BIM技术在建筑工程施工安全中应用研究

(重庆交通大学 重庆 400074)

引言

国内 BIM 技术的应用起步相对较晚，但是随着建筑业的不断发展，建筑行业的管理模式不断转变，BIM 技术在建筑行业中的巨大潜力得到了逐步体现。在将 BIM 技术引入到建筑项目施工安全管理的研究中，国内学者作了大量的努力。从施工过程现场管理角度出发，施工现场活动中的机具设备与人员的工作空间发生冲突是产生安全危险的重要原因，吴翌祯，邱彦彰[1]在 BIM 技术在工作空间冲突方面做了积极研究,解决了因空间碰撞而出现的安全问题。陈丽娟[2]研究了通过利用 BIM 技术进行地铁施工空间的安全规划和施工环境的模拟，合理规划施工现场环境和机械行进路线，进行安全区域划分，避免施工空间冲突和机械碰撞等安全隐患的出现。

一、BIM技术简介

(一)BIM技术软件平台

目前，建筑业的效率较低，在相当程度是因为信息流通不畅，造成信息孤岛，而 BIM 技术的产生解决了信息孤岛造成的信息不对称问题，多部门、多专业基于同一平台的协同工作模式形成了基于 BIM 模式下的新型管理方式。在工程项目施工周期内，众多工程变更导致很难实现统一模型的运用。在施工安全监管任务中，需要在多变更的环境下，尽量减少重复建模的同时保证现场的使用效果。利用 BIM 优势实现可操作的现场管理，成为研究施工现场安全监管模型的初衷。

(二)BIM技术在安全监管中的主要应用

目前，BIM 技术主要注重在工程技术应用方面，解决技术难题。BIM 技术的在安全监管中的应用主要包括了四部分内容[3]。协同管理方面：BIM 形成基于制定项目的信息枢纽，各参与方以参与各专业人员可根据自己任务进行有效沟通，实现在同一数据中心下的全面协作，减少信息不对称问题，提升协同效率。碰撞检查，深化设计方面：结合深化设计、施工方案措施和结构偏差；钢筋和钢筋深化设计指导；预留空洞图自动生成； 辅助班组优化，完整体现施工方案；自动生成平面和剖面图，有效指导施工运动碰撞检查。可视化、虚拟建造方面：施工方案 3D、4D 模拟。施工动画表现；虚拟漫游可视化交流；BIM 结合的现场照片数据库。

二、基于 BIM 的施工现场安全监管方法

(一)基于 BIM 的建筑工程施工安全管理体系

为了把基于 BIM 技术的施工安全管理系统化。通过对建筑工程安全管理原理、安全风险管理理论和利用 BIM 技术进行施工管理的学习，结合对应用 BIM 技术进行施工安全管理的研究，充分利用 BIM 的数字化、空间化、定量化、全面化、可操作化、持久化等 6 大特点，结合相关信息技术，使项目参与者在施工前先进行三维交互式建设施工全过程模拟[4]。利用 BIM 技术在施工过程中动态识别现场安全隐患，并及时调整施工方案。本文构建的基于 BIM 的建筑施工安全管理体系分为 3 大模块，资料基础、BIM虚拟施工、安全管理。

(二)基于 BIM 的施工现场安全信息模型的建模标准

为了解决信息交流和共享问题，必须建立同一的标准。各软件通过遵循相同的数据传输标准，依靠一定的数据接口和其他软件进行数据交换，以此实现数据共享[5]。信息模型的精细度及信息处理分工，安全信息型的深度在不同阶段是不同的：初始阶段，需要达到 LOD300 的精度要求；在施工安全过程管理中，需要对安全措施、设备进行建族，已有的建筑模型进形二次处理，添加安全相关的功能参数，最终达到LOD500 的精度。在信息录入时，模型单元人员与信息模型运营维护人员有不同的定义，前者主要负责创建三维构件而不涉及功能属性的信息的操作，后者则是模型任务信息维护的主体，他参与模型的二次处理而不参与建筑项目本身的三维建模。安全信息库的内容，安全信息库的整理主要是依据土建不同的施工阶段易出现的安全问题进行汇总处理。对各个阶段本文主要绕三部分安全信息：可模型化的模型信息，可参数化的属性信息，外部链接信息。

三、BIM 在施工安全管理中的应用

基于 BIM 的建筑施工安全管理体系的实现要点和作用如下所示。其中应用的 BIM 技术是数字化基础，还有虚拟原型技术(VP)，虚拟现实技术(VR)，并结合智能监控技术等。

危害因素识别：BIM 系统中包含了建筑各构件的信息及施工进度计划，而进度计划包含了一切活动的信息，形成 4D 模型，可以非常有效地识别潜在的施工现场危害因素。

危险区域划分：在动态施工模拟过程中，根据危险源辨识结果，在工程的不同阶段利用可视化模型对区域的危险程度进行划分管理，并将相应评价结果反馈到模型界面，以红、橙、黄、绿 4 种颜色来描述区域危险程度以指导施工，并指定每种安全等级下禁止的施工活动，这样可以有效地减少由于危险区域不明确导致的安全事故。

安全措施制定：在基于 BIM 技术的集成化安全管理系统中，可以自动地提出安全措施，以用 BIM 技术在建筑施工安全管理中的应用研究来保护建筑活动或是避免已识别危害的发生，通过 BIM 制定的安全管理平台独立制定，并可以根据施工现场变化和需要持续动态更新。

安全评价：在虚拟施工中辨识的危害因素和制定的安全防护措施，可以利用层次分析等安全评价方法进行安全度分析评价，如果可靠则可以执行，如果超过安全度将返回施工安全专项设计，重新规划安全措施，并调整 BIM 施工模型，再次进行安全评价直至符合安全要求才能进行下一步实施工作。

安全监控：以虚拟施工模型为核心，结合现有的视频智能监控技术，施工单位、监理、建设单位以及政府部门都可以进行可视化施工组织管理。实时监控中，通过对比实际完成的安全活动与需要完成的安全活动可以得到安全执行的情况，并以此来进一步调整建筑的施工计划，使其更能够有效满足安全施工的需要

四、结语

对 BIM 技术在施工安全方面的应用进行了研究。构建了基于 BIM 虚拟施工的安全管理系统。该系统主要由资料基础模块、虚拟施工模块和安全管理模块组成，这种多维数值安全管理系统能够促进 施工安全管理水平的提高，因此具有重要的实用价值。

当前 BIM 技术在建筑安全施工的应用不够广泛，在桥梁施工中的监控应用也更是缺乏。BIM 技术对于实现工程的全面信息化，智能化具有重大意义。因此，BIM 在桥梁施工中的安全监控可以作为一个技术创新点进行探索。