BIM技術在地鐵機電工程安全文明施工中的應用

徐文忠

(中國華西企業股份有限公司安裝工程公司，四川成都 610071)

在城市地鐵工程中，招標人往往將機電工程與主體工程分別單獨進行招標。當中標的機電施工單位進場時，主體工程已經完成并會按照合同規定將施工場地移交給機電施工單位，由機電施工單位負責地盤管理。施工現場的臨時設施、安全文明的防護等都需要由機電施工單位另外自行搭建。地鐵車站的施工場地面積非常大，地下車站內的施工條件差，工期又緊張，施工作業人員多，同時還與其他專業承包單位交叉作業點多。對于單獨承建機電工程的專業安裝單位來講，在建筑工程中，這些設施往往都是由建筑總承包單位負責搭建，機電施工單位一般很少涉及到施工總平面的布置和臨邊洞口的安全防護。而且，建設單位和當地政府職能部門等都高度重視，對地鐵項目現場施工要求極高。機電施工單位將面臨著如何確保施工現場的安全文明施工，這將是一種極大的考驗。本文主要總結了在廣州市軌道交通七號線一期2標段(漢溪長隆站、鐘村站)機電工程總承包工程、廣州市軌道交通九號線一期清塘站機電工程總承包工程、長沙市軌道交通3號線一期機電設備安裝及設備區建筑裝修工程第一標段(由洋湖濕地、洋湖新城、陽光站、山塘站組成)的施工中，通過組建自有BIM技術團隊，充分利用BIM技術優勢對施工現場臨時設施布置、安全文明防護、臨時用水用電等進行輔助管理，有效地確保了施工現場的安全文明施工，提高了安全管理效率。在這三個工程中，BIM技術在安全文明施工方面的具體應用如下：①臨時設施的布置；②施工臨時用水用電的布置；③現場臨邊洞口的安全風險分析和安全防范措施；④利用“三維”技術進行可視化安全技術交底；⑤進行WBS拆分和編制派工單，結合門禁和視頻監控系統對進出場人員進行有效的安全管理；⑥重要施工工序的動畫模擬，直觀地反應出施工安全隱患；⑦在BIM基礎上，通過VR虛擬現實技術進行安全體驗。

1 利用BIM三維模型，合理規劃和優化施工現場臨時設施的布置

在城市地鐵機電工程項目中，臨時設施如辦公區、宿舍、食堂、加工區等是不允許搭建在地鐵車站的施工區域內，一般由建設單位指定地面上的空地并提供給施工單位使用。同時施工合同也約定臨建的搭設要求，臨設的搭建情況對周邊環境和社會的影響非常大。為了有效利用場地、優化及合理布置、更好的展示公司形象，BIM技術團隊和項目技術人員共同一起，先進行三維模型虛擬布置，經綜合考慮和優化后，報送建設單位和現場監理單位審批，再進行現場搭建工作。通過BIM技術將抽象的平面布置圖轉換成直觀的立體三維模型圖，大大提高了施工場地設計的效率，也充分展示出公司的品牌形象。本工地臨時設施的三維模型布置和現場布置如圖1所示。

圖1 利用三維模型合理規劃、優化臨設的布置

2 通過對臨時用水用電的三維模型布置，避免因施工交叉造成拆除和重建

先通過BIM三維模型進行虛擬布置和搭設，合理規劃地鐵車站內臨水、臨電、臨時消防設施，將臨時動力配線、照明配線、視頻監控線等所有站內臨時線纜集成在綜合線槽中，同時還充分考慮了施工進度、施工工序和交叉施工的影響，采用三維模型漫游方式，更直觀地反映出臨水臨電的搭設是否合理、美觀，從而徹底解決了現場臨時用水用電雜亂的狀況，做到了在施工期間不需要再移動和拆除，節省了人力、物力。臨時用水用電的模型和現場布置情況見圖2、圖3。

圖2 臨水臨電和安全防護的三維模型及現場布置

圖3 臨時用電的三維模型及現場布置

3 利用三維模型進行安全風險分析和采取有效的安全防范措施

在BIM模型中預先識別出施工現場的各類安全風險點，就更能準確地進行風險評估和制定有針對性的安全措施，并先在模型中進行安全防護，將之布置的更加完善,有效地解決了傳統管理模式的隨意性、計劃性不強、依賴管理人員的識別以及對風險認識不明確等不足。安全風險分析見圖4、安全防范措施見圖5、現場安全防護見圖6。

圖4 安全風險分析

圖5 安全防范措施(模型)

圖6 施工現場安全防護和標識的布置

4 利用BIM模型和動畫漫游，直觀、形象地對施工人員進行可視化安全技術交底

在廣州地鐵7號線的機電工程施工中，對施工范圍內所有主體、機電、裝修等各專業采用Revit軟件創建三維模型，實地測量主體數據，查閱材料設備資料，合理利用空間以及運用成品支架，通過利用軟件的智能碰撞檢測功能以及實施“三結合”(BIM 技術“三結合”包含兩個涵義：從參與者來講是 BIM 工程師、項目管理人員、勞務作業人員在技術、經驗方面的三結合；從信息表現形式來講是 BIM 三維模型、二維設計圖、施工現場實際情況的三結合)，經過充分的討論、審核、調整、優化，最后確定最優施工方案。在搭建前，利用三維模型和動畫漫游方式對施工人員進行詳細的講解，讓施工人員直觀感受施工現場臨邊洞口的位置、安全防護要求、安全控制的要點和難點。項目部進行可視化安全和技術交底見圖7。

圖7 直觀、形象的可視化交底

5 對BIM模型進行分解、合理的WBS拆分、按進度編制派工單，通過門禁和視頻監控系統對進出場的施工人員進行有效管理

在地鐵機電工程施工過程中，交叉作業的專業施工單位多、人員復雜且隧道空間又長。在建設單位所搭建的軌道交通信息模型管理平臺基礎上，先對實體BIM模型分解，合理進行WBS拆分；再按施工進度編制派工單，結合門禁系統對人員進出場進行管控以及對施工區域的安全管理。派工單的生成、協同管理以及以派工單為核心的管理模型見圖8、圖9，軌道交通信息模型管理系統見圖10。

圖8 派工單的生成和控制

圖9 以派工單為核心的管控模型

圖10 軌道交通信息模型管理系統

6 通過對復雜設備機房的動畫模擬安裝，優化施工方案，確保了施工安全

地鐵車站的空調機房空間比較狹窄，機組設備和管線布置比較復雜，如何合理排布成為機房安裝的一大難題；BIM技術能夠將施工方案進行動畫模擬對比，直觀、形象地反應出施工情況、安全狀態以及存在的風險，為選取更優的施工方案提供了決策依據，公司利用BIM模型對機房進行優化布置，安排合理的施工順序和采取有效的安全防護措施，確保了施工安全，保證了節點工期和工程質量。空調機房的動畫模擬安裝截圖如圖11所示。

圖11 施工工序的動畫模擬

7 BIM+VR(虛擬現實技術)的安全體驗

BIM+VR安全體驗，在已建好的三維模型基礎上，結合成熟的VR技術，來考量工地施工的安全隱患，以三維動態的形式模擬出工地的施工場景和險情，讓體驗者親身去經歷和感受施工中可能發生的險情，從而實現施工安全教育交底和培訓演練的目的，提高施工人員的安全防范能力和意識。現場BIM+VR安全體驗見圖12。

圖12 BIM+虛擬現實(VR)安全體驗

8 結束語

公司將BIM技術應用到現場安全文明施工的輔助管理中，充分發揮了BIM三維可視化、信息分析、模擬施工，結合BIM管理平臺和借助VR虛擬現實技術，做好風險分析和發現危險源，提前有針對性的制定控制措施，大幅度的降低了安全風險，確保了安全施工。