BIM技术在高速公路施工安全管理中的应用

李保勇

（山东省德州市交通工程监理公司，山东 德州 253000）

高速公路工程是国家基础性工程之一，经济的发展带动了对高速公路设施的需求，使得更多大型高速公路项目投入建设。文章以BIM技术为主线，研究其在高速公路施工安全管理中的应用，明确BIM技术在安全管理方面的优势，分析其具体的应用措施，旨在强化高速公路施工安全管理的技术水平，通过技术手段确保施工安全，实现高速公路项目的经济效益和社会效益。

1 BIM技术简述

目前，BIM技术已在世界许多地方被广泛使用，并受到许多公司的欢迎。其可以完成与建筑物信息集成相关的辅助工作，从建筑物的工程设计到施工结束以及之后的维护。通过BIM技术，可以将不同的信息集成到三维结构信息数据库中，设计师、施工团队和建筑物所有者可以在BIM技术的支持下进行相关工作，进而达到降低成本、加快建设的目的。

BIM技术的核心内容是建立建筑物的模拟三维模型并使用数字技术进行合理绘制。该三维模型提供了一个与实际情况相对符合的构造数据库，该数据库反映了几何数据信息的基本内容和建筑物整体模型的专业属性，涵盖了非组成对象（如空间和操作模式）以及不易理解的状态信息。包含建筑施工信息的三维模型非常大，在一定程度上，其增强了建筑系统中的集中效果。

通过对BIM技术的掌握和对建筑信息的熟悉程度，工程设计师可以使该技术发挥更大的作用，并可以在项目咨询管理和业务开发领域继续创新，在不断提高自身价值的基础上，为用户提供更满意的服务。

目前，应用最广泛的BIM技术是由工程师通过三维浏览进行设计和测试的。可以看出，BIM技术已经逐渐取代CAD软件站到更高的位置。由于BIM技术不仅具有CAD软件的全部功能，而且对功能进行了优化，使设计人员使用起来更加方便。事实上，BIM技术在科学技术上有许多优势。随着科学水平的不断提高，BIM技术在企业发展中将发挥更大的优势。

2 BIM技术在高速公路施工中的应用优势

2.1 可视化施工场地平面布置及机械配置

现场平面布置是工程前期准备的重要环节，运用BIM技术进行平面布置，可以解决许多在二维平面布置中难以发现和解决的问题。利用三维可视化特性，可模拟现场施工环境，可根据不同条件动态调节平面布置和机械布置。对于模拟中不合理、不适当的布局，可以提前采取措施，减少安全隐患。同时，基于参数化模型，还可以优化平面布置和机械布置，在有限的资源条件下，最优地配置场地空间，既节省资源，又保证施工有序。

2.2 施工方案模拟

在BIM模型中，添加了时间、成本、材料等信息进行施工过程的模拟，即虚拟施工。施工模拟主要以模型为基础，模拟施工过程、设备调用、资源配置，找出不合理的施工顺序、安全隐患和作业场地不足等问题；也可对多种方案进行比选，确定最佳的施工方案，并以此方案指导实际施工。

2.3 工程算量及成本管理

造价信息不可靠，是成本控制中的一个难题，但通过BIM技术实现精细化成本管理已成为现实。因为BIM模型是参数化模型，所以造价工程师只需根据当地的计算规则，用BIM软件快速准确地统计出工程量。对于大型建设项目，其效果更为显著，不仅节省了大量的时间和精力，减少了计算上的人为误差，而且把重心放在了更有价值的问题上，如投标、风险评估等。快速计算出施工量，不但可以做到施工前精确估算成本，而且可以根据实际施工情况，监控施工成本，分阶段进行成本管理，大大提高了成本管理的效果和效率，符合目前精细化管理的思想。

3 BIM技术在建筑施工安全管理中的优势

3.1 识别并划定危险源

高速公路工程施工安全管理的首要任务是对项目中全部可能发展成为安全风险源头的因素进行识别和评估，提前针对这些因素制定安全风险预防措施，并在施工过程中给予重点关注。将高速公路工程的施工质量标准、安全管理规范，结合工程场地勘探资料、项目实际情况等输入BIM系统中，构建安全风险识别基础数据库，根据项目进展对数据库进行补充和分析。BIM系统自带安全风险识别及等级评定工具，能够根据数据库中的基础数据，找出安全风险点并评价对应的风险等级，将其以不同的符号或颜色进行标记，并自动给出相应的处理意见。安全管理人员在制定安全风险管理计划时，结合系统给出的结果进行一定的调整和优化，即可对具体工作进行指导。BIM技术还能评定安全风险的优先处理级别，当多项安全风险同时出现时，可根据优先级依次进行处理，以免现场混乱导致风险进一步扩大。

相较于人工识别、划定危险源，BIM技术以全面而准确的数据代替人员施工管理经验，通过对数据的深度挖掘，准确定位安全风险高发的作业点。由于数据库中的信息来自工程各个部分，并存在从其他相类似工程中总结出的优秀经验，因此风险源的分析可覆盖整个施工过程，能提供比人工分析更全面、深入的结果。然后再通过人工的方式，将BIM系统给出的危险区域反映在施工现场，设置警示标识或警戒线，以提醒施工人员。

3.2 施工安全隐患排查

除前期安全风险源的划定以外，高速公路施工过程中的某些变化也会导致安全问题的发生。BIM技术在施工安全隐患排查中的应用实际是对施工过程的动态化管理。在危险源识别阶段，系统已定位出需要重点监管的工序和作业项目，开展具体的施工作业前，可再次利用BIM系统中的相关功能，对作业进行安全监管。例如，在高速公路施工中的边坡开挖作业，该作业项目受施工场地地质条件及环境条件的影响程度较大，为工程安全风险易发作业。在施工前，可利用BIM技术对现场进行3D建模，并模拟施工方案的行进过程。方案的合理性可在模拟中得到充分验证，存在的问题和不足可被提前发现并做出处理，以免因方案问题导致操作过程中出现坍塌、滑坡等安全事故。

施工安全隐患排查的技术实现过程：将BIM系统与GIS数据系统相结合，准确录入高速公路项目各模块的地图、倾斜摄影以及三维模型等数据信息，对整个项目进行三维模拟。BIM技术能够将施工过程、方案、场地、人员、施工设备等进行集中化管理和协调，确保安全隐患排查工作深度实施。需要注意的是，BIM技术精确监管施工过程的前提条件是获取充足的施工当地及目标工程的各类数据信息，即要求信息化模型的构建有极强的针对性。因此，在使用BIM系统之前，需要对其进行一定的调整，以免信息获取上出现问题。BIM系统可动态化收集施工现场信息，在不同的施工阶段或施工模块，相对应的安全管理标准也不一样，应结合施工进展情况进行分析。将动态化的安全管理工作与质量管理、进度管理等相结合，相互辅助，充分利用BIM技术，促使高速公路项目建设目标高标准实现。

3.3 风险模拟演练

观察以往出现于高速公路施工过程中的安全事故案例，其中大部分与人员安全意识不足、操作失误、违规作业相关。随着行业的发展，施工前的安全培训工作已经被作为一项标准化工作而执行。但由于培训技术上的缺失，安全培训活动的开展依托纸质材料、视频等进行，虽然能够起到一定的提高人员安全意识、预防违规违法行为的作用，但无法将施工过程中安全风险产生的原理及技术处理措施明确的传达给工程参与者，培训成果依然比较有限。在BIM技术背景下，可对安全风险进行仿真模拟，建立起真实的风险场景，配合完成人员培训，培训效果显著提高。此外，BIM技术还可实现对安全风险的应急演练。将其与VR技术相结合，虚拟安全风险情境并进行角色模拟，使相关人员身临其境经历从发现安全风险到处理的整个过程，深入掌握安全风险的处理技术。

在安全风险应急方面，BIM技术也表现出极大的优势。BIM系统中包含高速公路施工信息共享平台，能够实时将施工信息传递给工程参与者。管理者通过终端登录，即可随时查看项目进展情况。若检测到某一新的风险点，系统还能向平台及各终端发送风险应急提醒，提示安全管理人员关注并制定处理计划。

3.4 施工现场协调管理

（1）协同管理。BIM技术的施工模拟功能非常强大，可精确到每一个操作细节，使得高速公路施工安全管理能够精准定位到风险点，优化安全管理方案，尽可能降低发生安全事故的概率。在划定出安全监管重点区域后，系统对可能发生的风险过程进行模拟，预估其带来的损失及影响，判断安全风险的发展规律，以确保安全管控方案的具体操作可在紧急情况下发挥最稳定的控制效果，避免风险处理过程中出现二次伤害。高速公路工程涉及较多的交叉作业，同一施工模块可能涉及多个专业、工种。在传统管理阶段，不同专业、工种之间的施工关系的协调需要受到实践和空间的双重限制，信息不对称的现象比较严重，导致各部门、施工小组间合作受阻，无法发挥出协同施工的效用。而今，利用BIM技术可同时对施工资源进行规划和安排，梳理施工过程、安排合作关系，使得施工信息能够在各专业间顺利、及时地传递，让复杂的配合过程更为清晰、顺畅。

（2）信息安全管理。高速公路施工过程中产生的信息对于施工活动的顺利开展非常重要，信息是各细节施工活动开展留下的痕迹，具备极高的参考价值。BIM系统配备单独的数据库，以XML的安全格式存储数据，并通过网络系统传输到数据库中进行分类、整理和保存。将施工材料市场价格、材料用量等数据录入系统，还可构建专门针对成本管理及材料管理的数据库，大大提高施工信息的可利用率。

（3）工期安全管理。工期安全也是高速公路施工安全管理的工作职责之一。BIM系统可根据现场采集到的信息，分析存在的安全隐患并提前进行处理，帮助优化施工方案，保证作业顺利进行，在有效避免影响施工进度因素发生的基础上，实现进度安全管理。

4 结束语

BIM技术的应用给高速公路施工安全管理水平的提升带来更大的发展空间。在施工准备阶段，利用BIM技术做好安全管理规划工作，能提前明确重点监管对象，制定安全风险预防、处理和应急方案；施工前，对各项施工方案的合理性进行模拟评估，能不断提高安全管理的能力，推动我国高速公路建设行业的稳定发展。