BIM三维平面布置技术在安全管理领域的研究与应用

文/宁波建工股份有限公司 王卫国

品茗安控信息技术股份有限公司 方海存 倪鸿昌 王 强

宁波建工股份有限公司 黄欢君

王卫国，宁波建工股份有限公司总工程师

方海存，品茗安控信息技术股份有限公司BIM产品经理

倪鸿昌，品茗安控信息技术股份有限公司BIM产品经理

王 强，品茗安控信息技术股份有限公司BIM产品经理

黄欢君，宁波建工股份有限公司总工程师助理

0 引言

建筑业在未来很长一段时间将始终作为我国国民经济的支柱产业，其最大特点是高流动性，生产工艺过程、作业场地不断变化，就地雇工导致劳动力素质参差不齐，施工作业环境多变。这些特点使其成为一个高风险和事故频发的行业，建筑安全问题已成为现在及未来全世界范围内建筑业最为关心的问题。建筑业企业对于安全的意识正在逐渐加强，安全管理人员正在努力改变我国建筑业粗放的生产模式，而通过以BIM为代表的信息技术提高安全管理水平也将成为未来具有相当潜力的管理模式。本文主要讨论在施工前期策划及施工过程的安全管理中如何应用BIM三维平面布置技术。

1 BIM三维平面布置技术在安全规划中的应用

目前在施工组织设计和方案编制过程中对于安全规划重视程度不够，甚至很多都沦为一种形式。但实际施工开展过程中施工现场整体规划，施工现场道路、材料区、起重机械设置及危险区域防护等问题，对于现场安全管理至关重要。利用BIM三维平面布置技术可模拟施工过程，包括构件吊装路径、危险区域、车辆进出现场状况、不同阶段堆场位置改变情况等（见图1）。全过程BIM三维平面布置模型可直观、便利地协助管理者分析现场情况，找出潜在问题，制定可行的施工方法，有利于提高效率，减少传统施工现场布置方案中存在的漏洞，及早发现施工图设计和施工方案的问题。特别是针对复杂施工工况下，不同施工阶段的转化或存在交叉作业的情况，对于安全规划的要求更迫切，该情况下的三维平面布置模型必须包括不同的施工阶段。

BIM的可视化是动态的，施工空间随工程进展会不断变化，将影响施工效率和安全。通过可视化模拟施工状况，可形象展现施工工作面、施工机械位置的情形，有利于准确评估施工进展中工作空间的可用性及安全性。

2 BIM三维平面布置技术在临水临电设计中的应用

通过BIM三维平面布置技术可模拟施工现场临水临电布置，通过内置的合规性检查，对临时用电及消防用水设置是否符合规范要求进行自动检测和报警，从而提高临水临电设计的准确性和可靠性。同时利用BIM模型的体量统计功能，可对现场所使用的电缆、电箱、水管等材料进行数量统计，便于进行安全管理和成本控制（见图2）。

图1 全过程BIM三维平面布置模型

图2 BIM三维平面布置技术在临水临电设计中的应用模型

图3 土方开挖模拟模型

图4 群塔作业模拟模型

图5 BIM三维平面布置模型VR体验

3 BIM三维平面布置技术在深基坑土方开挖中的应用

根据规定，基坑开挖深度超过5m属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，需要编制专项施工方案并进行专家论证。传统基坑开挖方案采用平面、剖面、节点详图的方式进行展示，无法直观反映施工流程和危险源位置。通过BIM三维平面布置技术，将土方开挖整体流程进行三维模拟和论证，可极大地提高方案的合理性（见图3）。

4 BIM三维平面布置技术在群塔作业中的应用

塔式起重机是建筑施工中大量使用的一种基础设备，尤其在一些规模较大的施工场地内，需要多台塔式起重机同时运行，群塔作业是施工现场安全管理的重大危险源之一。塔式起重机的选位、吊运范围及顶升附墙的规划如果有差错，会给施工现场的塔式起重机安全管理工作带来很大隐患。基于BIM三维平面布置技术可提前对塔式起重机的位置和吊运情况进行模拟，在模拟过程中明确展示其回转半径和运行轨迹，由此可判断塔式起重机布置的合理性。同时在该模型中进行4D模拟动画，并赋予塔式起重机附墙时间，结合建筑施工时间，可自动检测塔式起重机在顶升过程中是否与周边塔式起重机及建筑物存在碰撞情况（见图4）。

5 BIM三维平面布置技术结合VR技术在安全培训中的应用

BIM+VR安全管理技术主要将BIM技术实施全过程与VR技术优势互补，相互融合，无缝集成BIM三维平面布置模型成果。体验者戴上VR眼镜后，整个工程形象逼真地展示在眼前，可在虚拟的建筑工程中感受施工事故的发生，起到很好的安全交底作用（见图5）。

6 结语

综上所述，建筑业在我国正处于飞速发展阶段，在建筑安全形势依然严峻的今天，采用BIM三维平面布置技术可提高企业的安全管理水平，解决当前施工安全管理存在的问题。同时通过该技术应用，建立预防机制，可直观规范安全生产行为，使生产各环节符合有关安全生产法律法规和标准规范的要求，促使人、机、料、环境处于良好状态，并持续改进，不断加强企业在安全生产过程中的规范化建设。

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