基于BIM技術(shù)的建筑群施工安全生產(chǎn)管理研究

武江龍,孫 攀,陳龍坤,黃 敏,張 茜,陳水賓,米 至

(1.中建科工集團(tuán)有限公司,深圳 518000;2.深圳市彩眾智慧城市開發(fā)建設(shè)有限公司,深圳 518000)

近年來,我國(guó)建筑工程規(guī)模與復(fù)雜程度不斷提高,傳統(tǒng)的工程建設(shè)項(xiàng)目管理已經(jīng)不能很好地適應(yīng)當(dāng)前建設(shè)工程的需求[1]。此外工程建設(shè)項(xiàng)目管理朝著集成化、信息化和國(guó)際化的方向發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢(shì)[2,3]。BIM(建筑信息模型)技術(shù)以其優(yōu)異的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性和優(yōu)化性等特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)的各個(gè)階段[4-6]。建筑工程施工安全生產(chǎn)是促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展的前提,也是保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全的基礎(chǔ)。將BIM技術(shù)應(yīng)用于建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理中,能夠全方位的進(jìn)行安全隱患監(jiān)控,全過程跟蹤安全問題的處理,實(shí)現(xiàn)全員共同參與施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理工作[7-9]。

1 工程概況

某市公安局警察訓(xùn)練(反恐)基地工程一共含52棟建筑單體,多數(shù)為3層左右多層建筑。新建建筑總面積達(dá)200 155 m2,整個(gè)訓(xùn)練基地包含教學(xué)用房、訓(xùn)練用房、住宿用房、食堂和其他附屬用房五大類。場(chǎng)地原始地貌為低丘陵,地形復(fù)雜。

2 項(xiàng)目施工安全管理重難點(diǎn)

由于該建設(shè)項(xiàng)目場(chǎng)地規(guī)模大,隱藏危險(xiǎn)源多,不容易識(shí)別,安全管理全覆蓋難度較大,合理的布置塔吊、安全通道、鋼筋加工棚、小型機(jī)具防護(hù)棚是保證安全施工的前提。建筑單體多,在主體工程施工作業(yè)的同時(shí),還要同時(shí)存在鋼筋制作、木工配模等不可或缺的工作,交叉作業(yè)頻繁,發(fā)生高空墜物和高處墜落安全隱患大。

3 基于BIM的建筑群施工技術(shù)安全管理應(yīng)用

3.1 可視化BIM模型的建立

由于該項(xiàng)目共有52棟建筑單體,為簡(jiǎn)化模型,該研究選取訓(xùn)練場(chǎng)、泅渡管、宿舍、教研樓、圖書館和戰(zhàn)術(shù)樓共6棟有代表性的建筑單體進(jìn)行建筑群建模。在Revit2020軟件中將已經(jīng)組合的主題模型安置在創(chuàng)建地形圖的地形表面,按照?qǐng)D紙調(diào)整模型的標(biāo)高和位置,最終完成建筑群項(xiàng)目模型的建立。

3.2 項(xiàng)目基于BIM的施工場(chǎng)地布置

傳統(tǒng)的二維模型在實(shí)際施工中存在顯著的不足,如不能直觀顯現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)的整體現(xiàn)狀、無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化管理等。BIM技術(shù)的“預(yù)施工”功能,能優(yōu)化出更安全有效的施工方案,發(fā)揮優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)布置、排查現(xiàn)場(chǎng)隱患的作用[10]。

科學(xué)合理布置工程項(xiàng)目的施工場(chǎng)地才可以確保在施工空間內(nèi)施工流程的安全性,也是從根源上降低安全風(fēng)險(xiǎn)的一種有效方式。首先根據(jù)平面設(shè)計(jì)圖的建筑界限確定項(xiàng)目建設(shè)的位置,對(duì)項(xiàng)目各區(qū)域進(jìn)行安全等級(jí)劃分,設(shè)置項(xiàng)目的各個(gè)安全區(qū)域。施工現(xiàn)場(chǎng)的全部不安全要素要在建模中體現(xiàn),并按照具體情況明確在項(xiàng)目的不同階段是否需要調(diào)整。隨后設(shè)定塔吊的位置,確保建筑的主體覆蓋在塔吊的范圍內(nèi),根據(jù)塔吊的位置明確其運(yùn)作運(yùn)動(dòng)軌跡,看是否對(duì)周邊房屋建筑有影響。然后,需要確定鋼筋棚、木工棚、材料堆場(chǎng)等一系列臨時(shí)設(shè)施的位置。鋼筋、木工加工棚的位置不僅要在塔臂的覆蓋范圍內(nèi),又要防止施工全過程中各種運(yùn)輸機(jī)械之間的矛盾,防止施工機(jī)械設(shè)備和原材料堆積位置不科學(xué)導(dǎo)致的安全隱患。最后,依據(jù)不同的施工環(huán)節(jié),隨時(shí)隨地改動(dòng)工程項(xiàng)目場(chǎng)地的空間布局,以做到具體指導(dǎo)具體施工工序的實(shí)際效果。

3.3 項(xiàng)目基于BIM的安全技術(shù)交底

在借助BIM技術(shù)所實(shí)施的三維模型施工管理過程中,能夠事先結(jié)合施工圖紙來展開施工現(xiàn)場(chǎng)的3D模擬,使管理者乃至各施工人員均能夠直觀、清晰地了解到與施工全過程相關(guān)的種種環(huán)節(jié),便于他們更好地開展施工管理。同時(shí),該技術(shù)還可以對(duì)施工各環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)及易發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)節(jié)予以詳細(xì)列示,以報(bào)告的形式輸送給各主體對(duì)象,最大限度保障施工安全高效[11]。該項(xiàng)目工程參加方較多,交叉作業(yè)頻繁,專業(yè)分包較多、工序復(fù)雜,人員素質(zhì)參差不一,且一線生產(chǎn)人員流動(dòng)性大、安全防范意識(shí)弱,提高其安全生產(chǎn)意識(shí)至關(guān)重要。傳統(tǒng)式的安全技術(shù)交底是由項(xiàng)目、勞務(wù)、班組的安全管理人員或技術(shù)人員以口頭上講述或書面文本的形式,向一線作業(yè)人員傳播有安全事故隱患部位和安全生產(chǎn)中可能會(huì)遇到的問題,最后通過在安全技術(shù)交底文件上簽字達(dá)到落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制。然而這種交底方式不能直觀地傳遞安全技術(shù)交底的內(nèi)容,多數(shù)一線生產(chǎn)人員沒有真正理解到安全生產(chǎn)的重點(diǎn)部位,認(rèn)為安全技術(shù)交底只是一個(gè)流程,在文件上進(jìn)行簽字確認(rèn)。而 BIM 技術(shù)可以進(jìn)行三維安全技術(shù)交底,使用 BIM 技術(shù)的漫游功能對(duì)建筑物的信息模型開展虛擬漫游,以真實(shí)的方式展示一些安全風(fēng)險(xiǎn)比較大的部位,還可以用動(dòng)態(tài)視頻或三維模型的矢量圖向施工作業(yè)方展示該項(xiàng)目的安全隱患,以及施工步驟中的安全注意事項(xiàng)。利用這種直觀生動(dòng)的傳達(dá)方式,讓所有管理者乃至各施工人員預(yù)先觀察到生產(chǎn)過程所遇到的安全隱患,并有針對(duì)性的制定相應(yīng)的措施,能達(dá)到提升安全技術(shù)交底的效果。

3.4 項(xiàng)目基于BIM的安全檢查模擬

通過安全生產(chǎn)模擬,確定了主樓進(jìn)出口及周邊、基坑、電梯井、衛(wèi)生間降板區(qū)域、樓梯、樓層臨邊等部位特別容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。由于已經(jīng)構(gòu)建了各種安全措施的族模型,在此只需要在發(fā)現(xiàn)隱患的位置判斷其類型,并添加措施模型。

3.4.1 基于BIM的主樓周邊及安全通道安全檢查

主樓周邊部位一般是交叉作業(yè)最頻繁、危險(xiǎn)隱患較多的位置。主樓周邊不僅要進(jìn)行塔吊作業(yè),同時(shí)還要進(jìn)行主體工程施工,地面還要進(jìn)行鋼筋、模板制作。因此不僅要防范高空墜物的危險(xiǎn),還要預(yù)防物體打擊、觸電等傷害。因此主樓周邊設(shè)置防護(hù)圍擋,圍擋不低于1.2 m。圍擋內(nèi)部容易發(fā)生高空墜物的危險(xiǎn),應(yīng)防止人為攀爬。此外主樓通道口入口應(yīng)架設(shè)雙層安全性防護(hù)棚。雙層防護(hù)間隔不宜低于700 mm,安全性防護(hù)棚相對(duì)高度不宜低于4 m。棚頂部選用硬防護(hù),并設(shè)置安全警示標(biāo)識(shí)。規(guī)劃好各工種工作區(qū)。各種材料的堆放區(qū)域,宜采用減少二次搬運(yùn)的原則,盡可能減少交叉作業(yè)的危險(xiǎn)。進(jìn)入工地工作前,管理人員應(yīng)每日交代好工作的安全隱患,提高工人安全意識(shí),同時(shí),主樓周邊應(yīng)作為巡視的重要部位,周期性的檢查必不可少。主樓周邊的安全措施的模型圖和現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖1所示。

3.4.2 基于BIM的核心筒部位的安全檢查

核心筒部位一般都是樓層內(nèi)安全檢查的重點(diǎn),主要包括預(yù)留的電梯井口和步梯口,且該地區(qū)交叉作業(yè)頻繁,容易發(fā)生高處墜落和人員摔倒的危險(xiǎn)。針對(duì)該安全隱患主要有以下防范措施,在電梯井口四周設(shè)防護(hù)欄桿,洞口下每?jī)蓪又辉O(shè)一道安全平網(wǎng),防護(hù)欄桿設(shè)兩道,上桿距地1～1.2 m,下桿距地0.5～0.6 m,并設(shè)置踢腳板。在步梯兩側(cè)設(shè)置不低于1.2 m的防護(hù)欄桿,防止有人員摔倒和墜落的危險(xiǎn)。BIM模型圖和現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖2所示。

3.4.3 基于BIM的樓層外圍部位的安全檢查

由于該項(xiàng)目多數(shù)建筑單體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),施工人員在主體結(jié)構(gòu)臨邊部位作業(yè)時(shí)存在墜落及物擊傷害風(fēng)險(xiǎn)。因此必須在在建工程外腳手架的外側(cè)設(shè)置防止人、物墜落,或者減輕墜落和物體擊打傷害的密目式安全網(wǎng)進(jìn)行封閉,要求網(wǎng)目的孔徑不能大于12 mm。安全網(wǎng)的材料一般采用具有阻燃性的材料,可以防止電焊火花所引起的火災(zāi)。另外,建筑工人在高空作業(yè)時(shí),安全網(wǎng)還能阻擋橫向來風(fēng),并遮擋工人向下的視線,減少對(duì)高度的恐懼。樓層外圍安全網(wǎng)的BIM模型圖和現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖3所示。

3.4.4 基于BIM的衛(wèi)生間降板區(qū)域的安全檢查

衛(wèi)生間降板是指衛(wèi)生間區(qū)域的樓板高度會(huì)比其他位置的樓板高度更低一些,這將導(dǎo)致該區(qū)域和普通樓板位置形成一定的高度差,這是一個(gè)很顯著的安全隱患。作業(yè)人員不注意時(shí),容易踩空,產(chǎn)生安全事故。因此必須對(duì)該區(qū)域進(jìn)行安全防護(hù)并檢查。在衛(wèi)生間降板區(qū)域設(shè)置高度1.2 m防護(hù)圍擋,并設(shè)置擋腳板和警示標(biāo)識(shí)。衛(wèi)生間降板部位的BIM模型圖及現(xiàn)場(chǎng)施工圖如圖4所示。進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)前,仔細(xì)檢查施工作業(yè)人員的安全防護(hù)用具,如果佩戴不齊全,不允許進(jìn)入施工場(chǎng)地。

4 結(jié) 語(yǔ)

以實(shí)體工程項(xiàng)目為基礎(chǔ),通過Revit對(duì)工程進(jìn)行建模,然后模擬工程具體的作業(yè)過程,包括施工場(chǎng)地布置、安全技術(shù)交底和安全生產(chǎn)模擬。通過模擬具體的作業(yè)過程提前發(fā)現(xiàn)并預(yù)防安全隱患。通過安全生產(chǎn)模擬,確定了主樓進(jìn)出口及周邊、基坑、電梯井、衛(wèi)生間降板區(qū)域、樓梯、樓層臨邊等部位特別容易發(fā)生安全事故。因此預(yù)先制定相應(yīng)的安全措施,實(shí)現(xiàn)了基于BIM的建筑群的施工生產(chǎn)安全管理。