新型建筑工程技術背景下的施工安全管理創新

摘 要：深入分析3D打印技術、智能建筑系統、輕質建筑材料、超高層建筑技術、可再生能源技術等5種新型建筑工程技術的類型與應用，總結了新技術在應用過程中常見的施工安全挑戰。在此基礎上，提出了優化施工現場布局，實施全過程的質量管理、精細規劃施工現場，模擬調試智能設備、預測承載性能，制定嚴格安全標準和措施，多向保障超高層施工安全，減少意外發生、全面實施高空作業安全措施、引入智能監測系統等5種施工安全管理創新策略。

關鍵詞：新型技術；建筑技術；施工安全；建筑工程管理

中圖分類號：TL372" " " " " " " " " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）04-0076-03

0 引言

3D打印技術、智能建筑系統、輕質建筑材料、超高層建筑技術以及可再生能源技術等新興技術的應用，不僅極大地提升了建筑工程的效率和質量，而且為構建更具創新性、可持續性和安全性的建筑環境提供了廣闊的空間[1]。然而，這些新技術的廣泛應用也面臨著一系列現實應用中常見的安全管理問題。面對新型建筑工程技術的發展與應用中的挑戰，施工安全管理顯得尤為迫切和重要。

1 新型建筑工程技術的類型與應用

1.1 3D打印技術

3D打印技術是一種數字制造方法，通過逐層堆疊建筑材料以實現建筑結構的制造。其特點在于能夠實現高度個性化和復雜化的建筑設計，從而提高建筑的可重復性和生產效率。這項技術通過將數字建模轉化為實體結構，為建筑領域帶來了全新的創作空間[2]。例如荷蘭Eindhoven市立大學與建筑工程公司Heijmans合作建造的3D打印橋，通過3D打印技術創造出獨特的結構和圖案效果，減少了傳統建筑用料的浪費。

1.2 智能建筑系統

智能建筑系統利用先進的技術和傳感器，通過數字技術和創新技術（如3D打印和可重復制造）在建筑組件和材料的制造和構造過程中提高建筑能效、可持續性和舒適性。這種系統集成了感應器、計算機視覺、數據分析和物聯網技術，實現建筑內環境的自適應調整，減少能源浪費。美國蓋茨基金會新總部是一個成功應用智能建筑系統的案例，其通過光源自由切換、空氣循環系統等創新措施實現了高效、節能、環保的智能建筑。

1.3 輕質建筑材料

輕質建筑材料是指密度較輕、質量較小的建筑材料，通過整合基礎科學知識和應用技術，創造出截面空隙大、墻體質量輕、導熱性能優秀的新型材料。這種材料的應用能夠減少建筑的自重，提高建筑的安全性和穩定性，并減少運輸成本和對環境的污染[3]。百度大廈是一座采用輕質鋼骨架和裝配式鋼筋混凝土的高層輕鋼房屋，通過輕盈化、節能環保和高效運作實現了綜合優勢。

1.4 超高層建筑技術

超高層建筑技術涉及結構、材料、設計、施工等多個方面，通過合理的設計和施工方法來最大程度地減少建筑在高強度風力、地震等外部作用下的變形和破壞。上海中心大廈是采用超高層技術建造的摩天大樓，運用新型加筋玻璃幕墻技術、可變空氣阻力技術等，提高了建筑的氣密性和穩定性，為全球超高層建筑提供了借鑒和應用價值。

1.5 可再生能源技術

可再生能源技術通過采用太陽能、風能、水能等可再生能源，將其轉化為電力、熱能、冷能等形式應用于建筑，實現能源的可持續利用。這項技術有助于減少對傳統燃煤、天然氣等化石燃料的依賴，降低環境影響和能源浪費。

美國卡耐基梅隆大學David A. Tepper商學院的建造是一個成功的案例，其通過太陽能板、光伏電池和“電池墻”等技術，實現了零碳排放目標，為全球能源可持續發展做出了貢獻。

2 新型建筑工程技術的施工安全挑戰

2.1 3D打印技術施工安全挑戰

在采用3D打印技術進行建筑施工時，存在一系列潛在的施工安全挑戰。由于3D打印技術的特殊性質，施工現場需要大型、復雜的設備實現建筑物的疊加，這可能導致現場空間受限，增加操作難度[4]。而且3D打印所用的建筑材料通常是特殊的混凝土或塑料，其成分和性質與傳統建筑材料不同，因此需要對新材料的施工性質有更深入的了解。

施工過程中，3D打印技術引入自動化控制系統，使得工人需要適應新的設備操作和維護，從而增加操作的技術難度。由于3D打印建筑物的層層疊加，施工過程中可能存在材料固化不均勻、層間粘結不牢固等質量問題，可能導致建筑結構的安全隱患。一旦操作不當，就可能導致安全風險發生。

2.2 智能建筑系統施工安全挑戰

智能建筑系統的采用引入了大量的電子設備和自動化控制系統，從而帶來一系列施工安全挑戰。智能建筑系統需要大量電纜和傳感器的布設，這可能導致施工現場存在電氣線路混亂、維護難度增加等問題。智能建筑系統的設備可能需要與建筑結構相互配合，施工過程中需要精確的技術調試，增加了工人的技術難度。在智能建筑系統中，信息技術的廣泛應用可能導致建筑物易受網絡攻擊，從而引發安全隱患。施工過程中，工人需要對網絡安全進行更加嚴格的管理，以防止信息泄漏和系統被惡意攻擊。

2.3 輕質建筑材料施工安全挑戰

采用輕質建筑材料在建筑施工中也可能面臨一系列安全挑戰。輕質建筑材料通常具有較低的密度和抗壓強度，導致建筑結構承載能力下降。在施工過程中，工人需要對輕質建筑材料搬運、安裝等環節進行更為細致的操作，防止材料損壞或結構不穩定。使用輕質建筑材料還可能引入新的施工工藝，例如連接方式和支撐結構的設計，這需要施工人員具備更高水平的專業技能，避免安裝錯誤導致的事故發生。由于輕質建筑材料通常對防火性能和隔熱性能有特殊要求，需要采取額外的安全措施來確保施工過程中不引發火災等危險情況。

2.4 超高層建筑技術施工安全挑戰

超高層建筑的施工涉及到大規模的垂直高度，這帶來了一系列獨特的施工安全挑戰。首先，施工現場需要特殊的設備和工程機械來適應高度，而這些設備的運行和維護都需要更高水平的技術要求。工人在高空操作時，需要采取額外的防護措施，防止墜落事故的發生。超高層建筑的結構設計通常更為復雜，可能涉及到多種建筑材料和新型結構技術。因此，施工人員需要具備更深厚的專業知識，以確保施工過程中各項工作的順利進行。超高層建筑通常在風力、地震等極端環境下進行施工，這也帶來了對施工安全的額外挑戰。

2.5 可再生能源技術施工安全挑戰

可再生能源技術在建筑領域的應用，如太陽能發電和風能發電，給施工安全帶來了新的挑戰。安裝太陽能電池板或風力發電設備需要在建筑物高處進行作業，工人面臨高空作業的風險。太陽能電池板等設備的質量較大，需要采取專業的吊裝設備和工藝，防止安裝過程中發生事故。可再生能源技術的施工還涉及到電氣設備的安裝和連接，需要在建筑物內部進行復雜的電氣布線，這可能導致施工現場存在電氣火災和觸電等安全隱患。工人在操作電氣設備時，需要具備豐富的電氣知識和操作經驗，以確保施工過程的安全性。

3 施工安全管理創新策略

3.1 優化施工現場布局

在應對3D打印技術施工安全挑戰時，施工單位應該通過優化施工現場布局，合理規劃和安排大型、復雜設備的位置，最大程度地減少現場空間受限和工人操作困難度。施工單位需要加強對新型建筑材料的了解和管理，建立專門的材料管理團隊，深入研究3D打印所使用的特殊混凝土或塑料的性質，開展嚴格的質量控制，確保施工過程中材料的合規使用。與供應商建立密切合作關系，獲取最新的建筑材料技術信息，及時更新施工標準和操作規程。引入智能監控系統，實時監測設備運行狀態，提前發現潛在問題，確保設備的穩定運行。

為解決質量問題帶來的安全隱患，施工單位應該實施全過程的質量管理，建立嚴格的質量檢查制度，監測每一層建筑物的打印質量，確保材料固化均勻、層間粘結牢固。采用非破壞性檢測技術，有利于及時發現可能存在的結構問題，確保建筑物的整體安全性。通過整合現代技術手段，如大數據分析、人工智能等，提高質量管理的精準性和效率。

3.2 精細規劃施工現場

在面對智能建筑系統的施工安全挑戰時，施工現場的電纜布設需要進行精細規劃。應采用先進的電纜管理技術，確保電氣線路有序布置，減少混亂，提高維護效率。為了應對智能建筑系統的技術調試難題，施工單位應該在施工前進行充分的技術準備。引入虛擬現實（VR）技術，提供模擬施工環境，讓工人在虛擬場景中進行實際操作和技術調試，降低實際施工中的操作風險。需建立專門的網絡安全團隊，負責監測和管理智能建筑系統的網絡安全，采用先進的防護措施，確保建筑物的信息系統免受潛在威脅。

3.3 模擬預測承載性能

在面對輕質建筑材料施工安全挑戰時，施工團隊應實施先進的工程預測技術，通過模擬和分析輕質建筑材料在施工中的承載性能，制定更為科學和可行的施工計劃。針對輕質建筑材料的特殊要求，施工單位應該制定嚴格的安全標準和措施，引入先進的防火和隔熱技術，確保施工過程中不會因材料特性而引發火災等危險。并建立緊急響應團隊，配備專業的安全監測設備，及時發現并處理可能的安全隱患。

施工團隊內部要建立經驗分享和溝通機制。在施工過程中，工人和管理層之間的信息溝通至關重要。通過定期的經驗交流會議和實地操作總結，可以快速傳遞和吸收在輕質建筑材料施工中積累的實際經驗，進而提高整個施工團隊的應變能力和安全管理水平。

3.4 保障超高層施工安全

在應對超高層建筑技術施工安全挑戰時，施工單位可以通過引進經驗豐富的技工、強化全面的保護措施、進行標準化施工考核、制定緊急救援機制以及實施超高層施工安全巡查機制等多方面的創新性措施，來提高工人的安全性和建筑質量。

首先，施工單位可招聘那些具備超高層建筑施工經驗的技工和工程師，借鑒其經驗和技能，確保施工人員對高空和復雜結構環境具備適應能力。

其次，采取全面的保護措施。包括引入最新的個人防護設備、設立安全防護區域，并在高空施工區域設置安全網和其他輔助保護設施，最大限度減少墜落和其他高空作業事故的發生。

再次，進行標準化施工考核也是一項關鍵步驟。通過建立明確的施工標準、制定作業流程和規范，確保每一步施工過程都符合高標準的安全要求。通過定期的巡查和檢查，對施工作業進行全方位的監督，及時發現并糾正潛在的不安全行為和工程質量問題。

從次，制定緊急救援機制，在事故發生時確保做到及時響應和有效處置。通過建立專業的緊急救援團隊，進行定期演練，配備相應的救援設備，以保證在緊急情況下的高效應對。建立事故應急預案，確保所有工人了解并能夠正確執行應急程序。

最后，對超高層施工一定要做好安全巡查機制。通過設立專門的巡查團隊，定期巡查施工現場，檢查各項安全措施的執行情況，并提供實時反饋。通過對巡查結果的分析，及時糾正存在的問題，確保施工過程中的安全性。

3.5 引入智能監測系統

在面對可再生能源技術施工安全挑戰時，施工單位可以通過創新性的施工安全管理措施來確保工人的安全和建筑質量。

首先，施工現場應實施全面的高空作業安全措施，包括引入高效的安全降落設備、建立嚴格的高空作業標準和流程，并進行定期的高空作業培訓。通過使用先進的工程設備，如可移動作業平臺和高空吊籃，提供更安全、穩定的工作環境，降低高空作業風險。

其次，施工單位應采用專業的吊裝設備對太陽能電池板等重型設備進行安裝，確保設備的穩妥安裝。作業前實施全面的風險評估，確定最佳的吊裝方案。引入先進的監測技術，對吊裝過程進行實時監控。建立緊急救援預案，確保在吊裝過程中出現問題時能夠迅速、有效地進行緊急救援。針對電氣設備的安裝和連接，施工單位應強調電氣安全培訓，確保工人具備充足的電氣知識和操作經驗。建立電氣設備操作的標準化程序，實施全面的電氣設備巡檢，定期進行電氣安全培訓和演練。引入智能監測系統，監控電氣系統的運行狀況，及時發現潛在的問題，減少電氣火災和觸電等安全隱患。

最后，建立與可再生能源技術相關的施工安全管理體系，建立可再生能源施工安全手冊、設立專業的施工安全團隊，引入最新的安全技術和工程管理軟件，實施定期的安全檢查和評估，及時更新施工安全管理措施，確保施工現場始終符合最高安全標準。

4 結束語

在新型建筑工程技術背景下，建筑工程的效率和質量得到質的飛躍，然而這種進步也伴隨著一系列施工安全方面的挑戰。在此基礎上，研究施工安全管理創新，目的就是為了保障工人的安全，更快推進工程進展，使得我國建筑行業在新型工程技術應用上更有信心，產業發展實現高質量、高效率、高安全的可持續發展目標，為我國的產業升級和可持續發展奠定堅實的技術基礎。

參考文獻

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[2] 曹輝.房屋建筑施工技術的創新策略研究[J].陶瓷，2023（9）： 190-192.

[3] 蘇飛.建筑工程施工的新技術與新材料及其質量控制分析[J].佛山陶瓷，2023，33（8）：45-47.

[4] 燕潔.優化建筑施工管理提高建筑工程質量的措施探討[J].城市建設理論研究（電子版），2023（22）：64-66.

收稿日期：2023-11-29

作者簡介：彭世紅（1969—），男，彝族，貴州黔西人，本科，高級工程師，研究方向：房屋建筑和市政基礎設施工程質量安全。