BIM技术在水电工程施工安全管理中的应用分析

王林

【摘 要】随着我国建筑工程系统系统得到大力发展，水电工程安全施工也成为了目前一个热点问题。水电工程安全施工不但对水电工程本身，也对整个社会的健康发展起着很大的影响。本文通过分析目前水电工程施工安全管理中的不足点，结合目前水电工程施工行业的新技术，提出了将BIM技术应用到其中的理念，力争为水电工程施工安全管理提供新思路。

【关键词】BIM 水电工程 施工安全 安全管理

随着我国社会经济的不断发展与壮大，对于住房的需求日益增加，建筑工程项目在近些年受到大家的广泛关注，也日益受到国家与社会的关注。施工安全问题一直是水电工程施工过程中的一个重要问题，现阶段大部分的工程对于安全管理问题都作出了相应的改善，但是依然存在一些问题，建筑信息模型（BIM）作为一种新型的安全管理技术，在水电工程中的应用能够有效保障水电工程的施工安全，是一项新的革命技术。

1 传统水电工程施工安全管理不足

对于施工安全来讲，一个很重要的阶段就是对于重大事故的预防，以及对危险源头的监控。但是，就目前来讲，我国技术主要还是采用了监控与人工督促手段，对重大施工工程进行安全监控，对生产流程进行控制，实施严格的安全检查，但是事故依然在不断发生。从事故发生后的反思结果来看，安全施工仍然存在严重问题。因此，笔者认为，施工项目的安全管理应该是贯穿于整个生命周期中。BIM可以给施工提供科学合理地设计与规划，能够进一步保障施工安全，并且通过BIM可以自动检测出潜在危害，并针对性解决。任何一个建筑信息模型都与相关进度规划之前存在密切联系，随着施工进度的改变，施工现场与施工环境也在不断改变，新的安全问题出现或者被消除，施工过程中可能会出现与事先制定好的活动顺序有一定差异，如果建筑信息模型没有得到相应纠正改变，还按照原先顺序进行，那么监控也是无意义的。

2 建筑工程水电施工安全的BIM系统

BIM技术能够利用虚拟的安全控制系统，对安全施工潜在的安全隐患进行识别。在当前建筑工程施工之前，可以充分利用BIM的优势，根据工程的实际情况对工程设计出科学合理的规划，再通过BIM的自身排除潜在安全隐患手段对工程施工中可能出现的隐患进行规避。在施工过程中，需要利用BIM技术来发现安全隐患，并及时针对其作出决策，以降低事故发生率。在施工结束后，还需要利用BIM技术对工程进行定期的检查与维护，以保证工程的顺利使用并延长其使用寿命。

图1 BIM安全检查系统框架图

如图1所示，BIM安全检查系统第一步是收集与分析数据，其中包括了工作分解结构，进度安排数据与模型的属性基础数据。在工作分解结构中，每一个元素都提供了进度绩效测量点，而BIM技术能够通过应用相应施工进度规划来展现这些信息。跟传统的过程比较，BIM是融合了目前通用的安全规则标准，安全方针，实践经验，用于支持BIM检查执行。当施工现场出现变化时，BIM能够针对施工工作任务转换相应规则标准，由此来判断与执行。

BIM技术的安全检查过程第一步为对规则标准的解释，规则标准解释一般有以下两个方面的条件：（1）规则标准适用背景与条件；（2）规则标准适用属性。首先BIM系统会识别目标施工对象，然后再检查所识别的施工具体信息（开挖宽度、长度、位置等等），解释的规则标准都会储存在系统内部中，而针对部分特定的条件，用户可以通过系统界面对其进行定制。表1为示例高边坡施工规则解释。

表1 示例高边坡施工规则解释

对象

条件

措施

高处作业面和通道

临水

设置高度>1.2m的防护栏

临空

悬挂安全网

挖开口

5m处设置高度>2m的防护栏墙

在BIM系统中输入以上具有参数化的规则，那么在检查过程中，系统就会对其进行自动识别，以此来实现了一个默认的防坠落保护系统。BIM技术的安全检查过程第二步为建模。在建模的过程中，所有的相关对象都有其相对应的属性与类型，而所有的对象都将被BIM系统纳入到检查的基础中，因此，与传统的2D绘图比较，建模的要求更为详细与严格。BIM技术的安全检查过程第三步为检查执行。因为所有的规则标准都已经被翻译成BIM系统可识别的代码，因此，在执行阶段是极为简单的。施工对象通过其名称、类型或者其他对应属性都可以找到相关的规则标准集，根据规矩标准就能够对施工对象进行安全检查。在执行安全检查的设计中可以根据施工要求设定单一或者可优化选择的模型。自动检查模型是根据默认的设置或者系统的解决方案来应用相关的安全措施；可优化选择模型是根据自动检查后个人的实践情况进行选择，具备了人性化设计。

BIM技术的安全检查过程第四步为结果报告。安全检查的结果以两种形式生成报告，一为可视化安全防护设备，二为以检查表形式的检查结果，在检查表中包含了对应模型对象与适用解决方案中的各类详细信息，此外，BIM结果还将耗费的安全设备清单信息导入到项目进度表中，对于项目的整体管理与控制有十分大的帮助。

3 以BIM技术为基础的建筑工程水电施工安全评估与算法

3.1 评估指标

在当前建筑工程施工过程中，需要评估的指标较多，其评估结果是受到多种因素的共同影响的，其中主要包括：人为因素（人员素质、安全教育、宣传）、设备因素（设备管理、数量、状态）、安全管理因素（现场指导、督促监控、安全规划）、环境因素（项目难度、施工环境、气候变化）等。

3.2 安全评估算法

目前，我国对于安全施工评估算法已经与国外水准持平，且发展较为成熟，在计算方面目前主要采用了以下的几个方法：（1）层次分析法，是一种将定性分析与定量分析相结合起来的方法，能够直接将人的主观判断采用数量的形式表达出来；（2）模糊综合评价法，是利用了模糊矩阵对定量进行计算，然后对模糊关系进行合成与表达；（3）灰色关联度分析法，以灰色系统理论为基础，对对象进行半定量与半定性扫描；（4）神经网络分析法，主要是能够将知识翻译成系统识别的代码并输入系统，其具备了自动适应性特点，还能够对新知识规则等内容进行翻译并补充输入，充分补充旧知识的不足。

4 以高处坠落事故防范为应用

因为建筑施工工程中含有大量高空作业，因此高处坠落事故时有发生，这也是被列为了建筑施工过程中首要伤害。在尚未建造的临边、洞口、楼梯、电梯井、天窗等位置，安全防护不到位是导致高处坠落伤的主要原因。咱们可以根据上述BIM技术，有效加强高处作业的安全管理。首先，在建筑项目资料的基础上，专门针对高处施工作业制定相应的安全专项方案，并以此为蓝本用BIM系统内部的虚拟施工数字模型，专门对各个施工地点的空间形体进行自动分析。BIM系统会自动查找各个需要采取安全措施的洞口，并提出安全预警。在BIM系统中，还可以自动生成4D模型，在安装与拆卸栏地点与日期进行标注，这样就可以方便管理人员布置施工任务。在施工前，通过这种可视化的方式与施工人员进行交接，就能够使交接工作更加详细，同时也方便施工人员对于施工项目有一个更加详细的了解。在施工过程中，管理人员利用实时监控系统对现场进行管理，通过安全评价系统，能够及时发现问题并处理，调整相应措施与计划，从而保证项目安全顺利开展。

5 结语

本文以建筑工程中水电安全施工为基础，分析了传统水电工程安全管理的不足点，讲述了BIM技术在其中的重要作用。从本文的分析我们可以看出BIM技术应用在建筑工程水电施工中，极大地提升了工程的信息化与智能化水平，在水电工程的整个生命周期中都能够更加全面、细致的为施工安全管理发挥重要作用。

参考文献：

[1] 张春霞.BIM技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍研究[J].建筑经济，2011（09）：96-98.

[2] 肖良丽，方婉蓉，吴子昊，王小涛.浅析BIM技术在建筑工程设计中的应用优势[J].工程建设与设计，2013（01）：74-77.

[3] 周春波.BIM技术在建筑施工中的应用研究[J].青岛理工大学学报，2013（01）：51-54.

[4] 林伟，路佳欣，程雷梓等.BIM在小南海水电站施工组织设计中的应用[J].水电与新能源，2013（6）：32-35，37.