BIM技術在地鐵施工安全方面的應用淺析

張成方 李 超

（1.天津惠普數據中心設計工程有限公司，天津 300457；2.鐵道第三勘察設計院集團有限公司，天津 300251）

隨著經濟建設，交通技術的發展，為了解決地面交通擁堵，環境污染等問題，我國從多年前就開始大規模的進行鐵路建設工程。但在地鐵帶動經濟發展，改善交通的同時，我們也應當看到地鐵施工的安全問題，不良的地鐵施工事故將會帶來很大的負面影響。根據統計，從2001年到2010年之間，我國和周邊國家共發生了100起以上的地鐵施工安全事故。這是由于地鐵施工內容，地點，作業時間等都不相同，極易導致難以協調的情況，從而造成安全事故。由于地鐵建設有周期長、投資大、涉及面廣、工作量大等特點，在建設過程中稍微有點不注意，就有可能造成質量隱患，工期拖延，更有可能引發安全事故。為了減少地鐵施工事故，傳統的方式已經無法準確完整的報告實時的建設狀況，所以我們必須要有一個更加高效，高科技的安全集成管理辦法對地鐵施工項目進行全面的，系統的，現代化的管理，這是以BIM作為核心的安全管理模式。基于BIM的建筑信息模型，我們就可以建造可視化的技術，為地鐵建設信息化提供基礎，讓管理決策更加信息化，自動化，科學化，標準化。在帶動地鐵施工效率提升的同時，也大大降低了施工安全隱患。下面，就讓我們基于BIM地鐵施工空間安全管理研究，對于施工空間管理理論，施工空間管理技術，基于BIM的施工空間安全管理方法，施工空間沖突檢查等問題進行探討。

一 地鐵施工空間管理理論

在地鐵施工活動中，需要空間移動，制作材料和存儲等。隨著施工的進展，施工過程中的空間需求也會發生不斷的改變，慢慢的可用空間就會越來越少，這樣施工路徑，材料處理就會給施工作業帶來許多困難。所以必須提前預測而且要合理安排施工活動所占據的空間，盡可能的減少對于施工人員的干擾和空間擁擠，不然就可能造成效率低下，質量下降，安全事故等問題。認識到空間管理的重要性，有助于更好的預測空間需要，提高利用率。在進行地鐵施工空間管理之前應該先認清空間的三個特點，即需求、位置、時間三要素，對于這三個要素，都必須相應滿足。施工活動需要特定的空間資源，所以施工人員如果共享空間，就可能對雙方造成不利影響，因此，施工時需要足夠的可以用的空間。至于施工空間可以分為三類，一是可使用空間，就是指還沒有建造過程和建筑產品占用的可利用空間。二是施工過程空間，是指動態的活動，就是產品生產過程占用的空間。三是施工產品空間，就是靜態的建筑品占用空間。

二 地鐵施工空間管理的關鍵技術

通過網絡來計劃進行場地安排空間是很常見的施工計劃，一般由施工經理來制定分配臨時區域，管理材料運輸，起重機的位置等。但當前這些規劃時空的方式都不夠直觀，不能夠很好的描繪建設的空間規劃。為了施工空間管理就急切的需要一個能描繪動態施工時間和空間的模型。將BIM技術引入4D的施工管理，可以有效的解決時變動態的全部過程問題，而且還可以隨進度變化給予結構給予三維可視化和計算模型，提高施工安全和時變建模的效率，為時變理論的應用提供適合的途徑與方法。還可以將BIM技術應用在設計細部，設計檢討和建設進度檢查，防災檢查，設施管理資料等方面。再利用3D方式協作一起檢查設計，減少過去2D的失誤。BIM與3D的同時應用在增加了空間上的視覺檢查以外，還校正了各個細節施工的剖面圖和標記說明，避免頻繁的設計更替。香港理工大學的李恒教授提出了基于BIM的虛擬施工技術解決方案。主要分析了優化設計，優化施工，優化管理等問題，這樣就可以降低施工的成本和時間。現在國內外對于BIM應用的重點在于設計階段的施工圖生成，圖紙管理，設計優化，施工碰撞檢查和優化施工管理上面。BIM技術大大提高了設計圖紙的精確度，減少了施工時的事故與突發情況。

三 基于BIM的施工空間安全管理辦法

根據地鐵空間的安全開展技術路線，首先依據項目BIM的應用目標，實際設計圖紙和施工組織設計建立三維BIM的模型，然后相應鏈接進度計劃再模擬施工，最后進行空間沖突檢查，并對危險區域劃分等級。BIM是被賦予了很多工程屬性的三維圖紙，由圖紙再建立立體的模型。BIM模型一般由結構模型，建筑模型，機械模型和管道模型4部分組成。然后根據BIM的應用目標，依據詳細程度構建不同模型且表達其屬性及構件。施工模型是在建立上面的主體模型之后建立的模型，為了檢測空間碰撞情況。比如在運土車，挖掘機等運輸工具，其機械臂膀可以在機械旁邊一定半徑內進行旋轉，所以只用實體外形3D描述并不能全面反映其在工作時的空間需求。這就需要根據其運動的軌跡和特性建立一個整體模型。BIM模型信息完整性是根據應用目的，用來確定信息表達的邊界和信息表達的周詳程度，用來避免信息的缺失或冗余。一般構建共包含三維幾何的信息，比如形狀，空間位置等等。BIM模型信息統一性是由于BIM應用需要的一系列軟件的串聯，當模型在不同的軟件中變換時，因為采用了統一的建模工具而且因為相同的信息標準，同一信息就可以不用重復輸入。

四 地鐵施工空間沖突的檢查

對于地鐵建設工程來說，空間不是無限的，而是有限的，所以在工程建設過程中，設備摩擦、空間沖突是導致生產效率低下的主要原因之一，還可能引發安全事故。每一個工序在進行的時候必須要有足夠的空間來進行活動。比如機械臂長的旋轉半徑，施工人員的活動半徑，如果兩者作業時在空間上產生了沖突，摩擦，就容易導致效率低下，人員傷害，財產損失等后果。所以在開工之前就要用BIM進行動態施工模擬，用來找出可能存在的問題，用來尋找最優機械的行進路線和人員活動的范圍，大大減少了損失和人員傷害發生的可能性。在進行空間沖突檢測之前，需要對每一構件和每一工序占用的空間進行描述，利用邊界法描述BIM的實體外形。此外，對于一些特別的實體，就不能簡單的用外形來描述其占用的空間情況。機械運輸作業的行為主要表現在其旋轉及前進，進行施工模擬的時候機械活動模型應該跟著施工機械一起運動，然后查找出周邊可能發生的所有碰撞可能。

五 總結

因為地鐵施工的環境十分的復雜，施工現場和場外行人車流很多只有一墻之隔，所以可以利用的空間十分有限。加上地鐵施工現場擺放的器具，密集的工作人員，大量建筑材料，這些施工作業內容，地點的交叉容易導致活動空間占用時間和空間上的安全隱患。這樣就必須基于BIM技術，將施工空間作為一種極其有限的資源進行嚴格的管理，這樣才可以最大程度的避免地鐵施工帶來的安全隱患。

[1]陳麗娟；基于BIM的地鐵施工空間安全管理研究[M]華中科技大學2012（1）

[2]高永剛；基于BIM可視化技術在杭州東站中的應用[J]土木建筑工程信息技術2010（10）

[3]趙麗琴；基于外部性理論的城市地下空間安全管理問題研究[M]中國礦業大學2011（3）

[4]王陳遠；基于BIM的深化設計管理研究優先出版[J]工程管理學報2012（14）

[5]王華偉；地鐵車站施工現場安全管理研究[M]西南交通大學 2008（11）

[6]張秋福；鄭州地鐵工程項目施工安全管理研究[M]南京理工大學2011（4）