基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統優化研究

張世豪

（中交一公局集團 廣東深圳 518100）

BIM 技術在當前的建筑工程領域得到深入性應用，依托其在工地危險源管控中的引入，并聯合智慧工地建設，完成相關工地管理系統的優化建設，能夠實現對施工風險與工地風險點的強化管控，更好地規避施工安全事故的發生。

1 基于BIM 技術的智慧工地危險源分析與管理系統的建設目標

第一，減少施工危險。依托對該系統的應用，實現對施工中可能發生的危險源的有效排除，實時解決工地問題，促使施工危險性得到持續性減小，保證迅速完成危險源預警與處理。

第二，控制施工成本。通過減少施工危險問題的發生概率，從而達到降低返工成本等不必要成本支出的效果，提升施工成本管控成效。

2 基于BIM 技術的智慧工地危險源分析與管理系統的主要功能設置

2.1 建筑數據的采集與處理

2.1.1 建筑數據的全面性采集

在工地投放大量感應檢測設備，結合該系統的利用，實現對工地信息的實時性獲取與掌握，包括現場人員流動情況、機械設備運行參數等［1］，并在互聯網的支持下上傳至該系統內，支持BIM模型的構建，從而實現對工地現場環境的模擬。

2.1.2 建筑數據的匯總與分析

匯總施工數據、危險源特征參數等信息數據，完成基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統的構建及其數據庫的完善，促使該系統與BIM 模型之間的信息互通成為現實，為工地布置提供合理參考，以更好地規避危險因素。

2.2 信息模型的建立與控制

2.2.1 信息模型的建立

結合信息模型，對建筑全生命周期的數據進行采集與分析，以此完成工地危險源數據庫的構建。依托實時數據與BIM 技術的綜合利用，能夠在數據庫的支持下修改模型，促使模型更為直觀、真實地展現出建筑數據信息，并以三維圖像的方式顯現出來。

2.2.2 信息模型的控制

系統及時更新存在于信息模型中的建筑信息，支持在實際的施工過程中向信息模型內上傳新信息，依托危險源信息的持續更新，完成優質危險源信息模型的構建［2］。對比分析信息模型及實際采集到的危險源信息，實現對建筑模型信息總體安全水平的綜合確定，并以此為參考，在信息模型軟件內規劃出危險源信息報警子系統，實現對危險源數據的提取及深入分析，控制信息模型，以此保證信息模型能夠長時間正常運轉。

2.3 模型危險源可視化處理

對于BIM技術而言，其具備著明顯的可視化特點，促使建筑全生命周期模型數據的建立及圖像化處理成為現實。例如，在基坑開挖施工中，利用BIM 技術，可以在施工前期迅速定位相應項目內存在著的危險源與風險點，確保基坑施工過程中危險源受到實時性監管，避免發生更為嚴重的基坑施工質量與安全問題。

3 BIM 技術支持下的智慧工地危險源分析與管理系統的性能優化

3.1 建筑施工危險源的辨識

3.1.1 建筑施工危險源的辨識依據

在一般性的建筑工程中，危險源普遍來源于以下幾方面。（1）基坑工程，包括土方挖掘、基坑支護等。施工安全性容易受到周邊建筑工程、復雜環境水平等因素的影響。（2）模板與支撐工程，包括模板選取、模板安裝、承重支撐系統引入等。施工安全性容易受到混凝土模板安裝跨度、混凝土泡沫支架項目的高度、滿堂支撐體系中鋼結構的安裝水平等因素的影響。（3）起重吊裝，包括起重設備與方法的選用、起重設備的安裝與拆卸等。施工安全性容易受到起重件重量、提升機安裝情況等因素的影響。（4）腳手架工程，包括腳手架安裝與拆卸、高空作業等。施工安全性容易受到腳手架工程安裝高度、工作與卸載平臺的搭建與利用、不同類型腳手架安裝情況等因素的影響。（5）拆除工程。其施工安全性容易受到周邊環境、交通情況、周圍建筑物設置情況等因素的影響；隱蔽工程施工、新材料或設備的使用、電纜膜結構安裝、鋼架結構安裝、安裝幕墻、水下作業、預制混凝土構件安裝等。

3.1.2 建筑施工危險源的安全風險評價

第一，收集風險相關資料信息。對國內外行業標準、現行法律法規、施工方案、工地現場資料等內容進行全面性收集整理，為整個項目的風險評估工作展開提供參考。在此過程中，還要落實對工地自然條件、周邊社會環境、人為因素等內容的收集與整理［3］。

第二，排查分析危險源的危害因素。針對工地周邊環境、自然條件及施工過程、施工中投入的機械設備與材料等實施全面性風險評估，確定可能發生事故問題的類型及其表現情況，同時，預測各種事故問題的發生概率。

第三，風險評價。結合上述分析結果，對建筑工程整體實施復雜性的風險分析，確定整個施工過程中可能發生事故問題的等級、整體工程風險等，實現工程安全風險的總體性評價，為后續管理工作的展開提供參考。

3.2 建筑施工危險源安全性分析

3.2.1 高大模板施工坍塌分析

在某建筑工程施工過程中，高大模板施工項目中所面對著的風險相對較高，其危險源集中在模板坍塌風險方面。實踐中，使用BIM 技術對相應施工項目進行仿真施工及危險源安全性分析，結果表明，導致高大模板施工坍塌問題的風險因素主要有以下幾項。第一，管理方面。受到設計管理嚴格程度偏低、項目問題整頓力度較小、操作人員專業技能水平較低等問題的影響，高大模板施工中容易導致坍塌危險的發生［4］。第二，設計計算方面。受到在計算中考量因素不全面、未依照相關要求嚴格展開負荷值計算等問題的影響，模板坍塌事故發生概率增高。第三，鋼管材質方面。受到未重點管控材料質量、未及時處理存在質量缺陷材料等問題的影響，極容易在后續施工中發生模板坍塌事故?；诖?，為確保后續施工操作的安全、順利展開，完成上述危險源分析后，在實際施工前，完成對危險點管控措施的制定與執行，引入更為全面且有效的安全措施，以此促使施工作業中的風險降至最低水平。而整個過程操作的展開需要著基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統的支持。

3.2.2 圍護腳手架建設危險分析

在某建筑工程施工過程中，受到施工信息存在局部性、施工方案合理性有待提升等因素的影響，依托傳統施工方案展開建筑工程施工時，難以發現存在于圍護腳手架建設方面的危險源，而若是不對這方面危險源實施及時、有效的防控，則會直接導致施工安全事故發生概率的增高?；诖?，重點引入BIM技術收集、感知危險源數據信息，包括腳手架圍護缺失信息等，將相應數據導入BIM 模型中實施分析處理，由系統及時向相關管理人員發出預警信息，提示其迅速進入危險源所在位置展開針對性處理。

實踐中，于初期BIM數據采集的過程中，詳細確定腳手架質量及安裝設計方案，勘察施工現場環境，并明確施工程序，保證現場施工人員始終保持在受監管狀態，以此促使隱藏危險源能夠得到第一時間的發覺，并加設安全標識。在BIM 模型中，如果發現存在安全標識，則必須要針對相應位置實施現場勘查，同時落實著重管控［5］。例如，發現腳手架圍護缺失風險后，迅速在BIM 模型的對應位置設置危險警示標志，結合信息共享，為各個參建方提供警示信息，保證危險源解決方案的及時形成，同時，迅速實現相應危險源的實地解決。

3.3 建筑施工危險源管理操作與系統性能的優化

第一，BIM 技術在工地生活危險源管理中的優化應用。在大數據技術、移動互聯網技術的支持下，針對工地生活區域及施工建設區域的水資源、電能利用情況，落實實時性監控管理，促使資源監測及移動遠程控制成為現實。在基于BIM技術的智慧工地危險源分析與管理系統中，依托自動化控制技術、服務器與數據庫開發技術、遠程無線傳輸技術等先進技術的整合應用，結合前端識別、終端智能設備及無線設備的配置，能夠實現對工地生活與生產中一般性危險源的精準定位與管控。實踐中，在無線通信技術的支持下，配合傳感器的投放與利用，智慧工地危險源分析與管理系統能夠迅速獲取工地用水與用電處數據，自動完成水電節能臺賬的建立；在大數據技術的支持下，實現對工地用水用電、超負荷用電、線路故障、線路狀態監測、故障報警、安全隱患監測等數據報告全面性獲取與深入分析，避免工地用水用電風險問題的發生。同時，智慧工地危險源分析與管理系統還可以實現對工地臨時用水、消防用水等特殊用水情況的實時性監測，為綠色施工監管工作的高效展開提供系統與技術支持。

第二，BIM 技術在施工重大危險源管理中的優化應用。智慧工地管理系統內搭建起重大危險源管理單元及安全信息管理單元，保證在實現對危險源精準識別的基礎上，實現對施工重大危險源的迅速辨識，為專項安全施工方案及建筑工程專項建設規劃的制定提供參考。實踐中，相關管理人員可以在智慧工地移動APP 的支持下對施工現場落實遠程安全檢查，并綜合第三方專業機構的定期檢查結果，共同上傳至智慧工地危險源分析與管理系統內，以此為基礎，在系統內部自動生成施工重大危險源管理臺賬［6］。在BIM技術的支持下，可以實現對施工的仿真模擬，即能夠在建筑工程三維模型中實現對危險源的感知，方便相關人員及時制訂對應危險源的應對措施方案；針對危重工程項目，包括基坑工程、模板工程、起重吊裝工程、腳手架安裝與拆除工程等，均可以完成對相應安全防護措施的提前仿真模擬，以此實現對這些危重工程安全防護方案可靠性、可操作性及適用性的評價，為后續現場施工操作的展開提供直觀性與專業性更為明顯的技術與方案指導。

第三，BIM技術在施工全面性管理中的優化應用。

（1）質量管理的優化。在BIM技術的支持下，施工質量管理體系得到進一步優化，結合BIM 模型的搭建與應用，施工質量研討工作水平提升，與施工質量相關的各項內容與要求均能夠細化分配給質檢人員，保證質量管理責任機制在工地管理中得到確切落實，促使質檢人員切實了解建筑信息屬性，并以此為參考，落實對施工質量的全生命周期性監管，避免危險源在各個施工階段產生。依托對BIM信息模型及危險源的數據信息的綜合應用，能夠實現對工地施工質量的整體性把控，推動質量評估工作的升級。

（2）成本管理的優化。在建筑工程項目起始階段，利用BIM技術，即可實現對項目成本預算的合理確定，實施控制階段成本；綜合利用BIM 模型及大數據分析技術，能夠迅速且準確地獲取工程量信息，結合危險源數據庫的利用，可以實現對工地安全事故的有效避免，以此保證相應建筑工程項目可依照預設的預算額度完成施工，避免產生無用損耗。在此過程中，能夠在切實保護施工質量、降低危險源產生的基礎上防止項目成本的增高。

（3）進度管理的優化。結合利用BIM 技術與二次開發施工策劃軟件，可以達到優化管控項目施工進度的效果，避免危險源對施工進度造成影響，即導致施工周期延長。BIM技術的應用能夠對不同施工項目工作的展開做出協調，并支持對施工進度的動態性查看及危險源數據庫的實時性更新。同時，通過引入BIM 技術，可以完成對多種類施工資源的合理分配，并結合安全數據的分析，引導重要施工工序提前展開，保證建筑工程項目進度水平理想。

（4）安全管理的優化。在BIM 技術危險源數據模型的支持下，施工人員能夠對施工過程中的安全管理措施落實深入性研究探討與判斷，促使其安全施工意識得以提升，并可以結合不同施工階段的安全信息，完成對工地安全管理措施的動態性更新。實踐中，需要在BIM模型內引入危險源信息，并以此為參考，在工地現場設置警告牌，結合安全檢查工作的定期展開，實現對模型危險源信息的及時擴充，以此體現出對建筑工程施工安全的更好維護。

（5）監管管理的優化。在基于BIM 技術的階段化系統管理工作的支持下，對建筑工程施工各環節的實時性、實地性監控管理成為現實，促使施工質量始終維持在預期水平，防止出現因忽視危險源而引發重大損失的問題現象。實踐中，要求定期向BIM 模型內錄入現有施工數據信息，對比危險源數據庫，促使各個施工環節均滲透安全數據，為施工安全問題的有效解決提供支持。此時，管理系統可以代替人工完成對施工的深入性監管工作，保證施工問題得到及時性處理，同時，增強施工管理工作的系統性。

4 結語

綜上所述，智慧工地危險源分析與管理系統保證在實現對危險源精準識別的基礎上，實現對施工重大危險源的迅速辨識，為專項安全施工方案及建筑工程專項建設規劃的制定提供參考。在BIM 技術的支持下，可以實現對施工的仿真模擬，即能夠在建筑工程三維模型中實現對危險源的感知，方便相關人員及時制定對應危險源的應對措施方案，且可以完成對工地危險源安全防護方案可靠性、可操作性及適用性的評價，為工地智慧管控、危險源規避等工作的優化展開提供了有力支持。