BIM技術(shù)在水電工程施工安全管理中的應(yīng)用分析

王林

【摘 要】隨著我國(guó)建筑工程系統(tǒng)系統(tǒng)得到大力發(fā)展，水電工程安全施工也成為了目前一個(gè)熱點(diǎn)問題。水電工程安全施工不但對(duì)水電工程本身，也對(duì)整個(gè)社會(huì)的健康發(fā)展起著很大的影響。本文通過分析目前水電工程施工安全管理中的不足點(diǎn)，結(jié)合目前水電工程施工行業(yè)的新技術(shù)，提出了將BIM技術(shù)應(yīng)用到其中的理念，力爭(zhēng)為水電工程施工安全管理提供新思路。

【關(guān)鍵詞】BIM 水電工程 施工安全 安全管理

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展與壯大，對(duì)于住房的需求日益增加，建筑工程項(xiàng)目在近些年受到大家的廣泛關(guān)注，也日益受到國(guó)家與社會(huì)的關(guān)注。施工安全問題一直是水電工程施工過程中的一個(gè)重要問題，現(xiàn)階段大部分的工程對(duì)于安全管理問題都作出了相應(yīng)的改善，但是依然存在一些問題，建筑信息模型（BIM）作為一種新型的安全管理技術(shù)，在水電工程中的應(yīng)用能夠有效保障水電工程的施工安全，是一項(xiàng)新的革命技術(shù)。

1 傳統(tǒng)水電工程施工安全管理不足

對(duì)于施工安全來講，一個(gè)很重要的階段就是對(duì)于重大事故的預(yù)防，以及對(duì)危險(xiǎn)源頭的監(jiān)控。但是，就目前來講，我國(guó)技術(shù)主要還是采用了監(jiān)控與人工督促手段，對(duì)重大施工工程進(jìn)行安全監(jiān)控，對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行控制，實(shí)施嚴(yán)格的安全檢查，但是事故依然在不斷發(fā)生。從事故發(fā)生后的反思結(jié)果來看，安全施工仍然存在嚴(yán)重問題。因此，筆者認(rèn)為，施工項(xiàng)目的安全管理應(yīng)該是貫穿于整個(gè)生命周期中。BIM可以給施工提供科學(xué)合理地設(shè)計(jì)與規(guī)劃，能夠進(jìn)一步保障施工安全，并且通過BIM可以自動(dòng)檢測(cè)出潛在危害，并針對(duì)性解決。任何一個(gè)建筑信息模型都與相關(guān)進(jìn)度規(guī)劃之前存在密切聯(lián)系，隨著施工進(jìn)度的改變，施工現(xiàn)場(chǎng)與施工環(huán)境也在不斷改變，新的安全問題出現(xiàn)或者被消除，施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)與事先制定好的活動(dòng)順序有一定差異，如果建筑信息模型沒有得到相應(yīng)糾正改變，還按照原先順序進(jìn)行，那么監(jiān)控也是無意義的。

2 建筑工程水電施工安全的BIM系統(tǒng)

BIM技術(shù)能夠利用虛擬的安全控制系統(tǒng)，對(duì)安全施工潛在的安全隱患進(jìn)行識(shí)別。在當(dāng)前建筑工程施工之前，可以充分利用BIM的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)工程的實(shí)際情況對(duì)工程設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的規(guī)劃，再通過BIM的自身排除潛在安全隱患手段對(duì)工程施工中可能出現(xiàn)的隱患進(jìn)行規(guī)避。在施工過程中，需要利用BIM技術(shù)來發(fā)現(xiàn)安全隱患，并及時(shí)針對(duì)其作出決策，以降低事故發(fā)生率。在施工結(jié)束后，還需要利用BIM技術(shù)對(duì)工程進(jìn)行定期的檢查與維護(hù)，以保證工程的順利使用并延長(zhǎng)其使用壽命。

圖1 BIM安全檢查系統(tǒng)框架圖

如圖1所示，BIM安全檢查系統(tǒng)第一步是收集與分析數(shù)據(jù)，其中包括了工作分解結(jié)構(gòu)，進(jìn)度安排數(shù)據(jù)與模型的屬性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在工作分解結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)元素都提供了進(jìn)度績(jī)效測(cè)量點(diǎn)，而BIM技術(shù)能夠通過應(yīng)用相應(yīng)施工進(jìn)度規(guī)劃來展現(xiàn)這些信息。跟傳統(tǒng)的過程比較，BIM是融合了目前通用的安全規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，安全方針，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用于支持BIM檢查執(zhí)行。當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)變化時(shí)，BIM能夠針對(duì)施工工作任務(wù)轉(zhuǎn)換相應(yīng)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)，由此來判斷與執(zhí)行。

BIM技術(shù)的安全檢查過程第一步為對(duì)規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)的解釋，規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)解釋一般有以下兩個(gè)方面的條件：（1）規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)適用背景與條件；（2）規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)適用屬性。首先BIM系統(tǒng)會(huì)識(shí)別目標(biāo)施工對(duì)象，然后再檢查所識(shí)別的施工具體信息（開挖寬度、長(zhǎng)度、位置等等），解釋的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)部中，而針對(duì)部分特定的條件，用戶可以通過系統(tǒng)界面對(duì)其進(jìn)行定制。表1為示例高邊坡施工規(guī)則解釋。

表1 示例高邊坡施工規(guī)則解釋

對(duì)象

條件

措施

高處作業(yè)面和通道

臨水

設(shè)置高度>1.2m的防護(hù)欄

臨空

懸掛安全網(wǎng)

挖開口

5m處設(shè)置高度>2m的防護(hù)欄墻

在BIM系統(tǒng)中輸入以上具有參數(shù)化的規(guī)則，那么在檢查過程中，系統(tǒng)就會(huì)對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，以此來實(shí)現(xiàn)了一個(gè)默認(rèn)的防墜落保護(hù)系統(tǒng)。BIM技術(shù)的安全檢查過程第二步為建模。在建模的過程中，所有的相關(guān)對(duì)象都有其相對(duì)應(yīng)的屬性與類型，而所有的對(duì)象都將被BIM系統(tǒng)納入到檢查的基礎(chǔ)中，因此，與傳統(tǒng)的2D繪圖比較，建模的要求更為詳細(xì)與嚴(yán)格。BIM技術(shù)的安全檢查過程第三步為檢查執(zhí)行。因?yàn)樗械囊?guī)則標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)被翻譯成BIM系統(tǒng)可識(shí)別的代碼，因此，在執(zhí)行階段是極為簡(jiǎn)單的。施工對(duì)象通過其名稱、類型或者其他對(duì)應(yīng)屬性都可以找到相關(guān)的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)集，根據(jù)規(guī)矩標(biāo)準(zhǔn)就能夠?qū)κ┕?duì)象進(jìn)行安全檢查。在執(zhí)行安全檢查的設(shè)計(jì)中可以根據(jù)施工要求設(shè)定單一或者可優(yōu)化選擇的模型。自動(dòng)檢查模型是根據(jù)默認(rèn)的設(shè)置或者系統(tǒng)的解決方案來應(yīng)用相關(guān)的安全措施；可優(yōu)化選擇模型是根據(jù)自動(dòng)檢查后個(gè)人的實(shí)踐情況進(jìn)行選擇，具備了人性化設(shè)計(jì)。

BIM技術(shù)的安全檢查過程第四步為結(jié)果報(bào)告。安全檢查的結(jié)果以兩種形式生成報(bào)告，一為可視化安全防護(hù)設(shè)備，二為以檢查表形式的檢查結(jié)果，在檢查表中包含了對(duì)應(yīng)模型對(duì)象與適用解決方案中的各類詳細(xì)信息，此外，BIM結(jié)果還將耗費(fèi)的安全設(shè)備清單信息導(dǎo)入到項(xiàng)目進(jìn)度表中，對(duì)于項(xiàng)目的整體管理與控制有十分大的幫助。

3 以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的建筑工程水電施工安全評(píng)估與算法

3.1 評(píng)估指標(biāo)

在當(dāng)前建筑工程施工過程中，需要評(píng)估的指標(biāo)較多，其評(píng)估結(jié)果是受到多種因素的共同影響的，其中主要包括：人為因素（人員素質(zhì)、安全教育、宣傳）、設(shè)備因素（設(shè)備管理、數(shù)量、狀態(tài)）、安全管理因素（現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)、督促監(jiān)控、安全規(guī)劃）、環(huán)境因素（項(xiàng)目難度、施工環(huán)境、氣候變化）等。

3.2 安全評(píng)估算法

目前，我國(guó)對(duì)于安全施工評(píng)估算法已經(jīng)與國(guó)外水準(zhǔn)持平，且發(fā)展較為成熟，在計(jì)算方面目前主要采用了以下的幾個(gè)方法：（1）層次分析法，是一種將定性分析與定量分析相結(jié)合起來的方法，能夠直接將人的主觀判斷采用數(shù)量的形式表達(dá)出來；（2）模糊綜合評(píng)價(jià)法，是利用了模糊矩陣對(duì)定量進(jìn)行計(jì)算，然后對(duì)模糊關(guān)系進(jìn)行合成與表達(dá)；（3）灰色關(guān)聯(lián)度分析法，以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，對(duì)對(duì)象進(jìn)行半定量與半定性掃描；（4）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法，主要是能夠?qū)⒅R(shí)翻譯成系統(tǒng)識(shí)別的代碼并輸入系統(tǒng)，其具備了自動(dòng)適應(yīng)性特點(diǎn)，還能夠?qū)π轮R(shí)規(guī)則等內(nèi)容進(jìn)行翻譯并補(bǔ)充輸入，充分補(bǔ)充舊知識(shí)的不足。

4 以高處墜落事故防范為應(yīng)用

因?yàn)榻ㄖ┕すこ讨泻写罅扛呖兆鳂I(yè)，因此高處墜落事故時(shí)有發(fā)生，這也是被列為了建筑施工過程中首要傷害。在尚未建造的臨邊、洞口、樓梯、電梯井、天窗等位置，安全防護(hù)不到位是導(dǎo)致高處墜落傷的主要原因。咱們可以根據(jù)上述BIM技術(shù)，有效加強(qiáng)高處作業(yè)的安全管理。首先，在建筑項(xiàng)目資料的基礎(chǔ)上，專門針對(duì)高處施工作業(yè)制定相應(yīng)的安全專項(xiàng)方案，并以此為藍(lán)本用BIM系統(tǒng)內(nèi)部的虛擬施工數(shù)字模型，專門對(duì)各個(gè)施工地點(diǎn)的空間形體進(jìn)行自動(dòng)分析。BIM系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)查找各個(gè)需要采取安全措施的洞口，并提出安全預(yù)警。在BIM系統(tǒng)中，還可以自動(dòng)生成4D模型，在安裝與拆卸欄地點(diǎn)與日期進(jìn)行標(biāo)注，這樣就可以方便管理人員布置施工任務(wù)。在施工前，通過這種可視化的方式與施工人員進(jìn)行交接，就能夠使交接工作更加詳細(xì)，同時(shí)也方便施工人員對(duì)于施工項(xiàng)目有一個(gè)更加詳細(xì)的了解。在施工過程中，管理人員利用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理，通過安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理，調(diào)整相應(yīng)措施與計(jì)劃，從而保證項(xiàng)目安全順利開展。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以建筑工程中水電安全施工為基礎(chǔ)，分析了傳統(tǒng)水電工程安全管理的不足點(diǎn)，講述了BIM技術(shù)在其中的重要作用。從本文的分析我們可以看出BIM技術(shù)應(yīng)用在建筑工程水電施工中，極大地提升了工程的信息化與智能化水平，在水電工程的整個(gè)生命周期中都能夠更加全面、細(xì)致的為施工安全管理發(fā)揮重要作用。

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