提前發現多處碰撞點及施工問題，相關工作人員及時對這些問題進行整合，將所有情況上報相關單位，以此幫助設計單位、施工單位與建設單位優化施工方案，減少安全隱患，進而達到安全施工的目標。

3 結語

現階段，建筑行業對施工技術提出了更高的要求，也為建筑施工安全管理帶來了新挑戰。新施工技術、新施工設備的引進，都需要實時調整施工方案，以保證建筑施工安全性，所以建筑安全管理顯得尤為重要，以此最大程度地提升建筑施工的安全管理效率與水平，為了實現這一目標，本文將BIM技術應用于建筑施工安全管理中，以求提高管理效果，避免安全事故的發生。通過本文的研究，能夠為提高施工環境安全性提供新的思路。