BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中的應(yīng)用

摘? 要：近些年，我國科學(xué)技術(shù)的革新，BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中得到了普遍應(yīng)用。在道路建設(shè)項目中，BIM技術(shù)可以用于創(chuàng)建工程項目信息模型，直觀、簡單地描繪具體工程及其實施過程，還可以輔助工程各環(huán)節(jié)參與者根據(jù)需要使用數(shù)字模型進行動態(tài)計算或查詢，實現(xiàn)準(zhǔn)確的信息交流。本文主要介紹了BIM技術(shù)的發(fā)展以及如何應(yīng)用這項技術(shù)解決高速公路工程項目管理中的問題。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);高速公路;施工管理;具體應(yīng)用

中圖分類號：U415? ? 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

從保障高速公路施工安全的角度來看，BIM技術(shù)的科學(xué)運用有助于提高施工效率，保障高速公路的施工安全。在使用 BIM 技術(shù)時，工程師必須實地勘探建筑施工環(huán)境并創(chuàng)建施工項目的科學(xué)信息模型。技術(shù)人員要根據(jù)信息模型對高速公路項目進行工期分析、盈利能力分析和驗收分析。嚴格落實高速公路項目的技術(shù)控制，遵循高速公路建設(shè)安全管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控道路建設(shè)質(zhì)量數(shù)據(jù)，確保事故優(yōu)先級處理原則，實現(xiàn)高速公路建設(shè)施工的有序進行。

1 BIM技術(shù)在高速公路施工安全方面應(yīng)用的內(nèi)涵

1.1 BIM技術(shù)在高速公路施工安全中的應(yīng)用概述

在高速公路建設(shè)中，相關(guān)人員有必要積極運用BIM技術(shù)進行項目管理，以確保高速公路建設(shè)的安全。要在高速公路安全管理系統(tǒng)中引入BIM技術(shù)，相關(guān)人員就必須完成決策支持、實時監(jiān)控和運營管理等任務(wù)，創(chuàng)建有效的公路模型信息處理系統(tǒng)，提高公路建設(shè)的安全性[1]。為確保技術(shù)信息模型的設(shè)計完整，保證信息模型與施工工程的一致性高，工程師必須使用BIM技術(shù)創(chuàng)建完整的公路信息模型。當(dāng)技術(shù)人員收集信息以管理和監(jiān)控公路建設(shè)的安全時，必須使用傳感器來跟蹤地下施工中的異常現(xiàn)象，采用GPS定位和視頻監(jiān)控手段進行信息采集，創(chuàng)建符合高速公路安全指標(biāo)的BIM模型，保證模型的可評價屬性。對高速公路建設(shè)模型的信息描述十分重要，可以方便內(nèi)部組件相互鏈接，確保能夠及時找到關(guān)聯(lián)組件的技術(shù)信息。通過建立完整的技術(shù)管理和控制體系，管理人員可以在工程施工中融入單位工程的施工技術(shù)管理和安全控制標(biāo)準(zhǔn)，確保工程有序進行。

1.2 在高速公路施工管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

首先，簡化施工管理內(nèi)容。高速公路施工時間長，施工現(xiàn)場條件艱苦，全部依賴人工管理控制效率不高且容易出錯[2]。引入BIM技術(shù)可以簡化工程項目的管理流程，能夠有效促進項目管理效率提升，提升工程項目的施工速度，規(guī)避了可能存在的安全風(fēng)險。使用BIM技術(shù)管理高速公路建設(shè)流程，可以整合相關(guān)數(shù)據(jù)、材料和文件，以3D模型的形式傳遞這些信息，實現(xiàn)工程項目的可視化，對施工中可能出現(xiàn)的問題進行預(yù)測并做到提前處理，及時將安全隱患扼殺在搖籃。

其次，共享項目數(shù)據(jù)和信息以改進安全管理。根據(jù)具體情況規(guī)劃高速公路施工體系，采用合適的技術(shù)對設(shè)計情況進行具體分析，提高信息的準(zhǔn)確性，對不同施工部門進行最有效的資源配置。在高速公路項目開工前，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)信息制定工程藍圖，盡可能收集完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并用計算機進行處理，對重復(fù)或過時的數(shù)據(jù)進行剔除。

最后，工程可視化。BIM技術(shù)可以將二維設(shè)計圖紙以三維形式展現(xiàn)，實現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)的可視化，讓人們更清晰地掌握不同構(gòu)件之間的關(guān)系，更直觀地感受工程成品的效果，這有助于解決方案中的問題，使設(shè)計方案更加的準(zhǔn)確。BIM技術(shù)的可視化屬性可以準(zhǔn)確向各施工部門分割給定項目的內(nèi)容，實現(xiàn)時間感與空間感的有機融合，提高部門間的協(xié)調(diào)性[3]。在工程規(guī)劃階段就可以避免許多結(jié)構(gòu)性問題，從而使高速公路施工更加安全和高效。

2 高速公路施工安全管理存在的問題

2.1 墜落防護安全檢查實力問題

目前，我國有關(guān)機構(gòu)對交通行業(yè)提出了新要求，即施工單位要強化自身信息系統(tǒng)建設(shè)，完善自身信息化水平。此外，交通行業(yè)發(fā)展議程中也提到了交通建設(shè)施工中普遍存在的墜落防護問題，這些要求督促施工單位積極探索新技術(shù)的應(yīng)用。對于交通行業(yè)而言，施工過程中存在諸多突變因素，這些不確定因素會嚴重危及建設(shè)工人的生命安全。為了更好地保障他們的生命安全，安全管理變得越來越重要。然而，我國目前的高速公路建設(shè)安全管理和安全檢查能力不足。在當(dāng)前的安全管理工作中，相關(guān)管理措施不僅不足以達到安全管理的標(biāo)準(zhǔn)，而且對影響特定項目建設(shè)安全的威脅和問題無法做到及時監(jiān)測，相關(guān)安全管理人員和檢查人員解決問題的專業(yè)水平不高，導(dǎo)致我國高速公路施工安全管理工作不到位。其次，其中，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了高速公路施工安全性，為安全管理工作的順利開展提供了技術(shù)支持。

2.2 施工方案缺陷問題

近年來，我國高速公路建設(shè)項目時常出現(xiàn)因施工方案問題而引發(fā)的安全事件，嚴重影響了我國交通業(yè)的發(fā)展。由于高速公路建設(shè)項目數(shù)量眾多，實施難度大，傳統(tǒng)的項目設(shè)計無法考慮到項目中的各個方面需求，這為問題的出現(xiàn)留下了隱患。為解決這一問題，需要將信息技術(shù)有效地應(yīng)用到道路規(guī)劃設(shè)計中，以提高工程設(shè)計質(zhì)量，防止施工方案出現(xiàn)缺陷。

2.3 統(tǒng)籌兼顧問題

高速公路建設(shè)過程中，需要保證高速公路工程的有序運行。但在傳統(tǒng)工程施工中，往往難以兼顧高速公路的整體情況，這導(dǎo)致安全事件的發(fā)生頻率升高[4]。例如，施工階段旋轉(zhuǎn)弧度較大等問題會影響道路穩(wěn)定性，高速公路轉(zhuǎn)體的安全性無法得到保證，在高速公路實際投入使用后很容易出現(xiàn)安全事故。這些問題通常很難從傳統(tǒng)施工規(guī)劃層面解決，它們涉及我國現(xiàn)行道路安全管理體系中的關(guān)鍵問題，這是在后續(xù)公路投入使用后安全事故頻發(fā)的主要誘因，為提高公路建設(shè)的質(zhì)量安全造成嚴重威脅。

2.4 安全管理技術(shù)問題

為保障公路橋梁建設(shè)的安全，技術(shù)缺陷主要分為施工技術(shù)和施工設(shè)備。施工技術(shù)在某些方面決定了工程整體的質(zhì)量和安全。陳舊落后的施工技術(shù)不僅不能保證施工質(zhì)量，而且嚴重危害工程安全。規(guī)劃階段的技術(shù)問題，特別是從設(shè)計的角度來看，會影響后期的施工過程，影響建筑的安全運行，給安全管理造成不便。工程機械是建筑行業(yè)必不可少的工具，是影響建筑質(zhì)量的最重要原因。當(dāng)設(shè)備自身的性能和質(zhì)量存在缺陷，不僅拖延工程進度，還會發(fā)生觸電甚至火災(zāi)等事故。

3基于BIM的高速公路施工安全管理探究

3.1 建立施工安全評估標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)如今，BIM技術(shù)在我國高速公路施工安全管理中的應(yīng)用越來越廣泛，為我國高速公路的計算機化建設(shè)作出了巨大貢獻。而一個全面系統(tǒng)的BIM安全評估標(biāo)準(zhǔn)，可以更有效地提升高速公路的安全性能。制定BIM安全評估標(biāo)準(zhǔn)需要長時間的摸索。因此，在建立安全評估標(biāo)準(zhǔn)之前，需要對整個高速公路的應(yīng)用周期進行深入研究和分析。派遣專家團隊進行實地調(diào)研，可以對整個施工過程進行全面準(zhǔn)確的評估，深入了解整個建設(shè)項目，保證執(zhí)行BIM施工安全評估標(biāo)準(zhǔn)后可以有效保障施工安全。此外，為確保BIM安全評估標(biāo)準(zhǔn)的制定建立在動態(tài)理論調(diào)研基礎(chǔ)之上，BIM安全評估標(biāo)準(zhǔn)必須參考大量相關(guān)文獻資料，確保該標(biāo)準(zhǔn)能夠全面準(zhǔn)確地反映所涉及的問題，確保道路安全管理的有效性，最終推動我國道路安全管理的全面發(fā)展。

3.2 確立施工方案防護性能

在高速公路安全管理工作中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以在定義一個項目的生命周期方面起到幫助作用，同時，BIM技術(shù)的使用還可以有效提高施工整體的安全性，確保建設(shè)工人的安全。借助BIM技術(shù)，相關(guān)工作人員可以制定高水平的高速公路防護方案，以保障高速公路每一個施工環(huán)節(jié)的安全。隨著高速公路的擴建，相應(yīng)的安全要求也越來越高，而BIM技術(shù)是滿足這一要求的主要技術(shù)保障。BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，可以使施工方案更加全面，能夠?qū)κ┕ぶ锌赡艹霈F(xiàn)的問題進行及時解決，保證高速公路安全防護質(zhì)量顯著提高。在規(guī)劃BIM技術(shù)解決方案時，需要考慮到整個建設(shè)項目的設(shè)計內(nèi)容，比如高速公路的應(yīng)用時長和各個建設(shè)階段具體的數(shù)據(jù)等，確保完成的BIM建筑模型可以更全面地涵蓋施工計劃，促進高速公路施工安全管理的整體質(zhì)量。

3.3 確定以BIM技術(shù)的施工安全管理

3.3.1風(fēng)險管理層面

在高速公路施工過程中，BIM技術(shù)人員需要優(yōu)化需求模型，為高速公路施工過程建立預(yù)警保障機制，讓項目的負責(zé)人員及時了解項目的施工狀態(tài)[5]。相關(guān)人員需要對高速公路施工期間可能發(fā)生的所有事故類型進行分類，對于嚴重影響工程安全的問題，應(yīng)及時通知管理人員解決。在建設(shè)高速公路時，需要對事故原因進行統(tǒng)計，以便及時消除影響工程中可能存在的各種隱患。基于調(diào)查數(shù)據(jù)，對BIM建筑信息模型結(jié)構(gòu)進行安全動態(tài)預(yù)測時，應(yīng)重點關(guān)注道路交通中的風(fēng)險預(yù)防和行為保護。技術(shù)人員需要仔細驗證高速公路施工中的各個環(huán)節(jié)是否全部符合行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，并專注于空間碰撞驗證研究。在高速公路施工安全管理中，根據(jù)安全等級確定事故處理的等級。在管理道路工程施工項目時，技術(shù)人員還必須能夠?qū)Y源信息進行收集和分類，以免影響與地下工程相關(guān)的材料性能，并對高速公路安全數(shù)據(jù)進行科學(xué)管理。

3.3.2職能安全管控層面

BIM技術(shù)可以在模型中利用自身的虛擬施工技術(shù)，直接對高速公路的環(huán)境功能、外觀和結(jié)構(gòu)進行映射。管理人員可以在施工開始前研究虛擬模型，分析施工過程中的安全隱患，并采用有針對性的預(yù)防策略，在虛擬環(huán)境中執(zhí)行所有施工管理任務(wù)。此外，施工進度管理是工程施工監(jiān)管的要點，施工方案、環(huán)境、技術(shù)等因素都會對施工進度造成影響。如果實際工程進度遠低于預(yù)期工程進度，工程質(zhì)量將無法得到保證;盲目跟從施工進度，也導(dǎo)致工程遺留潛在的安全隱患。高速公路施工中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)4D施工過程模擬，將施工過程以可視化的形式表現(xiàn)出來，使總承包商和分包商的施工過程以直觀的方式呈現(xiàn)出來。4D施工建模、施工管理方案和安全管理規(guī)劃的結(jié)合，使得施工管理方案更容易執(zhí)行，為大型機械設(shè)備規(guī)劃、人工分配和材料供給等相關(guān)管理提供便利。

3.3.3危險區(qū)域隔離與引導(dǎo)

在施工過程中，危險源頭的分析十分重要。高速公路施工區(qū)域的突變性強，一旦發(fā)生事故，施工人員和當(dāng)?shù)匾蛩氐挠绊憰璧K疏散工作的而有序進行。危險區(qū)域隔離與引導(dǎo)過程中，通過BIM技術(shù)在立體空間消除施工中的潛在危險。與人工分析相比，BIM技術(shù)更加精確。危險區(qū)域與施工現(xiàn)場隔離，并設(shè)置警示標(biāo)志，能夠確保施工現(xiàn)場安全，提高施工現(xiàn)場管理質(zhì)量。其次，在創(chuàng)建安全疏散模型時，可以判斷現(xiàn)場人員可能會產(chǎn)生的情緒變化，使模型更加真實有效。

3.3.4虛擬應(yīng)急演練

BIM技術(shù)是計算機化的虛擬信息技術(shù)，其使用虛擬3D圖像來模擬制造生產(chǎn)過程。基于計算機的BIM和VR的結(jié)合不但構(gòu)筑了虛擬空間，還可以讓虛擬角色執(zhí)行某些任務(wù)，提供虛擬應(yīng)急培訓(xùn)功能。運動模擬環(huán)境十分逼真，身臨其境，能夠幫助工程人員掌握真實施工情況。

3.4控制施工過程中的成本

相較于傳統(tǒng)計算機模型，BIM技術(shù)更加準(zhǔn)確和方便。過去，工程師們根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，綜合考察多樣化的復(fù)雜施工效果，計算出具體的施工圖尺寸以及適當(dāng)成本，總體工程工作量大，特別是如果工程圖紙或數(shù)據(jù)的變化影響了項目成本，二次成本估算將難以精準(zhǔn)實現(xiàn)。BIM技術(shù)可以輕松適應(yīng)工程變更細節(jié)進行3D建模，為每個流程步驟生成數(shù)據(jù)，控制成本并確保技術(shù)準(zhǔn)確性。事實證明，BIM技術(shù)可以實現(xiàn)道路工程動態(tài)管理項目成本，特別是在施工環(huán)節(jié)，極大程度地節(jié)省了大量計算時間，提高了工作效率。如果項目出現(xiàn)問題，可以使用BIM技術(shù)進行精準(zhǔn)控制，配合施工現(xiàn)場，及時分析缺陷并提出解決方案。使用BIM技術(shù)創(chuàng)建的3D模型還可以隨著時間的推移調(diào)整項目的成本，然后使用BIM技術(shù)準(zhǔn)確、動態(tài)地管理項目。

4 結(jié)論

綜上所述，BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中的應(yīng)用，有助于提高安全管理的效率。在公路建設(shè)項目的實施階段，員工應(yīng)做好安全規(guī)劃準(zhǔn)備，對潛在危害進行及時檢測篩查，并在項目施工開工前做好前期安全管理工作。對于高速公路建設(shè)項目，在運營階段應(yīng)進行維護管理和附加消防管理。高速公路工程安全管理工作首先要確保施工的質(zhì)量和安全，落實高速公路建設(shè)控制標(biāo)準(zhǔn)，提高工程管理水準(zhǔn)。

參考文獻

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收稿日期：2021-08-05

作者簡介：李鈺（1977—），男，四川閬中人，本科，高級工程師，研究方向：工程施工管理。