BIM技術在建筑工程施工安全中應用研究

(重慶交通大學 重慶 400074)

引言

國內 BIM 技術的應用起步相對較晚，但是隨著建筑業的不斷發展，建筑行業的管理模式不斷轉變，BIM 技術在建筑行業中的巨大潛力得到了逐步體現。在將 BIM 技術引入到建筑項目施工安全管理的研究中，國內學者作了大量的努力。從施工過程現場管理角度出發，施工現場活動中的機具設備與人員的工作空間發生沖突是產生安全危險的重要原因，吳翌禎，邱彥彰[1]在 BIM 技術在工作空間沖突方面做了積極研究,解決了因空間碰撞而出現的安全問題。陳麗娟[2]研究了通過利用 BIM 技術進行地鐵施工空間的安全規劃和施工環境的模擬，合理規劃施工現場環境和機械行進路線，進行安全區域劃分，避免施工空間沖突和機械碰撞等安全隱患的出現。

一、BIM技術簡介

(一)BIM技術軟件平臺

目前，建筑業的效率較低，在相當程度是因為信息流通不暢，造成信息孤島，而 BIM 技術的產生解決了信息孤島造成的信息不對稱問題，多部門、多專業基于同一平臺的協同工作模式形成了基于 BIM 模式下的新型管理方式。在工程項目施工周期內，眾多工程變更導致很難實現統一模型的運用。在施工安全監管任務中，需要在多變更的環境下，盡量減少重復建模的同時保證現場的使用效果。利用 BIM 優勢實現可操作的現場管理，成為研究施工現場安全監管模型的初衷。

(二)BIM技術在安全監管中的主要應用

目前，BIM 技術主要注重在工程技術應用方面，解決技術難題。BIM 技術的在安全監管中的應用主要包括了四部分內容[3]。協同管理方面：BIM 形成基于制定項目的信息樞紐，各參與方以參與各專業人員可根據自己任務進行有效溝通，實現在同一數據中心下的全面協作，減少信息不對稱問題，提升協同效率。碰撞檢查，深化設計方面：結合深化設計、施工方案措施和結構偏差；鋼筋和鋼筋深化設計指導；預留空洞圖自動生成； 輔助班組優化，完整體現施工方案；自動生成平面和剖面圖，有效指導施工運動碰撞檢查。可視化、虛擬建造方面：施工方案 3D、4D 模擬。施工動畫表現；虛擬漫游可視化交流；BIM 結合的現場照片數據庫。

二、基于 BIM 的施工現場安全監管方法

(一)基于 BIM 的建筑工程施工安全管理體系

為了把基于 BIM 技術的施工安全管理系統化。通過對建筑工程安全管理原理、安全風險管理理論和利用 BIM 技術進行施工管理的學習，結合對應用 BIM 技術進行施工安全管理的研究，充分利用 BIM 的數字化、空間化、定量化、全面化、可操作化、持久化等 6 大特點，結合相關信息技術，使項目參與者在施工前先進行三維交互式建設施工全過程模擬[4]。利用 BIM 技術在施工過程中動態識別現場安全隱患，并及時調整施工方案。本文構建的基于 BIM 的建筑施工安全管理體系分為 3 大模塊，資料基礎、BIM虛擬施工、安全管理。

(二)基于 BIM 的施工現場安全信息模型的建模標準

為了解決信息交流和共享問題，必須建立同一的標準。各軟件通過遵循相同的數據傳輸標準，依靠一定的數據接口和其他軟件進行數據交換，以此實現數據共享[5]。信息模型的精細度及信息處理分工，安全信息型的深度在不同階段是不同的：初始階段，需要達到 LOD300 的精度要求；在施工安全過程管理中，需要對安全措施、設備進行建族，已有的建筑模型進形二次處理，添加安全相關的功能參數，最終達到LOD500 的精度。在信息錄入時，模型單元人員與信息模型運營維護人員有不同的定義，前者主要負責創建三維構件而不涉及功能屬性的信息的操作，后者則是模型任務信息維護的主體，他參與模型的二次處理而不參與建筑項目本身的三維建模。安全信息庫的內容，安全信息庫的整理主要是依據土建不同的施工階段易出現的安全問題進行匯總處理。對各個階段本文主要繞三部分安全信息：可模型化的模型信息，可參數化的屬性信息，外部鏈接信息。

三、BIM 在施工安全管理中的應用

基于 BIM 的建筑施工安全管理體系的實現要點和作用如下所示。其中應用的 BIM 技術是數字化基礎，還有虛擬原型技術(VP)，虛擬現實技術(VR)，并結合智能監控技術等。

危害因素識別：BIM 系統中包含了建筑各構件的信息及施工進度計劃，而進度計劃包含了一切活動的信息，形成 4D 模型，可以非常有效地識別潛在的施工現場危害因素。

危險區域劃分：在動態施工模擬過程中，根據危險源辨識結果，在工程的不同階段利用可視化模型對區域的危險程度進行劃分管理，并將相應評價結果反饋到模型界面，以紅、橙、黃、綠 4 種顏色來描述區域危險程度以指導施工，并指定每種安全等級下禁止的施工活動，這樣可以有效地減少由于危險區域不明確導致的安全事故。

安全措施制定：在基于 BIM 技術的集成化安全管理系統中，可以自動地提出安全措施，以用 BIM 技術在建筑施工安全管理中的應用研究來保護建筑活動或是避免已識別危害的發生，通過 BIM 制定的安全管理平臺獨立制定，并可以根據施工現場變化和需要持續動態更新。

安全評價：在虛擬施工中辨識的危害因素和制定的安全防護措施，可以利用層次分析等安全評價方法進行安全度分析評價，如果可靠則可以執行，如果超過安全度將返回施工安全專項設計，重新規劃安全措施，并調整 BIM 施工模型，再次進行安全評價直至符合安全要求才能進行下一步實施工作。

安全監控：以虛擬施工模型為核心，結合現有的視頻智能監控技術，施工單位、監理、建設單位以及政府部門都可以進行可視化施工組織管理。實時監控中，通過對比實際完成的安全活動與需要完成的安全活動可以得到安全執行的情況，并以此來進一步調整建筑的施工計劃，使其更能夠有效滿足安全施工的需要

四、結語

對 BIM 技術在施工安全方面的應用進行了研究。構建了基于 BIM 虛擬施工的安全管理系統。該系統主要由資料基礎模塊、虛擬施工模塊和安全管理模塊組成，這種多維數值安全管理系統能夠促進 施工安全管理水平的提高，因此具有重要的實用價值。

當前 BIM 技術在建筑安全施工的應用不夠廣泛，在橋梁施工中的監控應用也更是缺乏。BIM 技術對于實現工程的全面信息化，智能化具有重大意義。因此，BIM 在橋梁施工中的安全監控可以作為一個技術創新點進行探索。