BIM技術在建筑工程安全管理中的應用

任 煉

1 建筑工程安全管理中應用BIM 技術的意義

共享工程信息。建筑工程安全管理采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術能夠?qū)崿F(xiàn)信息共享，各部門人員均可在平臺查看施工流程。該平臺還能整合施工信息，保證所有人員及時了解現(xiàn)場情況，并根據(jù)平臺反饋做好調(diào)整工作，實現(xiàn)各部門信息互檢，提高安全管理水平[1]。

模擬現(xiàn)場情況。BIM 技術可模擬工程現(xiàn)場安全管理情況，促進各單位溝通交流，避免造成信息傳達誤差，提高工作效率，及時進行施工交底，能夠?qū)崿F(xiàn)項目安全管理。

實現(xiàn)全流程管理。建筑工程安全管理采用BIM 技術能夠?qū)崿F(xiàn)項目一體化、全過程管理，使得項目相關人員獲得更直接、可靠的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)全流程安全追蹤。

2 工程安全管理中構建BIM模型的要求

2.1 構建原則

BIM 模型具有可出圖性、參數(shù)化、模擬化及可視化特點，本質(zhì)是各種構件功能特征、材質(zhì)等參數(shù)信息虛擬的集成，模型信息的完備性與準確度對安全管理有重要影響。構建模型應遵循以下原則。

（1）保證編碼全面規(guī)范。保證編碼全面規(guī)范更利于創(chuàng)建、管理BIM 模型，需根據(jù)企業(yè)建筑模型分類和編碼標準確定組成BIM 模型的構件，按照統(tǒng)一要求做好BIM 元素的編碼、分類與命名[2]。

（2）數(shù)據(jù)共享擴展。構建BIM 模型是不斷完善、修正的過程，數(shù)據(jù)模型要能夠在云平臺共享，便于參與方調(diào)取、利用，并能夠迅速獲取、更新和管理，優(yōu)化安全協(xié)同管理。

（3）模型信息完整準確。工程全生命周期內(nèi)，為保證各參與方順利實施工作任務，BIM 模型信息的協(xié)同與交換工作需保證模型一致，基于相同的BIM 模型能在添加、修改成本時間參數(shù)后，保證模型信息準確。

（4）模型信息安全。嚴格設定權限，保證用戶在權限范圍內(nèi)修改、訪問信息數(shù)據(jù)庫。

2.2 細致程度

工程BIM 模型的細致程度是模型能否滿足應用需求的重要衡量指標，根據(jù)美國、英國建筑協(xié)會標準劃分為LOD100～LOD500共5個模型深度等級。工程各階段的模型細致程度如表1 所示。

表1 工程各階段的模型細致程度

2.3 軟件平臺

我國常用軟件平臺有ArchiCAD、AIIPLAN、廣聯(lián)達、魯班BIM、Fuzor 以及Revit 等，其中Revit 在設備、結構與建筑設計方面優(yōu)勢突出，能夠解決專業(yè)問題，實現(xiàn)精準建模。本文采取Revit 軟件建立BIM 模型[3]。設備專業(yè)方面，Revit能提供多樣化管道、機電設備組建，并具有連接管路的功能，滿足給排水、暖通、電氣與消防專業(yè)的建模需求；結構專業(yè)方面，按照繪制軸網(wǎng)標高、柱子、墻體、梁、板以及樓梯流程構建模型[3]。

3 BIM 技術在工程安全管理中的應用措施

以某建筑工程為例，地上建筑面積為27 644 m2，地下建筑面積為3 611 m2，采用鋼筋混凝土框架剪力墻結構，抗震設防烈度為7 度。該工程具有管線復雜、參建單位多、立體交叉作業(yè)的特點。

3.1 確定影響因素

該工程參建方多，會導致工程建設過程中難以有效協(xié)調(diào)。作業(yè)人員需把控以下關鍵點。

（1）工程處于建筑密集區(qū)，周圍環(huán)境復雜，需保證工人宿舍區(qū)、材料加工區(qū)以及施工區(qū)等劃分符合功能要求，同時也要滿足綠色環(huán)保和消防安全等原則。

（2）由于該工程占地面積小，近距離開展塔吊作業(yè)時可能碰撞周圍建筑，因此需做好塔吊安全防范工作，保證垂直機械運輸安全。

（3）同時開展主體結構與地下結構施工時會存在多工種共同施工和交叉作業(yè)的問題，為保證施工現(xiàn)場人員安全，在搭設全封閉腳手架前需提前制定專項安全施工方案。

（4）工程澆筑完成后，作業(yè)面的諸多洞口與臨邊需采取防護措施。結合實際工程情況及關鍵點，將安全影響因素分為現(xiàn)場監(jiān)管、模擬分析與無形因素3大類，如表2 所示。

表2 安全因素分類

3.2 創(chuàng)建信息模型

為保證工程安全管理質(zhì)量，應根據(jù)二維平面圖構建三維模型，并結合實際場地情況調(diào)整局部。利用Revit 軟件創(chuàng)建主體結構模型，并根據(jù)BIM 建模原則選擇對應樣板文件，即可繪制三維信息模型。創(chuàng)建土建和設備三維模型也是先選擇樣板文件，然后明確軸網(wǎng)、標高，建立暖通、給排水以及電氣模型，再調(diào)整管線標高，完成最終模型。建立BIM 模型的流程如圖1 所示。

圖1 建立BIM 模型的流程

3.3 開展安全教育

3.3.1 識別工程危險因素

建筑工程的危險因素較多，通過建立BIM 模型能夠模擬整體建筑框架與結構，實時展示構件細節(jié)信息，便于作業(yè)人員采取射頻技術識別危險源，將可視化模型與施工過程相結合，直觀形象地完成安全交底。例如，BIM 技術具有危險區(qū)域報警功能，在設定危險區(qū)域后，如果作業(yè)人員走進該區(qū)域，會觸發(fā)報警[4]。

3.3.2 二維碼安全管理

安全管理人員可將數(shù)據(jù)錄入二維碼內(nèi)，以紙質(zhì)方式將其粘貼至具有施工安全隱患的位置，便于現(xiàn)場操作人員利用手機查看，不僅能達到警示作用，還能避免發(fā)生安全事故。例如，將二級配電箱安全技術規(guī)程和實名制安全通道規(guī)程等以二維碼方式粘貼于配電箱門上和安全通道處，作業(yè)人員可在施工前進行查看，獲得安全交底信息；還可利用二維碼編輯器，分類整理安全施工資料與技術交底資料，并做成二維碼，供現(xiàn)場人員掃碼學習。

3.3.3 虛擬應急逃生

BIM 虛擬應急逃生功能能夠開展人員逃生演練，減少人力與物力消耗。傳統(tǒng)演練會阻礙現(xiàn)場作業(yè)，而且人員演練培訓也存在應付、短暫的特點，面對突發(fā)問題難以發(fā)揮應急演練效果。應用BIM技術能夠搭建符合現(xiàn)場的虛擬場景，輸入多種應急事件開展演練，并設定更安全合理的逃生通道，從而縮短人員培訓時間，提高人員處理突發(fā)事故的能力。

3.4 優(yōu)化施工場地

現(xiàn)場人員需根據(jù)施工平面布置圖中的建筑紅線確定工程位置，劃分安全區(qū)域等級，將各種不安全因素反映至模型內(nèi)，并結合實際情況確定是否需要調(diào)整布置圖中的機械與材料堆場位置，塔吊運行軌跡是否對建筑物造成影響，材料加工棚是否處于塔臂范圍內(nèi)等，同時施工中還需要避免施工機械運輸沖突以及材料堆放不合理引發(fā)的事故[5]。

另外，施工前可利用BIM 5D 平臺模擬施工進度，讓施工作業(yè)人員能夠提前了解現(xiàn)場周圍環(huán)境，發(fā)現(xiàn)安全隱患，評估安全問題并采取技術措施，從而確保工程項目順利進行。

3.5 關注工程細節(jié)

3.5.1 臨邊洞口管理

識別與檢查臨邊洞口時可利用BIM技術的可視性迅速找到此類洞口，同時做好安全風險辨別與管控工作。該工程將Revit 模型導入平臺，在漫游中利用任務視角與方向?qū)ふ夷Ｐ桶踩[患，制定處理方案。洞口邊長為25 ～200 mm 時，可利用2 根方木楔緊，并覆蓋15 mm 厚的膠合板，涂刷200 mm的紅白相間油漆；邊長為200 ～500 mm 時，還要添加φ8螺栓固定[6]。若臨邊洞口未安裝防護構件，則還需做好測量工作，判斷防護類型并及時安裝防護構件。

3.5.2 模板支撐管理

該項目層高較高且項目任務重、工期短，若超出《危險性較大的分部分項工程安全管理辦法》中規(guī)定的數(shù)據(jù)，則需要編制專項方案并組織專家論證。可利用BIM 技術選擇施工方案，探查工程重難點，確保模板工程施工順利。

首先，根據(jù)模板支撐方案繪制模型，利用Revit 軟件選擇族樣文件，創(chuàng)建構件族并建立三維高支模模型。其次，智能布置高支模模板，對不符合安全需求的構件進行手動調(diào)整。最后，分析模板支撐受力并保證支撐的穩(wěn)定性，檢驗符合規(guī)范標準后進行施工，提高工程安全性。

4 結語

建筑工程的安全管理應結合BIM 技術，在項目全壽命周期內(nèi)進行動態(tài)監(jiān)測，提高安全管理水平。在具體項目安全管理中，應用BIM 技術可從確定影響因素、創(chuàng)建信息模型、開展安全教育、優(yōu)化施工場地以及關注工程細節(jié)這幾方面出發(fā)，及時發(fā)現(xiàn)施工中存在的安全隱患，推動工程質(zhì)量邁上新臺階。