基于BIM技術的土木工程施工質量與安全管理措施分析

陳祁宇 王偉偉

在土木工程建設實踐中，施工質量管理質效和工程施工質量與安全性息息相關。因此，施工團隊需對土木工程各個環節進行動態化質量與安全管控。通過有序開展質量控制工作，能夠增強施工人員的質量管控意識，合規組織項目質量監測，合理配置企業各項資源，規范應用質檢技術等，全面提高工程施工質量。安全管理工作可以規范一線職工的操作行為，管理團隊借助完善的質量操控體系，能夠有序開展現場施工工作，精準預判施工中存在的機械風險與安全風險等各項風險，制訂針對性的安全防控方案，從而大幅提高土木工程施工質量控制與風險防范水平。本文結合建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術，分析了土木工程施工質量與安全管理對策。

1 BIM 技術在土木工程施工中的應用

1.1 BIM 技術概述

BIM 技術將建筑工程項目的數據信息作為模型基礎建立建筑模型，以數字信息仿真模型為支撐，有效模擬建筑物的真實信息。在土木工程施工中，BIM 技術具有模型可視化、設計協同性、技術模擬性以及可出圖性等特點。

（1）模型可視化。建筑模型的交互作用多體現在施工團隊能夠按照與工程項目相似的實體模型直觀顯示施工項目。在土木工程施工中，部分施工團隊仍會按照傳統的施工圖紙進行施工。但是傳統工程圖紙具有一定的局限性，無法幫助施工團隊實現施工情況的可視化查詢。引入BIM 技術后，施工團隊可借助實體模型的交互性，在土木工程施工中搭建模型來模擬工程的施工效果。此外，還可通過建筑模型持續開展設計工作，當發現施工中存在的問題后，能夠及時進行分析與整改，以優化設計方案[1]。

（2）設計協同性。在傳統的土木工程施工模式下，工程設計、工程建設與工程施工工作具有一定的獨立性。因信息交互性差，各部門間缺乏協作與交流，出現了數字鴻溝與信息孤島，致使監理企業在項目監理中的難度較大。在具體的建筑施工環節，企業間的信息不對稱容易影響下一步工作的有序開展，甚至出現項目延誤施工等問題。融入BIM 技術后，施工團隊可在建筑模型系統中提取、展示與項目建設相關的數據信息，即便某個施工階段出現問題，施工團隊也可及時發現，并將信息反饋給相關部門，各方通力協作及時處理問題。

（3）技術模擬性。技術模擬性是指在BIM 技術支撐下模擬出土木工程施工的重要環節；同時，還可借助該技術與方案設計有效仿真模擬施工中的具體內容，以此判斷工程潛在問題。在傳統的土木工程施工中，即便設計人員選擇了最佳的施工方案，也無法提前預測設計效果，或者有效預防設計方案中的后期問題，可能會影響工程施工進度。通過BIM 技術可構建全方位模擬三維實體模型，將施工中可能存在的狀況呈現出來，進而制訂針對性的整改方案，有效防范施工中的潛在問題。

（4）可出圖性。BIM 模型的可出圖性體現在其不僅可以繪制常規的建筑設計圖紙和構件加工圖紙，還能夠可視化展示、協調、模擬和優化建筑物，并為施工團隊出具專業性的圖紙或深化圖紙，使工程表達趨于詳細性。將BIM 技術引入土木工程施工中后，施工團隊可快速獲取工程施工方案與圖紙，可對未來工程圖紙進行優化與改進，從而全面提高土木工程的施工質量與效率。

1.2 BIM 技術在土木工程中的價值

BIM 技術以數字化形式體現建筑的物理與功能性特征，在發達國家工程施工中得到了廣泛應用。隨著我國城市建設步伐的加快，相關學者與建筑專家等逐步加大了對BIM 技術的研究力度。此項技術在復雜性的工程建筑和古典建筑珍貴文物工程施工中發揮著重要作用[2]。

將BIM技術融入土木工程施工中后，有利于提升整體施工準確率。在引入此項技術前，土木工程項目施工方多會以網絡規劃方式安排相應的操作步驟。隨著土木工程施工規模的逐步擴大，傳統施工模式的不足逐漸顯現。例如，施工人員無法提前預知施工中的突發狀況，也不能及時識別工程施工中的關鍵因素。BIM 技術的出現，可輔助施工團隊合理解決工程施工中的問題，并以數據系統呈現出施工中的各項變化。此外，土木工程施工團隊能夠動態掌握施工數據，并結合項目施工目標變化情況，有序調整數據庫中的數據信息，使相關管理人員結合自身需要了解項目施工重點，以此推動施工工作順利進行。

為充分賦能BIM 技術在土木工程施工質量管理中的價值，施工團隊可從以下3 方面入手。

第一，圍繞質量管控，以BIM 技術為支撐全面管控土木工程施工全過程，并依托完善的施工質量管理體系，有序安排施工質量管理工作，實現企業經濟效益與社會效益最大化。第二，在具體施工環節，施工團隊需合理使用土木工程施工技術，確保各施工環節滿足相應的工程建設需要，有效提高工程施工質效。第三，各職能部門之間需要做好協調工作，精準分析土木工程施工質量的影響因素，并結合具體問題制訂針對性的方案，優化資源配置，有效降低建設中的資源損耗。

2 土木工程施工質量與安全管理的影響因素

2.1 質量與安全管理體系

在土木工程施工中，部分建設單位將工程施工外包給施工團隊。而施工團隊為滿足施工工作需要，減少施工中的人力、物力與財力支出，臨時成立技術部門和管理部門。由于外包施工團隊缺乏行之有效的質量與安全管理制度，不利于動態把控施工材料和施工各個環節，從而影響工程施工質量與施工進度。此外，盡管我國建筑行業發展迅速，但相應的管理體系或規則并未得到同步完善，導致工程施工中頻發質量問題。尤其是部分施工水平不高的施工團隊進場施工后，施工人員未嚴格遵循施工設計圖紙進行施工，或者施工團隊存在偷工減料等違規違法行為等，導致土木工程施工質量得不到有效保證，甚至出現驗收不合格、無法竣工等問題[3]。

2.2 施工規劃

為推動土木工程建設工作有序開展，施工團隊需制訂周密的施工方案，確保每個施工環節均符合工程施工質量標準規范。然而，在實際工程中，由于部分施工團隊采用的施工規劃或施工方案不合理，并不能完全契合工程施工需求；且施工順序不當、施工材料管理不當以及施工人員綜合素養欠佳等，均會降低工程施工質量。此外，部分土木工程管理團隊在人員管理、設備管理環節缺乏依據，導致在實際工程施工中出現了安全事故，且未及時處理產生的問題。還有一部分土木工程施工單位在規劃環節未制訂行之有效的安全管理措施，導致管理人員無法動態控制施工中的安全隱患，降低了工程施工質量與施工安全性。

2.3 監理工作質量

在土木工程管理中，監理人員的綜合素養、專業水平與施工質量和效率有著直接關聯。通過全面監管施工過程，可防止包含質量問題的建材投入使用，確保了工程施工作業的質量。在土木工程某些項目中，由于監理人員專業技能水平欠佳，出現了監理工作實施不到位的問題。此外，部分監理人員的專業技術不規范或者不熟練，監理措施未落實到位，降低了監理工作的質量與效率。盡管我國相關部門出臺了一系列土木工程施工指導意見，要求監理人員持證上崗，但仍有部分監理人員專業技能欠缺，技術水平無法滿足監理工作需求[4]。

2.4 施工人員綜合素養

施工人員是土木工程建設的重要施工主體，其綜合素養會直接影響工程施工質量與施工安全性。從現有情況來看，部分土木工程項目施工人員數量較多，加大了施工現場的管理難度。為推動施工管理有序開展，施工團隊需加大人才培養力度，全面提高一線施工人員的綜合素養，促使其認真踐行各項施工技術規范，合理安排各項施工操作，進而保證各個施工環節的施工質量與效率。

3 基于BIM 技術的土木工程施工質量與安全管理措施

3.1 增強施工人員的質量管控意識

土木工程施工質量與安全管理工作的有序開展離不開管理人員與一線施工人員的共同協作與配合。因此，管理人員需注重增強施工人員的質量管控意識，引導其認真踐行各項施工操作規范，并積極排查施工中的質量隱患。第一，在管理實踐中，企業可構建完善的質量管控考核體系，以此對一線施工人員形成約束力，促使其發揮主觀能動性，不斷增強自身的質量管控意識，并全面融入施工質量管控環節，有效實現各項質量管控目標。在施工現場，一線施工人員需按流程進行質量檢測，將獲取的信息作為重要的質量管控依據。第二，加強項目質量管控。施工企業可結合現實質量管理需要，構建完善的監管體系，明確監管人員的權責，形成質量責任機制，及時發現施工中潛在的質量問題或安全隱患，并制訂合理的應急預案。各部門管理者需發揮操作指導作用，有序增強工人的質控意識，促使一線施工人員有效規避施工中的不當操作，并結合施工中已存在的不規范操作或項目質量不合格等問題，及時啟動應急與修補方案，確保各個環節的施工質量。

3.2 明確施工質量控制點

在土木工程建設中，為有效規避施工質量問題，施工單位需明確施工質量控制點。例如，施工人員需全面分析施工內容和施工設計圖紙，及時發現設計方案中存在的質量問題。因此，質量管理人員需從工程建設要點入手，有序安排質量管控工作，針對性地實現土木工程建設目標[5]。在土木工程施工中，往往會涉及多個施工任務，加之施工規模較大，各個施工階段所需的資金量較大。為提高施工質效，施工管理團隊需在施工質量管控環節充分增強資金管理效能，強化各工序間的有序銜接。在資金管理環節，管理人員還應有效控制項目支出數額，明確資金用途與去向。

3.3 合理應用各項質量檢測技術

（1）雷達檢測技術。在土木工程施工中，雷達檢測技術多是依據電磁波和脈沖探測技術獲取施工的內在信息。在實際探測環節，探測路徑、電磁場強度和波形等會隨著介質電性幾何形態的變化而變化。為充分賦能雷達檢測技術，技術人員可從反射波時間、幅度和波形信息等方面有序確定工程介質結果與分布信息。由于此項技術應用成本較高，土木工程施工企業可結合實際情況確定是否使用。

（2）聲發射檢測技術。在質量檢測實踐中，聲發射技術具有較強的適應性，檢測期間的無損性較高。此項技術憑借外部荷載作用力對被測主體執行處理操作，使被測主體形成應力波，并在傳感器支撐下探測應力波，有效收集土木工程項目相關質量數據與信息。在質量檢測中，將此項技術與物聯網技術相融合，可取得較好的檢測成效。

（3）紅外線檢測技術。在土木工程施工中，紅外線可測定項目中的材料性能，并獲得與項目結構相關的數據信息。在應用實踐中，紅外線檢測具有非接觸性、檢測無損性等諸多特點，可幫助質量管控人員獲取相對全面的項目信息，為質量管控工作提供所需的數據信息。

3.4 構建結構質量管控模型

土木工程施工企業可借助BIM 技術合理構建結構質量管控模型，從建筑、土木結構和施工等多元視角進行質量與安全管理工作。在構建模型時，單位可從項目建設材料、外觀結構等方面進行信息交互與共享，確保資料信息的全面性。在質量管控過程中，結構質量管控模型呈現出實驗資料集成性、實驗信息更新高速性、數據傳輸便捷性以及實驗數據可視性等諸多優勢。通過有序運行質量管控模型，可提高數據信息交互的及時性。此外，BIM 數據平臺可存儲大量的數據信息，便于質量管控人員存儲結構實驗資料，為后續提取與應用數據提供了便利。

3.5 合理設計質量與安全管理平臺

完善的質量與安全管理平臺能夠為土木工程質量與安全管理工作的有序開展提供渠道支撐。為此，企業可從以下兩方面入手，合理搭建質量與安全管理平臺。

第一，合理設置安全預警模塊。依托安全預警模塊，管理人員可動態監測工程建設資料，有效采集加載類、測量類數據信息，并傳送給相關管理人員。若出現異常數據信息，預警模塊可及時發送預警報告信息。在預警模塊的支持下，可將土木工程安全管理作為切入點，及時發現施工中存在的安全隱患與質量問題，并向管理人員發送危險提示或者危險警報。在模塊運行過程中，技術人員可圍繞實驗資料，從安全管理需求入手，有效設定危險閥值，并在數據庫中提取結構位置偏移量、應力承載等關鍵數據信息，做好工程結構與危險閥值的對比工作。

第二，有序開展數據管理。將BIM技術融入土木工程質量與安全管理中，需要管理人員合理管控實驗數據，并將涉及的實驗材料傳送至相關數據平臺，方便各施工主體進行數據信息查詢、編輯或者內容優化等操作。此外，管理人員可在數據管理模塊中融入數據備份與還原功能，嚴防人工操作失誤、意外事件等誘發數據丟失問題，從而為土木工程施工質量管理與安全防控等提供切實所需的數據信息。

4 結語

將BIM 技術引入土木工程施工質量與安全管理中，拓寬了管理路徑，方便了質量與安全管理人員構建質量管控模型，及時共享工程數據信息，發現工程施工中的問題，進而制訂針對性的質量與安全管控方案，全面提高工程施工成效。