胡貫華
摘要:BIM技術(shù)應(yīng)用到建筑施工安全管理工作中,有助于提高安全管理的水平,BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中有著極高的優(yōu)勢(shì),主要為建筑安全管理提供信息化、數(shù)字化的手段,BIM技術(shù)可以全面監(jiān)督建筑施工過(guò)程中安全管理的手段,確保建筑項(xiàng)目處于安全的施工狀態(tài),規(guī)避建筑工程中的風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)在建筑安全管理中有著一定的實(shí)踐價(jià)值,本文主要探討B(tài)IM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:BIM技術(shù);建筑施工;安全管理
一、前言
我國(guó)建筑行業(yè)的發(fā)展,建筑工程朝向多樣化的方向進(jìn)步,建筑工程的規(guī)模越來(lái)越大,增加了建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性,同時(shí)增加了施工風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生機(jī)率。建筑施工中為了提高安全管理的水平,在安全管理方面引入BIM技術(shù),通過(guò)對(duì)建造施工環(huán)境的模擬,及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑施工中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而制定安全管理的方案。BIM技術(shù)優(yōu)化了施工安全管理的流程,降低建筑施工的風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)一步保障建筑工程項(xiàng)目施工的順利進(jìn)行。
二、建筑施工安全管理中對(duì)BIM技術(shù)的需求
建筑工程項(xiàng)目多具有復(fù)雜性、唯一性等的特征,建筑安全管理要以工程的實(shí)際情況為主,這樣才能發(fā)揮安全管理的作用,最大程度規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)。建筑施工過(guò)程中,涉及的安全管理工作較多,如人員安全、進(jìn)度安全、操作安全等,BIM技術(shù)作為提高建筑施工安全管理的水平的技術(shù)手段之一,通過(guò)BIM技術(shù)的可視化手段,模擬建筑施工的全過(guò)程,可及時(shí)根據(jù)不同的突發(fā)情況對(duì)建筑工程進(jìn)行模型上的調(diào)整。排除環(huán)境、人員等因素對(duì)工程項(xiàng)目的影響,由此說(shuō)明建筑施工安全管理對(duì)BIM技術(shù)有著一定的需求[1]。BIM技術(shù)優(yōu)化建筑施工安全管理的方法,提供安全管理的參考方案,體現(xiàn)BIM技術(shù)在建筑安全管理中的實(shí)踐價(jià)值。
三、BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的優(yōu)勢(shì)
BIM技術(shù)在建筑施工過(guò)程中可以按照安全管理的要求組織模擬工作,建筑安全管理具有信息化的要求,而B(niǎo)IM技術(shù)可為此提供信息化的管理途徑,同時(shí)BIM技術(shù)的動(dòng)態(tài)化、可視化優(yōu)勢(shì)均可保證建筑安全管理的有效性,在很大程度上保證建筑安全管理的效率及各項(xiàng)安全管理工作的質(zhì)量。
BIM技術(shù)優(yōu)化了建筑施工安全的信息,以模型為載體,通過(guò)BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息共享,每個(gè)關(guān)聯(lián)模塊中的信息可互聯(lián)互通,很好的規(guī)避工程信息錯(cuò)誤或者信息不規(guī)范的問(wèn)題[2],BIM技術(shù)做到了信息與技術(shù)的安全性,BIM技術(shù)中提供了安全管理信息具有完整性的優(yōu)勢(shì),其包含文字信息、圖形信息,尤其是3D模型信息,更是滿(mǎn)足了安全管理的需求。
最后是BIM技術(shù)的模擬優(yōu)勢(shì),BIM技術(shù)根據(jù)建筑安全管理中設(shè)定的條件提供模型,既可以構(gòu)建完整的建筑模型,又可以構(gòu)建分項(xiàng)的建筑模型,判斷出建筑工程中的風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)以建筑實(shí)際情況組織模擬工作,集成了建筑工程中的資源、信息,有助于判斷風(fēng)險(xiǎn),完善建筑安全管理的過(guò)程。
四、BIM技術(shù)在建筑安全管理中的應(yīng)用表現(xiàn)
例舉BIM技術(shù)在建筑安全管理中的應(yīng)用表現(xiàn),從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析,具體如下。
(一)識(shí)別危險(xiǎn)源
建筑施工項(xiàng)目中的危險(xiǎn)源比較多,比如用電危險(xiǎn)、高空作業(yè)危險(xiǎn)等,這些危險(xiǎn)會(huì)在建筑施工中誘發(fā)經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,BIM技術(shù)在建筑安全管理中可以識(shí)別危險(xiǎn)源,模擬建筑施工的過(guò)程,在仿真的條件下發(fā)現(xiàn)建筑項(xiàng)目中潛在的危險(xiǎn)源。例如,BIM技術(shù)對(duì)建筑深基坑開(kāi)挖的過(guò)程的模擬,傳統(tǒng)的深基坑開(kāi)挖工程更多的是在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中即將發(fā)生或者已經(jīng)發(fā)生危險(xiǎn)之后,才能辨別危險(xiǎn)源,預(yù)防、應(yīng)急的時(shí)間不充足。利用BIM技術(shù)可將書(shū)面性方案通過(guò)三維的方式仿真模擬。提前發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)源。以某高層建筑深基坑施工作業(yè)為例。通過(guò)構(gòu)建深基坑模型,復(fù)核施工各項(xiàng)技術(shù)是否安全,在檢查土方開(kāi)挖施工仿真模擬時(shí),發(fā)現(xiàn)高層建筑施工中并未組織基坑周?chē)那謇砉ぷ?,基坑周邊仍有幾輛自卸汽車(chē)工作,經(jīng)過(guò)模型附帶的屬性參數(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),這幾輛自卸汽車(chē)產(chǎn)生的壓力會(huì)破壞深基坑開(kāi)挖后的邊坡結(jié)構(gòu),有邊坡坍塌的風(fēng)險(xiǎn),及時(shí)根據(jù)BIM模型調(diào)整了施工方案,要求現(xiàn)場(chǎng)必須清理周?chē)h(huán)境,排除該類(lèi)危險(xiǎn)源。BIM模型比傳統(tǒng)的施工方案具有更直觀性的優(yōu)勢(shì)。從何及時(shí)識(shí)別危險(xiǎn)源,以便在工程施工之前組織安全管理措施,全面分析潛在的危險(xiǎn)源,并且給出安全管理的建議,具有控制風(fēng)險(xiǎn)的作用,避免產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)。
(二)規(guī)劃危險(xiǎn)區(qū)域
通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建建筑工程虛擬模型,施工人員直接在模型中規(guī)劃出危險(xiǎn)區(qū)域,進(jìn)而準(zhǔn)確標(biāo)注出危險(xiǎn)區(qū)域的位置,并根據(jù)危險(xiǎn)區(qū)域的情況制定出安全管理方案[3]。BIM技術(shù)按照危險(xiǎn)等級(jí)劃分區(qū)域,在圖紙上用不同的顏色標(biāo)注出不同的危險(xiǎn)區(qū)域,提醒施工人員危險(xiǎn)區(qū)域的位置。BIM技術(shù)規(guī)劃危險(xiǎn)區(qū)域可以提高建筑安全管理的水平,構(gòu)建全面的預(yù)警機(jī)制,促進(jìn)建筑項(xiàng)目施工的順利實(shí)施。
(三)參與安全管理
BIM技術(shù)可以在建筑施工階段直接參與安全管理工作,有效控制安全管理工作的應(yīng)用,提高建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全作業(yè)的水平[4]。BIM技術(shù)可直觀的反饋建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的狀況,收集建筑施工過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息,施工人員實(shí)時(shí)對(duì)比BIM技術(shù)中的數(shù)據(jù)與建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù),以便發(fā)現(xiàn)建筑施工中的安全風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而圍繞安全風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)建出風(fēng)險(xiǎn)模型,從風(fēng)險(xiǎn)模型中總結(jié)安全預(yù)防措施,以此來(lái)消除建筑實(shí)際施工中的風(fēng)險(xiǎn)。
(四)預(yù)防施工沖突
建筑施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些工程沖突,比如環(huán)境與工程沖突,結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)沖突等,BIM技術(shù)可以模擬這些沖突,規(guī)范信息配置,解決工程中的沖突問(wèn)題,預(yù)防施工時(shí)出現(xiàn)沖突問(wèn)題,由此做到安全施工[5]。BIM技術(shù)提供了空間仿真的模型,第一時(shí)間掌握各類(lèi)沖突的信息,并且把各項(xiàng)信息規(guī)劃到合理的范圍以?xún)?nèi),提高建筑施工的效率,合理規(guī)劃施工資源,避免施工現(xiàn)場(chǎng)的沖突問(wèn)題。
五、建筑安全管理中BIM技術(shù)應(yīng)用案例分析
本文以案例分析的方式分析BIM技術(shù)在建筑安全管理中的應(yīng)用,該項(xiàng)目為高層住宅建筑樓群,工程分為A、B兩個(gè)單元,A單元建筑有34棟,共28層,B單元建筑46棟,共30層,建筑總占地面積53156 m2,地下室空間3層,該案例周?chē)R近高鐵站,對(duì)安全性有著極高的要求,該案例中采用了BIM技術(shù)對(duì)建筑安全管理進(jìn)行控制,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑工程的安全施工。
(一)BIM構(gòu)建安全管理模式
為了避免安全事故的發(fā)生,傳統(tǒng)的管理方式很難實(shí)現(xiàn)及時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)情況,因此,必須要有一個(gè)高效、高科技的集成管理模式對(duì)施工進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的、現(xiàn)代化的管理,這就是BIM最核心的安全管理模式[6]。根據(jù)BIM建筑的信息模式,可以通過(guò)可視化的技術(shù),為建設(shè)信息提供基礎(chǔ),使管理的方式更加信息化、自動(dòng)化、科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化。為了提高建筑的工作效率,大大降低施工安全隱患。
(二)BIM保證臨時(shí)設(shè)施安全
臨時(shí)施工的布置會(huì)直接影響到工程施工的安全、質(zhì)量和生產(chǎn)效率。臨時(shí)設(shè)施在建筑施工現(xiàn)場(chǎng)起到主要作用,比如案例外圍需搭建具有警示作用的臨時(shí)設(shè)施,如下圖1所示,還需在外墻涂刷時(shí)使用腳手架,這樣就要使用BIM建模,提供臨時(shí)設(shè)施的三維結(jié)構(gòu),確保臨時(shí)設(shè)施在該建筑中的安全性[7]。本文就該案例中的臨時(shí)安全警示設(shè)施為例,分析BIM技術(shù)的應(yīng)用,建筑設(shè)計(jì)方案中規(guī)定了警示圍護(hù)的位置,并給出了警示圍護(hù)需要的欄桿,采用BIM技術(shù)模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境,明確警示圍欄的使用位置和使用數(shù)量,經(jīng)過(guò)BIM模擬之后,警示圍欄東南角位置調(diào)整了一下,原本設(shè)計(jì)的是直接圈起來(lái),實(shí)際東南角位置有停放土方的區(qū)域,需要向外擴(kuò)充警示圍欄,把土方位置圈起來(lái),這樣避免土方存放出現(xiàn)問(wèn)題,BIM模擬施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境,規(guī)范好警示圍欄的具體位置,比原本方案設(shè)計(jì)中節(jié)約了9%的圍欄材料。
(三)BIM參與現(xiàn)場(chǎng)勘查工作
對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的整體規(guī)劃、現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)場(chǎng)位置、材料區(qū)的位置、起重機(jī)機(jī)器的位置以及危險(xiǎn)區(qū)域的問(wèn)題進(jìn)行探討與研究,確保建筑構(gòu)件是在起重機(jī)械的安全范圍內(nèi)使用的。BIM利用三維模型以及可視化的施工過(guò)程,規(guī)劃吊裝的路徑、危險(xiǎn)區(qū)域、車(chē)輛的進(jìn)出情況等[8]。施工現(xiàn)場(chǎng)的虛擬模型可以直觀的、便捷的協(xié)助管理與現(xiàn)場(chǎng)分析,找出存在的漏洞,制止施工現(xiàn)場(chǎng)存在的任何安全隱患。BIM有利于提高施工的效率,減少傳統(tǒng)施工工藝中產(chǎn)生的漏洞或問(wèn)題,及時(shí)制止所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn),提高施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)率與安全性。建筑安全管理中塔吊管理是一項(xiàng)非常重要的工作,塔吊布置是否合理直接影響施工的進(jìn)度與安全,該案例中塔吊的布置如下圖2所示,塔吊的布置主要考慮覆蓋的面積、安裝的條件以及拆除的方法。BIM參與塔吊現(xiàn)場(chǎng)勘查工作時(shí)給出了布置意見(jiàn)。塔吊是一節(jié)一節(jié)升高的,在上升的過(guò)程中是沒(méi)有對(duì)建筑物進(jìn)行限制的,在拆除的過(guò)程中,塔吊會(huì)被懸臂、配重、道路等一些因素影響,進(jìn)而產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。在這些因素中,建設(shè)項(xiàng)目不可能完全的考慮周全,通過(guò)BIM、將塔吊按照建筑的空間關(guān)系與進(jìn)行布置與論證,會(huì)極大地提高布置的合理性。BIM通過(guò)鏈接的其他模型,比如施工的道路,臨時(shí)的加工場(chǎng)地,原材料的堆放地等等,運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù),會(huì)使施工的布置圖立體化,再根據(jù)不同的方案進(jìn)行布置,效果更加直觀,修改可以更加迅速,可以極大減少對(duì)施工總平面圖龐大的修改工作。
(四)構(gòu)建3D模擬平臺(tái)
BIM為該建筑工程案例構(gòu)建了3D模擬平臺(tái),用于掌握建筑工程的實(shí)況,進(jìn)而落實(shí)安全管理措施的應(yīng)用。該案例中不同職能的工作人員在3D模擬平臺(tái)中了解了自身范圍內(nèi)的工作內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上制定安全管理措施,規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)資源配置的應(yīng)用[9]。例如,該案例鋪設(shè)電氣線(xiàn)路時(shí),為了提高施工的安全水平,避免電氣線(xiàn)路施工時(shí)有觸電、誤動(dòng)的情況,項(xiàng)目組利用3D模擬平臺(tái)模擬出電氣線(xiàn)路的敷設(shè)環(huán)境,發(fā)現(xiàn)電氣線(xiàn)路敷設(shè)中的難點(diǎn)和要點(diǎn),利用3D模擬平臺(tái)的預(yù)見(jiàn)性去評(píng)估安全管理措施是否能夠解決電氣敷設(shè)線(xiàn)路中的問(wèn)題,適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)了電氣線(xiàn)路敷設(shè)的方法,該3D模擬平臺(tái)中就發(fā)現(xiàn)了電氣線(xiàn)路中某處開(kāi)關(guān)錯(cuò)接的問(wèn)題,因?yàn)閳D紙不清楚,致使開(kāi)關(guān)零線(xiàn)和火線(xiàn)的連接位置模糊,圖紙中標(biāo)注的零線(xiàn)與火線(xiàn)正好相反,所以BIM技術(shù)構(gòu)建的3D模擬平臺(tái)中就可以發(fā)現(xiàn)開(kāi)關(guān)線(xiàn)路錯(cuò)接的問(wèn)題,進(jìn)而解決了這項(xiàng)問(wèn)題,3D模擬平臺(tái)中改進(jìn)了線(xiàn)路設(shè)計(jì),不會(huì)在實(shí)際施工中引起安全問(wèn)題,保護(hù)了現(xiàn)場(chǎng)線(xiàn)路及施工人員。
(五)模擬安全管理全過(guò)程
安全管理是建筑項(xiàng)目中的重點(diǎn)工作,BIM技術(shù)可以模擬建筑項(xiàng)目安全管理的全過(guò)程,清楚地了解到該建筑項(xiàng)目安全管理的流程,優(yōu)化安全管理措施的應(yīng)用。該案例中BIM技術(shù)模擬安全管理全過(guò)程時(shí)可以做到事前預(yù)防,識(shí)別建筑施工中的風(fēng)險(xiǎn),以便在施工前預(yù)防安全風(fēng)險(xiǎn)。例如,該建筑項(xiàng)目中現(xiàn)場(chǎng)成立了安全管理小組,A單元施工現(xiàn)場(chǎng)有5組安全管理小組,B單元施工現(xiàn)場(chǎng)有6組安全管理小組,BIM模擬了安全管理全過(guò)程之后,發(fā)現(xiàn)A單元基礎(chǔ)施工時(shí)有風(fēng)險(xiǎn),A單元基礎(chǔ)施工時(shí)原本分配的安全小組成員不能全面深入到工程現(xiàn)場(chǎng),基礎(chǔ)施工中的底板項(xiàng)目上缺少安全管理人員,如果現(xiàn)場(chǎng)減少其他施工項(xiàng)目的安全管理人員派去底板項(xiàng)目中,就會(huì)引發(fā)更大的安全問(wèn)題,比如現(xiàn)場(chǎng)勘查無(wú)人審核、施工數(shù)據(jù)無(wú)人監(jiān)督等,必須增加安全管理人員的數(shù)量才能滿(mǎn)足安全管理的需求,BIM模擬的過(guò)程中給出了安全管理方案,A單元需增設(shè)1組安全小組,組內(nèi)安排6人即可,施工方案中又調(diào)整了安全管理方式,重新增加了一個(gè)安全小組,用于底板施工的安全管理。
(六)建立可視化施工空間
可視化施工空間是建筑安全管理中對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用最為關(guān)鍵的部分,BIM技術(shù)模擬建筑施工的進(jìn)度,從可視化的條件下分析建筑中安全管理的應(yīng)用[10]。例如,該案例A單元某棟樓房施工時(shí)支撐了塔吊,為了保障塔吊在施工過(guò)程中的安全性,采用BIM技術(shù)構(gòu)建了可視化空間,如下圖3,評(píng)估塔吊在建筑工程中的應(yīng)用效果,避免有塔吊相撞的情況??梢暬臻g在該案例中具有動(dòng)態(tài)化的安全管理特征,可以評(píng)估施工方案的安全性,避免發(fā)生安全事故。
六、BIM技術(shù)在建筑安全管理中的幾點(diǎn)問(wèn)題
BIM技術(shù)在建筑施工的安全管理工作中也存在著幾點(diǎn)問(wèn)題,例舉這些問(wèn)題對(duì)建筑安全管理的影響。
(一)缺乏重視度
BIM技術(shù)起初應(yīng)用到建筑施工項(xiàng)目上,比較偏重建筑施工的技術(shù),輕視BIM技術(shù)在建筑安全管理方面的應(yīng)用,也就說(shuō)明BIM技術(shù)在建筑安全管理中缺乏重視度。
(二)操作能力低
BIM技術(shù)在很多建筑工程上操作能力低,主要是因?yàn)榻ㄖこ贪踩芾砩掀赜趥鹘y(tǒng)的方法,也就是事后處理,不具備事前處理的意識(shí),所以就會(huì)引起B(yǎng)IM技術(shù)操作能力低的問(wèn)題。
(三)人員技能不專(zhuān)業(yè)
建筑工程中采用BIM技術(shù)時(shí)未匹配專(zhuān)業(yè)的人員,建筑工程安全管理中配置的操作人員技能不專(zhuān)業(yè),這時(shí)就會(huì)影響B(tài)IM技術(shù)的應(yīng)用效果,無(wú)法確保BIM技術(shù)的專(zhuān)業(yè)性。BIM技術(shù)人員技能不專(zhuān)業(yè)的影響比較大,其可降低建筑安全管理的水平。
七、BIM技術(shù)在建筑安全管理中的問(wèn)題改進(jìn)
針對(duì)BIM技術(shù)在建筑安全管理方面的問(wèn)題提出可行的改進(jìn)措施,優(yōu)化BIM技術(shù)的應(yīng)用,完善建筑安全管理措施的應(yīng)用。
(一)提高安全管理重視度
BIM技術(shù)應(yīng)該提高對(duì)建筑安全管理的重視度,積極參與到建筑安全管理工作中。BIM技術(shù)的仿真與建模應(yīng)用在建筑安全管理上,改善建筑安全管理的措施,促使建筑工程能夠做到安全管理控制,避免建筑施工中出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)。
(二)注重安全管理實(shí)踐操作
BIM技術(shù)應(yīng)該積極的應(yīng)用到建筑安全管理的實(shí)踐操作中,充分顯示BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。建筑工程安全管理中提高BIM技術(shù)的實(shí)踐力,把BIM技術(shù)落實(shí)到建筑安全管理的實(shí)處,建筑工程安全管理項(xiàng)目中專(zhuān)門(mén)成立BIM技術(shù)操作團(tuán)隊(duì),目的是保證安全管理的實(shí)踐性,把BIM技術(shù)中的各項(xiàng)安全管理措施應(yīng)用到建筑工程的實(shí)處。
(三)提高操作人員的專(zhuān)業(yè)性
BIM技術(shù)在建筑安全管理中的應(yīng)用要提高操作人員的專(zhuān)業(yè)性,通過(guò)人員專(zhuān)業(yè)性保證BIM符合建筑安全管理的要求。建筑安全管理工作中要聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)的操作人員,也可以組織人員培訓(xùn)工作,專(zhuān)門(mén)選擇BIM技術(shù)的操作知識(shí),完善建筑安全管理措施的應(yīng)用。BIM技術(shù)人員有助于提高建筑安全管理的水平,強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)性在安全管理中的重要性。
八、結(jié)論
建筑安全管理中全面落實(shí)BIM技術(shù),利用BIM技術(shù)的仿真、虛擬特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)工程中的安全隱患,這樣提高建筑施工的安全水平及技術(shù)操作的質(zhì)量。BIM技術(shù)在建筑安全管理上不僅做到安全控制,還有利于提升建筑施工的效率,幫助安全管理部門(mén)防范工程風(fēng)險(xiǎn)。BIM技術(shù)為建筑安全管理提供了便捷性,穩(wěn)定建筑施工的過(guò)程,同時(shí)提高建筑工程項(xiàng)目的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
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