BIM技术在建筑施工安全管理中的应用

池哲榕

（福建省博远升建设工程有限公司，福建 福州 350028）

0 引言

随着社会的发展，城市建筑步伐不断加快，但是建筑施工安全事件却随之增多，为了有效避免建筑安全事故的发生，建筑施工安全管理的作用日益凸显。在传统的建筑施工安全管理中，人们的安全意识较差，通常认为只需要佩戴好安全帽、安全带、绝缘鞋、绝缘手套，就可以有效保障施工安全[1-3]。其中，正确佩戴安全帽需注意帽衬和帽壳既不能紧贴在一起，又不能留有较大间隙，一般情况下顶部应留有间隙20 mm~50 mm，四周应留有间隙5 mm~20 mm。而当坠落物坠下时，安全帽的帽衬可以有效避免颈椎和头部受到伤害[4]；不仅如此，为保证施工人员的安全，需要选择符合相关标准的安全带，在施工前应认真检查安全带的使用年限。尤其是对于高空作业的人员来说，安全带这一安全设备是极其重要的，必须先挂牢再作业，但是不可将挂钩直接挂在安全绳上，应将其挂在连接环上，可以有效避免高空作业人员发生高空坠落事故。在建筑施工过程中，带电作业工作人员必须穿绝缘鞋、戴绝缘手套以防止发生触电事故。例如电焊工人工作之前要检查绝缘鞋、电气焊手套、护目镜及防护面罩的完好性，有效避免弧光对脸部和手部产生伤害。这些安全防护措施可以在一定程度上保护施工人员的人身安全，但是并没有一个较为完善的建筑施工安全管理体系，难以在实际施工中大范围推广[5-7]。所以本文将BIM技术应用于建筑施工安全管理中，以期提高施工现场安全。

1 基于BIM技术的建筑施工安全管理

建筑施工安全管理的BIM模型如图1所示。

图1 BIM模型

如图1所示，在以实际建筑为基础构建的BIM模型利用单线模型和专业软件进行工程计量，再进行校准、协调[8]。BIM模型包含所有施工需求，当不同专业的施工在时间或空间上出现冲突时，可以对其进行适当调整[9]。施工单位可根据BIM模型准确下料、施工、管理，保证协调管理。而利用BIM技术构建的建筑模型主要用途是为安全管理提供依据，因此需要其可以实现对建筑任意图纸中数据的修改，并结合修改结果自动更新建筑图纸。

BIM模型可应用至建筑施工风险因素识别、危险区域划分、确定最佳施工方案过程中，具体如下。

1）建筑施工风险因素识别

综合施工前准备资料、专家意见及BIM模型规划信息划分施工现场危险单元，并根据危险源数据库信息综合分析，最后识别出施工中的危险源，识别过程如图2所示。

图2 基于BIM模型的风险因素识别过程

2）建筑施工危险区域划分

识别出施工现场的危险源后，需要划分出危险区域，即经过BIM模拟后确定存在安全隐患的位置，以建筑物边沿、洞口为主要危险区域，对于该类位置需要加装防护栏杆和安全网。由于隐患区域与安全区域不是固定不变的，本文结合BIM模型的动态属性对区域划分结果进行周期性检验，以动态更新的方式对区域划分结构进行管理，并将隐患区域和危险程度的评价结果反馈到模型中，以此作为防护措施选择的依据。

3）最佳施工方案确定

以计算机技术为基础，在BIM模型中导入建筑施工各专业的信息模型，并进行合并处理，导出生成以不同组成单位为基本构成的建筑模型，将其导入到Naviswok软件中进行实际运行模拟。当出现碰撞时，生成相应报告发送至客户端，相关人员在结合报告内对机械和建筑的排布方式进行优化，以此确定最佳施工方案。最佳施工方案确定流程如图3所示。

图3 最佳施工方案确定流程

2 应用测试

将本文设计的建筑施工安全管理方法应用于实际的施工中，测试其管理效果。

2.1 工程概况

本文以某房地产工程为测试对象，其面向的主要客户群为周边的高端客群，以1 h车程为辐射圈，目标承载用户300户。建筑的占地面积为102 090 m2，总建筑面积为124 045 m2，住宅建筑面积为91 286 m2，停车楼建筑面积为20 259 m2，住宅建筑层高为3 m，停车楼层高为3.5 m。地块计容面积为160 381 m2，容积率为1.5。工程项目在建设过程中涉及多个不同的专业，对安全管理要求较高；工程投入的人力资源、物料及机械资源巨大，施工工序交叉性较强，安全隐患较大；场地可供施工的面积为89 246 m2，材料设备管理需要较高的合理性、安全性。以此为基础，利用本文提出的方法实施施工安全管理。

2.2 测试过程

由于BIM相关软件对计算机配置要求较高，因此本文重点对于搭建BIM模型过程中所使用的硬件配置见表1。

表1 硬件设置

相关软件配置见表2。

表2 软件配置

以上述建筑基本概况为基础，利用BIM技术对其施工进行安全管理，首先根据建设需求使用Revit软件构建了可视化的工程项目BIM模型，具体如图4所示。

图4 工程项目BIM模型

根据所构建的模型，对存在交叉的施工作业进行管理，通过分析施工条件可知，施工活动开展的场地十分有限，因此，在施工管理过程中，安全管理的主要途径是对场地进行合理规划。

通过模拟建筑工程的所有施工过程，相关人员可以对施工情况有一个比较全面的把握，尤其是可以精准识别建筑施工风险因素，包括高空坠落风险、临边洞口等，以此划分危险区域，对其进行安全防护设计。

针对危险区域划分结果，结合实际情况模拟建筑功能施工，以此确定最佳施工方案。在建筑施工模拟过程中，随着施工周期的不断增加，建筑主体面积是不断增长的，建筑主体的BIM模型变化如图5所示。

图5 建筑主体变化的BIM模型

2.3 应用效果

对于安全风险因素的管理，由于实验测试的工程主要的安全隐患是由施工面积限制引起的，立体交叉作业容易造成安全风险与隐患。对此，本文借助相关软件，模拟了施工过程中设备作业、人工作业、施工结构中存在的冲突与安全风险因素，并将土建、电气、弱电等专业构建于相同的信息模型，保证各个施工环节之间的合理衔接，在时间上减少交叉施工的状态；其次，优化了管道、结构梁的安装位置，在空间上使碰撞风险达到最小值，以此达到建筑施工安全管理的目标。具体的实施效果如下。

1）在施工前，通过整合相关信息建立BIM模型，利用本文所构建的模型模拟施工过程，识别施工风险因素并对危险区域进行划分。由于所构建的模型可以实现建筑施工的高精度模拟，因此可以精准识别出施工过程中所存在的风险因素，包括高空坠落风险、临边洞口，从而制定相关的防护措施，并对存在危险的区域进行识别与检查，及时对隐患部位进行修改，并提出安全建议。

2）对于临边防护安全的管理，由于在现场作业中经常会出现高空作业，考虑到周围环境属于人群高密度区域，对施工现场进行了高空临边防护。针对坠落实施的防护措施包括临边位置防护和施工洞口位置防护，主要防护装置为添加防护栏，借助BIM技术构建立体模型，对不同施工阶段存在的对应洞口、临边防护风险点进行周期性防护。防护点的设置结果如图6所示。

图6 以BIM模型为基础的防护点设置

随着施工进程的推进调整防护点，结合BIM技术寻找出不同施工阶段风险点，以此为基础架设防护栏，并对其架设的时间与位置进行管理。其中，临边洞口的安全防护模拟效果如图7所示。

图7 临边洞口的安全防护模拟效果

通过上述方式尽可能避免了施工方案设计、施工场地布局的不合理导致人员坠落、物体打击、机械碰撞等安全隐患，降低安全事故发生的可能性，进而实现建筑施工的安全管理。

3）本文在建筑施工过程中，利用BIM对于施工方案进行优化，通过碰撞检测及构件施工方案模拟，提前发现多处碰撞点及施工问题，相关工作人员及时对这些问题进行整合，将所有情况上报相关单位，以此帮助设计单位、施工单位与建设单位优化施工方案，减少安全隐患，进而达到安全施工的目标。

3 结语

现阶段，建筑行业对施工技术提出了更高的要求，也为建筑施工安全管理带来了新挑战。新施工技术、新施工设备的引进，都需要实时调整施工方案，以保证建筑施工安全性，所以建筑安全管理显得尤为重要，以此最大程度地提升建筑施工的安全管理效率与水平，为了实现这一目标，本文将BIM技术应用于建筑施工安全管理中，以求提高管理效果，避免安全事故的发生。通过本文的研究，能够为提高施工环境安全性提供新的思路。