淺談BIM技術(shù)在項(xiàng)目安全管理工作中的應(yīng)用

王世全（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司，北京 100068）

1 引言

自BIM技術(shù)傳入中國(guó)以來(lái)，給建筑行業(yè)帶來(lái)了巨大的改革，同時(shí)在一定程度上引領(lǐng)著建筑業(yè)信息化管理走向更高層次的發(fā)展。

我公司在上級(jí)單位的大力指導(dǎo)下，自2012年開始推廣BIM技術(shù)，在項(xiàng)目管理方面的應(yīng)用取得了較多成效。本文有針對(duì)性地對(duì)項(xiàng)目安全管理方面BIM技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用和分析思考進(jìn)行闡述和總結(jié)，供同行交流借鑒。

2 BIM技術(shù)特點(diǎn)簡(jiǎn)述

BIM（ Building Information Modeling）即建筑信息化模型，通過(guò)對(duì)施工對(duì)象全過(guò)程的綜合信息進(jìn)行描述集合形成的四維立體效果，包括施工對(duì)象所涉及空間內(nèi)各種元素的數(shù)量、規(guī)格、位置及其相互沖突關(guān)系等等。

BIM模型具有3D直觀可視效果、隨施工進(jìn)度而進(jìn)行超前4D虛擬施工和動(dòng)態(tài)漫游、根據(jù)變更洽商而隨時(shí)進(jìn)行信息修改、各專業(yè)間進(jìn)行空間立體沖突碰撞檢測(cè)、可進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)等自身優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。

3 BIM技術(shù)在項(xiàng)目安全管理方面的應(yīng)用與思考

3.1 主體建模與重大危險(xiǎn)源辨識(shí)。

開工前，根據(jù)工程圖紙信息，進(jìn)行主體模型建立，主要包括建筑模型、結(jié)構(gòu)模型、機(jī)電模型三個(gè)部分，即可綜合關(guān)聯(lián)審視，也可單獨(dú)體系查看。

在建模階段期間，對(duì)于符合標(biāo)準(zhǔn)的四口、五臨邊、高支模、大跨度、深基坑等重大安全危險(xiǎn)源因素進(jìn)行分類甄別，水平洞口可以自動(dòng)識(shí)別，按照一般和重大兩種情況分別以警示色圖標(biāo)顯示，并提醒在周圍增設(shè)臨時(shí)維護(hù)，建模后進(jìn)行信息提成，再制定有針對(duì)性的措施方案。

同時(shí)，在工程變更時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行信息更新，并對(duì)更新后的模型進(jìn)行對(duì)比，可辨識(shí)新增加危險(xiǎn)源，進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)對(duì)處理。

3.2 安全防護(hù)安裝模擬與3D漫游。

安全防護(hù)工作隨著施工階段的進(jìn)展和工序的插入而變化，應(yīng)以動(dòng)態(tài)的思路進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)管，方有成效。分公司推行安全防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，將標(biāo)準(zhǔn)化防護(hù)圖冊(cè)要求，結(jié)合分公司所采用的防護(hù)形式和材料等要求，將有針對(duì)性的防護(hù)方案信息輸入建立構(gòu)件族，即可形成安全防護(hù)專業(yè)模型。

同時(shí)，對(duì)該安全防護(hù)模型除了可以提取可視圖片外，可形成更為直觀形象的3D漫游動(dòng)畫，可用于安全方案編制、技術(shù)交底和培訓(xùn)教育等，更有利于對(duì)防護(hù)監(jiān)管和查缺補(bǔ)漏。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)平面管理

由于當(dāng)前開發(fā)商對(duì)審批用地采取零浪費(fèi)、最大化極限使用的情況，尤其是群體工程，基坑上口邊線重合紅線的情況極為普遍，現(xiàn)場(chǎng)平面可利用空間極其狹小，加工場(chǎng)地?zé)o法搭建、材料無(wú)法運(yùn)輸?shù)鹊戎率乖趥鹘y(tǒng)項(xiàng)目管理方法下，現(xiàn)場(chǎng)施工難度大、生產(chǎn)效率極低，且工序穿插施工多帶來(lái)的各項(xiàng)安全隱患危險(xiǎn)源等級(jí)高。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)平面布置現(xiàn)場(chǎng)條件分析，包括平面尺寸、地形、周邊管道、周邊建筑物（距離和高度）、四周道路、高壓線分布等，對(duì)平面使用功能進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和初步規(guī)劃，包括道路、材料加工場(chǎng)地、材料原材和半成品分類堆放、料具堆放、機(jī)械布置（尤其是塔吊、電梯和地泵）、臨水臨電、出入口等等，通過(guò)BIM技術(shù)進(jìn)行4D施工模擬和碰撞，尤其是各種機(jī)械活動(dòng)范圍與周邊建筑物和構(gòu)筑物的碰撞、各種場(chǎng)地的規(guī)模和動(dòng)態(tài)規(guī)劃、道路通行可行性和消防要求、臨建房屋布置等方面可能發(fā)生安全隱患的可能性辨別，根據(jù)各種碰撞和沖突可能造成的事故發(fā)生機(jī)率、事故嚴(yán)重程度，結(jié)合項(xiàng)目使用需求和動(dòng)態(tài)調(diào)整規(guī)劃，按照各專業(yè)工序的作業(yè)對(duì)場(chǎng)地空間、設(shè)施、機(jī)械和人員的需求及碰撞，調(diào)整平面布置和組織部署，進(jìn)一步優(yōu)化平面布置方案和加強(qiáng)過(guò)程動(dòng)態(tài)管理協(xié)調(diào)，達(dá)到最佳空間立體可視化規(guī)劃，最大可能地提高場(chǎng)地利用率、降低安全隱患發(fā)生。

3.4 專項(xiàng)方案編制和優(yōu)化

（1）對(duì)專項(xiàng)方案中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵工序，尤其是難以用文字?jǐn)⑹龌駽AD圖展示的，可以通過(guò)BIM模型三維展示，更直觀更形象。

（2）可通過(guò)虛擬施工進(jìn)行模擬檢驗(yàn)安全專項(xiàng)方案編制的實(shí)用性，對(duì)其方案實(shí)施過(guò)程中的不可見安全隱患盡可能地提前暴露、提前處理。

（3）塔吊安裝、起重吊裝、機(jī)械開挖等涉及到機(jī)械安裝、拆除和使用專項(xiàng)方案中， 不僅可以對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中某一時(shí)點(diǎn)對(duì)空間占有（工作運(yùn)轉(zhuǎn)覆蓋半徑、危險(xiǎn)區(qū)域等）及現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)人員、機(jī)械、物體的相對(duì)和絕對(duì)關(guān)系進(jìn)行關(guān)聯(lián)展示，更可以將其整個(gè)運(yùn)行作業(yè)的全部空間邊界占有和碰撞相關(guān)進(jìn)行展示并形成報(bào)告，有利于對(duì)過(guò)程中不安全因素和隱患進(jìn)行排查、辨識(shí)，更有利于對(duì)方案的優(yōu)化和調(diào)整。

3.5 三維可視化安全技術(shù)交底

BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)安全技術(shù)交底帶來(lái)方式方法上的變化，可以通過(guò)3D模型提取圖片、3D動(dòng)態(tài)漫游、虛擬施工動(dòng)畫方式進(jìn)行交底，更為直觀、可懂、可操作的交底方式完全顛覆了原有的書面文字外加CAD圖片的方式，讓工人輕而易懂地了解到安全操作過(guò)程和注意事項(xiàng)，增加安全防范意識(shí)，交底效果更加明顯。

3.6 安全防護(hù)用品采購(gòu)計(jì)量和復(fù)核

除了對(duì)工程本身工程量進(jìn)行計(jì)取外，通過(guò)對(duì)各種安全防護(hù)用品的標(biāo)準(zhǔn)組建立后，在模型中按照方案要求輸入相關(guān)信息，最后通過(guò)報(bào)告形成對(duì)其用量統(tǒng)計(jì)，并可以根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行采購(gòu)總量的校核和調(diào)整。

我們嘗試進(jìn)行對(duì)安全防護(hù)用品中的防護(hù)欄桿、安全網(wǎng)、外防護(hù)腳手架（鋼管、扣件、完全網(wǎng)等）采購(gòu)量進(jìn)行計(jì)量統(tǒng)計(jì)后，與實(shí)際人工計(jì)提采購(gòu)計(jì)劃相差不大。采購(gòu)量的準(zhǔn)確性與方案的選擇、自建族的建立、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際操作和軟件本身規(guī)范的兼容性等都有著關(guān)聯(lián)，我們建議對(duì)安全防護(hù)用品采購(gòu)量以復(fù)核應(yīng)用為主。

3.7 關(guān)于安全區(qū)域界定和現(xiàn)場(chǎng)安全引導(dǎo)的思考

筆者按照在國(guó)外施工項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為目前國(guó)內(nèi)項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)安全區(qū)域分等級(jí)界定及其區(qū)域引導(dǎo)不是很完善，國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)除了安全管理規(guī)章制度、平面布置圖及簡(jiǎn)單的通道疏散標(biāo)識(shí)外，并沒(méi)有其它真正意義的引導(dǎo)。

尤其是對(duì)于綜合素質(zhì)不是很高、安全意識(shí)相對(duì)不強(qiáng)的農(nóng)民工而言， “放下鋤頭、摸起磚頭”雖說(shuō)只是一個(gè)動(dòng)作的轉(zhuǎn)變，但隨之帶來(lái)的除了其施工本身標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其操作和目標(biāo)要求發(fā)生變化外，其周邊的空間條件和操作的過(guò)程中安全因素發(fā)生了根本性的變化，就要求其對(duì)各種因素充分辨識(shí)并具備安全防護(hù)、環(huán)境識(shí)別、應(yīng)急處理的能力。因此項(xiàng)目部對(duì)進(jìn)場(chǎng)人員在安全區(qū)域識(shí)別和安全引導(dǎo)方面的工作顯得至關(guān)重要。

前面簡(jiǎn)單闡述了通過(guò)模型建立對(duì)危險(xiǎn)源辨識(shí)、安全防護(hù)模擬和漫游、方案虛擬施工、現(xiàn)場(chǎng)平面管理等內(nèi)容，筆者認(rèn)為建立在上述工作基礎(chǔ)上的安全區(qū)域識(shí)別和引導(dǎo)，應(yīng)按照施工的不同階段分為整個(gè)施工平面和樓層兩部分分不同級(jí)別或以危險(xiǎn)源類別給以區(qū)分渲染，主要包括現(xiàn)場(chǎng)平面安全通道、施工道路、出入口、三區(qū)分離、塔吊運(yùn)轉(zhuǎn)覆蓋半徑、基坑臨邊和監(jiān)測(cè)警戒、材料堆場(chǎng)、加工廠區(qū)、樓層疏散通道和 “四口五臨邊”、樓層高處墜落覆蓋半徑等等。

通過(guò)渲染后形成安全區(qū)域界定和引導(dǎo)模型，以三維圖片和動(dòng)畫漫游的形式，列入人員進(jìn)場(chǎng)教育內(nèi)容以視頻形式進(jìn)行教育，其效果更加直觀、形象。

3.8 關(guān)于應(yīng)急預(yù)案虛擬演練的思考

BIM 4D虛擬施工，即將施工現(xiàn)場(chǎng)條件環(huán)境，匹配施工進(jìn)度、組織部署和各種資源配置，通過(guò)動(dòng)態(tài)模型形成可視化的施工管理管理展示，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目各相關(guān)方參與的虛擬建造。當(dāng)然，通過(guò)虛擬建造，可以發(fā)現(xiàn)在合同交付物實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的各種問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)本身問(wèn)題、施工方法、組織部署和方案等，從而在達(dá)到對(duì)建造過(guò)程提前模擬視覺效果外，更有利于對(duì)各種問(wèn)題的提前消化和優(yōu)化。

以往應(yīng)急預(yù)案演練通常采用桌面演練和實(shí)戰(zhàn)演練兩種，前者人為因素或者說(shuō)理論性過(guò)強(qiáng)但不宜發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，后者耗時(shí)耗力耗資源，而通過(guò)介于兩者之間的BIM虛擬演練，更能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也有利于節(jié)約成本。

舉例說(shuō)明，模擬樓層緊急火災(zāi)事故演練，通過(guò)預(yù)設(shè)各種參數(shù)，動(dòng)態(tài)模擬施工中產(chǎn)生著火，根據(jù)著火點(diǎn)設(shè)置和消防工具、疏散通道分布，充分分析可利用時(shí)間和周邊空間情況及因素，對(duì)滅火、通道疏散及周邊采取臨時(shí)的設(shè)施、人員導(dǎo)流措施、緊急車輛路徑與停放地點(diǎn)等等進(jìn)行詳細(xì)描述，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急預(yù)案的可視模擬演練和糾偏總結(jié)。

3.9 關(guān)于安全事故模擬視覺體驗(yàn)和虛擬案例還原分析的思考

目前國(guó)內(nèi)個(gè)別項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置了安全事故體驗(yàn)區(qū)，但是其項(xiàng)目大多以墜物打擊、高空墜落（洞口臨邊、腳手架跳板不滿鋪場(chǎng)景）等為主，涉及項(xiàng)目相對(duì)較少、形式相對(duì)單一且投入費(fèi)用較大，多用于創(chuàng)優(yōu)創(chuàng)獎(jiǎng)項(xiàng)目。

筆者一直在思考如何利用BIM技術(shù)模擬安全事故，通過(guò)三維模型的生動(dòng)形象演示，讓工人意識(shí)到安全事故的嚴(yán)重性，更重要的是如何針對(duì)此事故進(jìn)行有效的“還原”和分析，讓工人意識(shí)問(wèn)題的根本所在，才能提高其安全防范意識(shí)和具備應(yīng)急處理能力，從而杜絕事故隱患的發(fā)生，這是一個(gè)綜合性技術(shù)層面的問(wèn)題值得探索和研究。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用BIM 技術(shù)，獲取工程本身和項(xiàng)目管理信息，實(shí)施4D 建筑施工信息模型的新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)地、資源、施工進(jìn)度和組織部署的可視化集成模擬、沖突碰撞分析和動(dòng)態(tài)管理等，可以達(dá)到事前預(yù)防、事中監(jiān)控和事后處理全過(guò)程素的監(jiān)管，不但進(jìn)一步提高了安全監(jiān)管工作的效率和溝通效果，更能進(jìn)一步提高工人對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和自我防護(hù)的意識(shí)、進(jìn)一步增強(qiáng)工人對(duì)安全管理要求的理解程度和應(yīng)急處理的能力，從而總體上降低了安全事故的發(fā)生率、減少不必要的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。BIM 技術(shù)在項(xiàng)目管理工作方面的應(yīng)用，值得行業(yè)內(nèi)人士不斷研究、不斷應(yīng)用、不斷總結(jié)，才能不斷促進(jìn)項(xiàng)目管理水平的進(jìn)步。

[1]高永剛,李光金，基于BIM可視化技術(shù)在杭州東站中的應(yīng)用.土木建筑工程信息技術(shù)，2010

[2]蘇駿,葉紅華，基于BIM的設(shè)計(jì)可視化技術(shù)在世博會(huì)德國(guó)館中的應(yīng)用.土木建筑工程信息技術(shù)，2009

[3]劉娟花,李艷妮，基于BIM的虛擬施工技術(shù)應(yīng)用探究.電腦知識(shí)與技術(shù)，2011