BIM三維平面布置技術在安全管理領域的研究與應用

文/寧波建工股份有限公司 王衛國

品茗安控信息技術股份有限公司 方海存 倪鴻昌 王 強

寧波建工股份有限公司 黃歡君

王衛國，寧波建工股份有限公司總工程師

方海存，品茗安控信息技術股份有限公司BIM產品經理

倪鴻昌，品茗安控信息技術股份有限公司BIM產品經理

王 強，品茗安控信息技術股份有限公司BIM產品經理

黃歡君，寧波建工股份有限公司總工程師助理

0 引言

建筑業在未來很長一段時間將始終作為我國國民經濟的支柱產業，其最大特點是高流動性，生產工藝過程、作業場地不斷變化，就地雇工導致勞動力素質參差不齊，施工作業環境多變。這些特點使其成為一個高風險和事故頻發的行業，建筑安全問題已成為現在及未來全世界范圍內建筑業最為關心的問題。建筑業企業對于安全的意識正在逐漸加強，安全管理人員正在努力改變我國建筑業粗放的生產模式，而通過以BIM為代表的信息技術提高安全管理水平也將成為未來具有相當潛力的管理模式。本文主要討論在施工前期策劃及施工過程的安全管理中如何應用BIM三維平面布置技術。

1 BIM三維平面布置技術在安全規劃中的應用

目前在施工組織設計和方案編制過程中對于安全規劃重視程度不夠，甚至很多都淪為一種形式。但實際施工開展過程中施工現場整體規劃，施工現場道路、材料區、起重機械設置及危險區域防護等問題，對于現場安全管理至關重要。利用BIM三維平面布置技術可模擬施工過程，包括構件吊裝路徑、危險區域、車輛進出現場狀況、不同階段堆場位置改變情況等（見圖1）。全過程BIM三維平面布置模型可直觀、便利地協助管理者分析現場情況，找出潛在問題，制定可行的施工方法，有利于提高效率，減少傳統施工現場布置方案中存在的漏洞，及早發現施工圖設計和施工方案的問題。特別是針對復雜施工工況下，不同施工階段的轉化或存在交叉作業的情況，對于安全規劃的要求更迫切，該情況下的三維平面布置模型必須包括不同的施工階段。

BIM的可視化是動態的，施工空間隨工程進展會不斷變化，將影響施工效率和安全。通過可視化模擬施工狀況，可形象展現施工工作面、施工機械位置的情形，有利于準確評估施工進展中工作空間的可用性及安全性。

2 BIM三維平面布置技術在臨水臨電設計中的應用

通過BIM三維平面布置技術可模擬施工現場臨水臨電布置，通過內置的合規性檢查，對臨時用電及消防用水設置是否符合規范要求進行自動檢測和報警，從而提高臨水臨電設計的準確性和可靠性。同時利用BIM模型的體量統計功能，可對現場所使用的電纜、電箱、水管等材料進行數量統計，便于進行安全管理和成本控制（見圖2）。

圖1 全過程BIM三維平面布置模型

圖2 BIM三維平面布置技術在臨水臨電設計中的應用模型

圖3 土方開挖模擬模型

圖4 群塔作業模擬模型

圖5 BIM三維平面布置模型VR體驗

3 BIM三維平面布置技術在深基坑土方開挖中的應用

根據規定，基坑開挖深度超過5m屬于超過一定規模的危險性較大的分部分項工程，需要編制專項施工方案并進行專家論證。傳統基坑開挖方案采用平面、剖面、節點詳圖的方式進行展示，無法直觀反映施工流程和危險源位置。通過BIM三維平面布置技術，將土方開挖整體流程進行三維模擬和論證，可極大地提高方案的合理性（見圖3）。

4 BIM三維平面布置技術在群塔作業中的應用

塔式起重機是建筑施工中大量使用的一種基礎設備，尤其在一些規模較大的施工場地內，需要多臺塔式起重機同時運行，群塔作業是施工現場安全管理的重大危險源之一。塔式起重機的選位、吊運范圍及頂升附墻的規劃如果有差錯，會給施工現場的塔式起重機安全管理工作帶來很大隱患。基于BIM三維平面布置技術可提前對塔式起重機的位置和吊運情況進行模擬，在模擬過程中明確展示其回轉半徑和運行軌跡，由此可判斷塔式起重機布置的合理性。同時在該模型中進行4D模擬動畫，并賦予塔式起重機附墻時間，結合建筑施工時間，可自動檢測塔式起重機在頂升過程中是否與周邊塔式起重機及建筑物存在碰撞情況（見圖4）。

5 BIM三維平面布置技術結合VR技術在安全培訓中的應用

BIM+VR安全管理技術主要將BIM技術實施全過程與VR技術優勢互補，相互融合，無縫集成BIM三維平面布置模型成果。體驗者戴上VR眼鏡后，整個工程形象逼真地展示在眼前，可在虛擬的建筑工程中感受施工事故的發生，起到很好的安全交底作用（見圖5）。

6 結語

綜上所述，建筑業在我國正處于飛速發展階段，在建筑安全形勢依然嚴峻的今天，采用BIM三維平面布置技術可提高企業的安全管理水平，解決當前施工安全管理存在的問題。同時通過該技術應用，建立預防機制，可直觀規范安全生產行為，使生產各環節符合有關安全生產法律法規和標準規范的要求，促使人、機、料、環境處于良好狀態，并持續改進，不斷加強企業在安全生產過程中的規范化建設。

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