BIM技术在建筑施工安全管理中的应用分析

乔守江， 吴瑞

（安徽水利水电职业技术学院）

1 引言

建筑施工行业安全生产形势严峻，许多施工企业在安全生产管理方面压缩资源，一旦发生安全事故，则会造成严重的损失和影响，所以，必须加强外部监管，从监理工作的角度出发，充分利用以BIM为代表的现代信息技术，发挥其集成性、模拟性、协调性、可视化的特点，提高信息采集、共享水平，降低管理沟通成本，查找分析施工现场可能存在的安全隐患，及时敦促相关单位进行优化整改，通过共同努力，完成安全管理目标。

2 建筑施工安全管理理论与BIM 技术应用方向

2.1 施工安全管理理论

建筑施工行业有其自身特点，比如，露天作业、高空作业多，作业人员综合素质参差不齐，施工工艺复杂，劳动强度高等，属于安全事故频发行业。安全管理理论发展从事后管理到预防性管理，直到现代安全管理体系，产生了质的飞跃，形成了以系统原理、PDCA循环原理、动态控制原理、全面管理、安全目标管理等为主的理论框架，从全过程、全方面提高危险源控制和管理水平，保证施工过程人员和产品安全。根据建筑施工安全事故数据分析，主要事故类型有高空坠落、物体打击、机械伤害、坍塌及其他事故，必须明确主要安全事故发生的原因和特点，找到针对性的控制点，比如，高空坠落主要发生在基坑、临边、洞口、悬空、攀登作业时，而违章操作、安全防护设施不合格、临边洞口防护不当、劳动组织不合理、无证作业、气候条件恶劣都是主要致因，必须针对这些影响因素进行归纳整理，筛选总结出核心因素，包括技术层面、个人层面、组织层面、环境层面等，并采用科学方法进行风险评估和危险评价，有针对性地进行预防性控制管理[1]。

2.2 BIM技术应用方向

BIM 技术是建筑业信息化发展的有力手段，改变了传统的设计思维和模式，实现了设计方案的持续优化，同时，在施工过程中的有效应用降低了管理难度，以可视化的方式提高了施工信息的集成和共享水平，可以更好地加强各参与方各专业的信息协同，降低了沟通交流成本。在建筑施工安全管理方面，遵循现有安全管理理论体系，BIM技术更多的是作为一种工具来使用，不能对所有安全管理影响因素产生明显有效的管控效果，比如，材料设备采购质量仍需要在采购阶段进行严格把关，气候条件变化也无法通过BIM技术进行预测管理，所以，必须根据安全影响因素，明确基于BIM 的建筑施工安全管理方向，为管理工作实施提供科学指导，现阶段主要是围绕施工现场危险因素管理、人员安全施工管理、组织管理制度完善、安全作业设施管理等方面开展具体工作。

3 BIM 技术在建筑施工安全管理中的应用

3.1 BIM建模

BIM 建模软件有很多类型，不同类型软件可以满足不同需求，常用的核心建模软件有Revit 系列、ArchiCAD、Micro-Station平台等，其中，Revit能够通过一个中心数据库对独立建筑模型进行信息存储和编辑，有利于信息的协调化管理，当某个参数改变时，所有与之相关的地方都会自动协调更新，大大节约了成本和时间，可以利用该软件进行建筑、结构、机电、管线等专业模型建立，如果在设计阶段就使用BIM 技术进行建模处理，那么可以直接利用模型成果，在此基础上，添加建筑施工安全信息，形成综合信息模型，这样可以节约建模成本，提高模型利用率。在BIM综合信息模型的基础上，遵循科学性、动态性、适用性的基本原则，构建施工场地布置规划系统、施工方案审查管理系统、风险监控与预警系统、安全应急管理系统等诸多子系统，对施工安全管理影响因素采取针对性措施[2]。

3.2 施工场地布置管理

3.2.1 规划原则

在以往施工过程中，经常会出现由于机械冲撞造成的安全事故，或者乱堆乱放导致塌方问题，施工现场布置规划不合理是其中的重要原因，所以，必须对施工现场布置规划方案进行模拟检查，查找施工现场安全隐患，提高作业环境安全水平，以求获得最佳布置方案。基于BIM技术的施工场地布置规划应该遵循一定原则，首先，根据施工总进度计划，满足不同施工阶段场地需求；其次，做好不同类型区域的合理划分，既要考虑灵活性，又要保证紧凑性；再次，明确不同功能区域划分界线，保证施工现场道路顺畅，运输作业无障碍、有秩序；最后，充分利用施工临时用地，灵活安排现场机械设备，保证施工任务的高效开展。

3.2.2 管理流程

根据施工单位提交的施工总平面布置图，利用Revit 软件对施工现场道路、临时设施、车辆行驶路线、材料堆放区域、机械设备等进行布置，生成BIM场地布置模型，然后使用Navisworks 软件对场地布置方案开展漫游模拟，包括车辆运输模拟、塔吊作业模拟等重点施工环节，如果模拟结果能够满足施工要求，那么就不需修改场地布置方案，如果不能满足施工要求，那么就需要施工单位重新进行场地布置规划修改，然后重复开启验证检查过程，再次进行漫游模拟，直到所有规划内容符合施工要求后为止[3]。

3.3 施工方案审查管理

在建筑施工安全管理中，施工组织设计和施工方案的编制水平直接影响着最终的施工效果，所以必须加强审查管理，尤其是针对具有较大危险性和重要性分部分项工程编制的专项施工方案，比如脚手架工程、模板工程、土方开挖工程、基坑支护与降水工程等。利用BIM 虚拟施工技术，能够对施工单位提供的施工方案进行提前模拟演示，及时发现不合理之处，督促施工单位加强方案优化调整，在3DBIM 模型的基础上，融入项目进度计划，建立4DBIM 模型，开展施工过程模拟，检查是否存在空间冲突碰撞的问题，能否满足安全管理要求，如果不能满足需求，就需要重新调整施工方案，然后再次进行施工过程模拟，直到确定最优方案为止。在施工方案审查管理过程中，也可以结合利用BIM 和VR技术，对施工组织设计和施工方案进行模拟，在虚拟漫游过程中及时发现潜在安全隐患，实现方案优化、提前预防的目的。

3.4 安全监控与预警管理

3.4.1 安全监控管理

除了有效的提前预防管理，施工过程中的安全监控依然是重中之重，可以利用BIM技术和RFID技术建立安全监控系统和安全预警系统，共同为施工过程保驾护航。安全监控管理主要对施工现场作业人员、物品、机械三方面可能发生的风险进行控制，在作业人员监控方面，可以将RFID标签置于工作服或安全帽内，同时在施工现场各区域安装RFID读写器，当作业人员在施工现场出入时，能够读取相关信息，分析判断此人员是否能进入该施工区域。同时，在施工过程中，通过RFID标签能够采集作业人员活动路径，实现实时监控的目的，再加上标签的图像信息处理功能，能够获取作业人员所在位置周围信息，判断是否处于安全状态。在物品监控管理方面，以BIM模型为基础，对施工过程中的危险源进行识别，明确容易发生安全事故的结构部位，将RFID位移传感器标签和温度传感器标签嵌入其内，并在BIM 模型中标识装有传感器标签的危险源，根据标签读写器采集到的位移和温度信息，对施工主体安全状态进行实时监控。除此之外，施工工具的安全监控管理也十分重要，比如，在模板支架、脚手架内嵌入RFID倾斜度传感器标签，就可以实时测量施工工具的倾斜度，以此判断被监控施工工具的安全状态，同样需要在BIM模型中标识并体现实时状态。在机械设备的监控管理上，主要从操作异常和自身故障两方面出发，在设备内部嵌入RFID 标签，入场处设置读写器，采集设备信息，并与BIM模型中设定的信息进行比对，保证机械设备的合理运用。同时，利用RFID标签实时收集设备运行数据，以达到机械设备实时监控管理的目的[4]。

3.4.2 安全预警管理

安全预警管理主要包括两个方面，即安全预警警报发送、安全警报反馈，通过判断分析施工现场采集到的具体信息后，如果被监控对象处于不安全状态，那么就会立刻发出预警信号，发送给一线作业人员和施工安全管理人员，既可以通过界面提醒的方式，也可以通过绑定手机接收提醒信息，方便现场安全巡查人员与施工人员及时沟通处理。在接到安全警报后，需要及时对监控模型进行确认，并做好实地考证，如果确实存在安全隐患，那么就需要采取措施消除隐患，如果出现误报警情况，则需要查找误报原因并加以解决。

3.5 现场安全应急管理

除了做好事前事中安全管理外，在发生安全事故后，事故现场的应急管理同样重要，有利于降低安全事故造成的损失和危害。利用BIM 技术，建立安全应急管理系统，涵盖相关安全事故案例信息收集、相关安全事故信息提取、安全事故分析报告生成、安全事故处理方案制定等主要方面，对已经发生的施工安全事故案例进行信息整理，生成基于BIM 的安全事故案例库，包括事故项目BIM 模型、事故原因、事故部位、处理方案、死伤情况等内容，当施工现场发生安全事故时，及时掌握现场实际情况，提取安全事故相关信息，然后将相关信息输入BIM 安全事故案例库中，通过自动匹配对比分析，生成安全分析报告，并获取相似案例的事故处置方案，确定当前情况下应该作出的最优选择，能够同时兼顾多方面应急管理工作，包括实施安全应急疏散、上报上级管理部门、实施安全应急救援等，保证施工现场井然有序地进行安全事故处理[5]。

4 结语

综上所述，安全管理是建筑工程施工管理的重中之重，直接影响到最终的建设效果和综合效益，传统的安全管理手段存在一定滞后性，利用BIM 技术开展施工安全管理，能够有效强化预防性管理措施，实现事前控制的目的。在施工过程中，可以实现可视化动态监控管理，及时发现安全隐患，掌握各影响因素的运行状态。当发生危险时，能够及时报警。事故发生后，利用BIM技术进行现场安全应急管理，有利于降低安全事故造成的损失。