BIM技术在建筑施工安全管理中的应用解析——以上海红旗村F04-05地块为例

BIM技术在建筑施工安全管理中的应用解析—— 以上海红旗村 F04-05地块为例

侯贺猛

中建国际建设有限公司 北京市 100000

摘要：安全事故频发是建筑工程项目实施中面临的一大困境，在建筑行业现代化发展的趋势下，各个工程企业在参与工程项目时，越来越重视安全管理，以消除工程现场的安全威胁，保障施工作业的高效开展。传统的安全管理模式下，由于存在着很多的技术局限，导致安全管理存在很多的不足与漏洞，而BIM技术作为信息化技术的表现，在施工安全管理方面的作用是尤为突出的。基于此，本文详细探析了建筑施工安全管理中BIM技术的具体应用，对应对工程现场的各种安全风险极为重要。

关键词：建筑工程；安全管理；BIM技术；应用

伴随着我国乃至世界经济的稳步发展，建筑行业迈入了新的发展阶段，传统的发展路径逐步被打破，各种新技术逐步被应用于建筑工程领域，提高了施工管理的综合水平。对任何的建筑工程项目而言，在工程现场往往都伴随着诸多的安全隐患，如果这些安全隐患得不到有效的解决，安全事故的频繁发生势必会导致工程停滞，经济损失巨大。而BIM技术的可视化、动态模拟性、信息协调性优势突出，可以帮助有关部门和人员来完成现场的安全隐患识别和处理，从长远来看该技术在施工安全管理方面的应用潜力巨大。

1.BIM 技术的特点

1.1可视性

正是因为BIM技术的可视化特征，使得该技术在施工安全管理方面的应用效果良好。BIM技术与传统技术有所不同，三维模拟技术是核心，彻底突破了传统二维设计图纸所存在的设计局限，有效对施工现场的真实情况加以模拟和反映，这种可视化特征使得现场施工和管理人员均可以在BIM技术下详细获得工程现场的全部信息，经由三维立体定位等数据分析和掌握，可以对工程总体设计和现场真实情况加以实时分析，及时识别出现场的潜在安全隐患并加以处理，对减少安全事故的发生非常有效。

1.2动态模拟

BIM技术在建筑工程中应用时，需在整合全部的工程信息基础上进行BIM模型的构建，在该模型中不同部门之间可以共享全部的信息，且不同类型工程数据之间的关联性增强，即使在施工过程中一个数据发生变化，与之相关联的其他数据与信息也将同步变化，通过三维模拟现场施工状况来确定需要的安全防护设施如临边防护、电梯井道防护等。下图为红旗村F04-05地块图例。这种数据之间的关联性是传统施工无法比拟的，伴随着现场施工作业的开展，信息的实时传输更是使得管理人员可以有效对现场的安全风险加以全面评估和掌握。

1.3信息协调性

建筑工程项目的建设施工周期长，各项施工作业进行时涉及的工程信息量大，为保障施工作业的安全、高效完成，工程企业的各个部门之间应加强沟通和协调，避免错误信息传输所引起的工程质量、安全等各方面问题。而BIM技术下的信息协调性优势也非常突出，因为BIM技术下可以实现全部的信息共享和集成，在专有的信息平台上，工程施工人员和管理人员都可以全面了解到工程的信息，进而对工程的进度、质量、安全、成本等管理都是非常有效的。

2房屋建筑施工实例概况

本工程位于上海市普陀区曹杨路与铜川路交汇，属城市中心区域，距离市政府3.5km，距离上海火车站5.8km，距离虹桥机场及虹桥火车站10.5km，距离浦东机场39km。该工程施工现场，地块北至规划南郑路（建设中），东至真华南路（主干道），西南侧为规划城市绿廊（待建，含高压电力线架空走廊）。周边无小区，地块东侧为地铁14号线（已建成，预计2020年通车），地块北侧及东侧靠近综合管廊，基坑开挖需考虑地铁和管廊保护。地块四边红线未与周边道路及其他项目红线冲突。施工作业区域内的地下管线类型较多且分布密集，管线交叉和碰撞加剧了整体的施工难度。本工程地下两层，地上两层，建筑总高度149.9m基于该工程项目建设施工中的安全管理问题，采用了BIM技术来辅助安全管理工作，减少了施工安全事故的发生。

本工程现场可利用场地狭小，场内材料加工、构件堆放及运输极为困难，这对整个工程的施工进度是一种极大的制约。如何利用现有资源，在场地狭小的情况下完成材料的加工、堆放、运输，将平面综合管理与施工进度计划高度结合是本工程的施工难点，针对这一问题，需采取以下的处理对策：择优选择具有施工经验的生产经理负责本项目施工进度计划与平面管理工作，由工程部负责整个施工现场的进度计划管理、平面与交通协调管理；建立现场平面管理制度，合理、动态划分施工场地、责任区，尽量满足各分包对作业场所、材料堆场等方面需求；建立现场物流管理制度；分阶段行动态平面管理。

3.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用

BIM技术在安全管理方面的优势明显，与传统安全管理的对比如表1所示。

表1 BIM技术对传统施工安全管理的优化分析

3.1场地立体规划

在项目实施的过程中，场地规划越来越重要，只有做好了工程现场施工区、办公区与生活区等的合理规划，才能够辅助现场的安全管理工作。BIM技术在场地立体规划中有着突出的作用，不仅使得工程现场的空间利用率得以提升，更是促进了施工安全管理目标的实现。在BIM技术的辅助下，专业人员可以根据所掌握的工程信息来进行建筑空间位置参数的精准确定。三维模型构建时，经由对相关信息的整合，专业的技术人员可以对建筑立体空间位置等加以全面分析，这种可视化分析基础上的场地立体规划更为便捷且有效，也就对场地规划中的安全隐患识别具有重要的作用，当识别出其中的安全隐患以后，可以快速制定有效的处理对策，本工程的场地立体规划方案如图1所示。

图1 施工场地立体规划

3.2安全管理措施制定

本工程的规模较大，层高较高，地下室层高6m，地上部分裙房层高4.5m，塔楼标准层层高4.2m，本项目为公建项目现场预留洞口较多，施工流程复杂且内容繁多，只有制定了完善的安全管理策略，方可辅助现场的施工作业。传统的工程管理模式，在开展安全管理工作时，更多地是在总结工程施工经验、管理规范和标准的前提下进行的，这种施工安全管理方式下往往脱离了工程现场的实际情况，安全管理策略实施的过程中遇到了诸多的难题。而BIM技术则有所不同，在BIM技术辅助下，有效提升了安全管理策略制定的盲目性与随意性，使得各种安全管理策略能够与现场的实际情况完全相符合^[2]。在项目施工中，BIM技术下的安全管理体系构建，将现场的安全隐患以数字化的方式呈现出来，可视化环境下的安全隐患类型、风险等级确定都更为可靠，也就为安全决策提供了依据。

因为BIM技术中存在虚拟模式，这一模式下，无论是管理部门、一线施工人员等，均可以通过施工模拟来全面掌握工程现场的各种信息和情况，在此基础上，经由建筑设计与施工方案的详细分析，也就可以进一步对设计方案的可行性加以可靠评估。BIM技术的虚拟建造技术下，施工人员与管理人员可以经由虚拟化，更为直观地了解到建筑模型中的各个物理特征和参数，也就给施工的全过程、全方位管理和监督提供了便捷。实际的施工作业开展中，外部环境、地形和气候等都是影响施工安全的重要因素，在建筑模型中通过这些特征的全面掌握，根据模拟结果，也就可以更为灵活地对施工安全方案加以调整，识别并解决工程施工作业中的诸多安全风险。比如，三维可视化功能基础上，添加时间维度，随后进行施工模拟，就可以更为直观地对比施工计划和现场进度，进而来完成相应的协同性工作，所得在施工建设的过程中，施工方、监理方等各个主体均可以实时、准确地了解工程进展，从根本上凸显BIM技术的优势，进而实现对工程现场安全风险、返工问题和整改等的监督。再比如，在整个的施工作业进行中，根据全部的项目资料，高处施工作业较多，针对每个的高空施工方案，必须要制定安全专项方案，通过BIM系统来构建数字模型，由该模型中的相应模块进行每个楼层空间形体的自动分析，确定危险洞口，实现安全预警，进而自动对安全防护栏杆等安全设施加以设定。

3.3危险源辨识

建筑工程施工安全管理工作中，最为重要的工作就是危险源的识别，只有准确、全面地识别出了现场的危险源，才能够保障安全管理策略的有效性。传统的施工安全管理工作中，更多地依赖于工程施工经验，这种安全管理模式下的安全管理效率低下，危险源识别不够全面和准确，施工中的诸多安全风险得不到有效的处理。而BIM技术兼具动态模拟性和可视化特征，正是因为这些特性，使得在施工作业中能够有效对工程现场加以全面模拟，危险源识别和排查都更具直观性^[3]。建筑工程项目的实施中，BIM技术贯穿于工程的全过程，也就实现了施工安全的动态化和全过程控制，经由危险源的识别与BIM技术的可视化功能，BIM的相应模块可以根据所获得的危险源危险程度，来实现危险等级的有效划分。一般情况下，绿色标记区域为安全区域，而红色标记区域为危险区域，通过不同区域的颜色标记，也就可以使得现场主体、施工人员和管理人员都更为直观地了解到各个区域内的危险源分布情况，依据不同程度的危险标记来实现安全预警，制定可行且有效的安全管理策略。

3.4云端安全检查

BIM技术作为新型的工程技术，在工程建设领域可以在云端完成三维模型的上传，这种实时上传下，现场的安全隐患得到了及时的处理，比如，在BIM360Glue的支持下，三维模型可以直接在专门的移动终端上加以存储起来，大大提升了施工安全管理的效率。当实际环境中存在安全隐患时，相机拍摄可以辅助安全隐患信息的收集与载入，三维模型信息更为全面。云端存储方式下安全隐患问题的发布更为及时，现场管理人员可以通过这些信息的分析来进行安全预警，为施工安全管理提供了便捷。

3.5施工安全防护

因为建筑工程项目中的安全隐患可能出现在任何的施工环节，因此，为有效解决工程现场的安全隐患，应注重各个施工流程的审核与监督，严格按照各个环节的施工标准与要求来开展规范化的施工作业。BIM技术的实时监测功能突出，对现场的有关安全指标开展了量化处理，使得工程各个施工部门均能够严格落实各个安全指标

^[4]。建筑工程项目中涉及的数据信息非常多，在安全分析的基础上，所制定的施工安全防护方案才是最为有效的，但在确定了施工安全防护方案以后，专业人员还需要进行反复多次的核对，将施工过程中安全管理的影响因素加以有效处理。

3.6三维碰撞检查

对于本工程而言，其施工流程复杂且工序繁多，不同的施工流程和工序之间存在着紧密的衔接性，为达到安全管理的施工目标，工程管理人员在开展安全管理工作的过程中，应兼顾每一个施工工序。整个建筑工程项目中包含了很多的管线施工作业，设计人员应采用正确的方法，保障各个管线位置规划的正确性，避免后续施工时出现碰撞、冲突问题。传统的二维图纸下，图纸的直观性不够，且数据作用范围十分有限，碰撞检查相对困难，出现偏差的几率非常高。而当下的BIM技术下，三维碰撞检查更为便捷，因为BIM技术具有可视化功能，利用这一功能就可以保障三维碰撞检查的正确性，使得管线设计和规划的每个环节都更为规范，避免管线位置偏差。比如，在此建筑工程中，施工车辆的行走路线、物料堆放场地、材料吊装、基坑施工等施工内容等，均直接输入到BIM模型内，通过这些信息的整合，就可以实现空间碰撞的检查，也就减少了碰撞问题所引起的安全事故。

结束语：

现阶段的建筑施工安全管理虽然引起了各个工程企业的重视，但因为管理理念、方法等的限制，导致施工安全管理常常存在着诸多的问题，安全事故的频繁发生影响了整个工程的经济和社会效益。因此，未来随着建筑行业的稳步发展，各个工程企业都应该将施工安全管理放在首要位置，积极将BIM技术应用于安全管理中。

参考文献：

[1]鞠玮琦.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用研究[J].中国高新区,2018,000(014):247.

[2]张庆星.BIM技术在建筑施工安全管理中的应用研究[J].建设科技,2018,356(06):78.

[3]黄晓俊.BIM技术在建筑施工安全管理中应用的思考[J].环球市场,2017,000(020):55+57.

[4]林江,孟寅,孔令鹤,等.BIM技术在装配式建筑施工安全管理中的应用研究[J].福建质量管理,2020,000(004):161.