BIM技术在公路施工安全管理中的应用研究

仵向前

山西路桥第六工程有限公司 山西晋中 030600

施工安全管理是施工管理的一个重要方面，施工管理部门、建筑监理部门、施工承包企业组织、指导、监督、规范施工活动，以满足施工现场安全生产和质量的要求。通过施工安全管理，避免人身伤害、设备损坏、工程失败等不可接受的风险。然而，安全管理的目的已不再局限于事故管理，而更多的是控制潜在的安全危害。毕竟，对施工事故的恐惧，最好的办法是加强对隐患的控制，提前消除隐患，防止事故发生。

1 BIM技术的重要性

BIM时代到来了，无可否认，这一BIM趋势推动了整个建筑业的转型，已经成为技术发展的产业主流，工程安全管理也是如此，2011-2015年建筑业信息化发展明确指出：加快BIM、协同设计、移动通信、无线通信的发展。频率、虚拟现实、4D项目管理技术在勘察设计、施工和项目管理中的应用，改进传统的生产管理模式，提高生产效率和管理水平。许多研究人员和专家已经开展了大量的调查工作，将BIM技术应用于安全管理。建筑信息建模是迄今为止表达施工管理意图的最直观的方法，它使建设项目能够对项目中存在的潜在安全风险进行早期识别和预先论证，从而使项目经理能够直观地评估现场施工条件和识别潜在风险，从而能够对预防安全事故中的问题提出可能的解决方案。PKPM-BIM施工管理平台是在BIM技术与施工管理相结合的基础上建立和发展起来的集成管理系统。该平台旨在通过BIM技术为总承包企业提供可视化、虚拟化的工程项目管理解决方案，在该平台上，建筑信息模型与工程进度计划、质量与安全、施工文件等方面的大量信息相关联，确保了总承包项目管理的顺利进行。维护施工生命周期的完整性和一致性，同时，所有参与的企业都能够“无缝”地进行沟通，以便在PKPM-BIM平台上进行更好的施工管理。来自项目不同阶段的不同参与者使用不同的管理辅助工具（包括应用程序、绘图、文档等）。能够在项目中实现结构化数据管理和信息共享[1]。

2 PKPM-BIM施工项目平台

如前所述，PKPM-BIM施工管理平台是一种面向承包商的软件，该平台安装在项目中心服务器或项目部，其上存储着建筑信息模型和施工文档的全部数据。项目承包商需要一个更高级别的许可系统管理员，负责划分访问权限和维护中央服务器。所有的工程师只根据他们指定的权限登录并在平台上操作。BIM管理人员负责将结构数据与其相应的构建信息模型组件相关联。所有项目专家都应以自己的权限访问服务器，获取数据和信息以指导施工（例如利用4D BIM数据指导施工现场的进度管理），以及将施工过程中的所有数据如实上传到中央服务器（例如将实际的进度信息上传到中央服务器），企业领导或项目经理可以通过访问权限登录平台，以查询实时施工管理数据，从而实现对施工项目的全面控制。使用PKPM-BIM施工管理平台，施工管理只需三个步骤即可实现：将建筑信息模型导入平台，将施工数据导入平台，并将每个数据与相应的BIM模型组件相关联。毫无疑问，我们基于BIM的管理平台正在引领一场席卷整个建筑行业的技术革命，这个平台将使建筑管理更加信息化、集成化、可视化和智能化[2]。

3 pkpm-bIM平台带来了安全管理的变革

目前，最流行的安全管理都是以基于流程的OA系统的形式进行的，其潜在的问题和具体的位置仅仅是通过文字来描述的。通过引入BIM，在安全管理中可以看到重大的变化构造。与现有的OA系统相比，我们的PKPM-BIM平台具有两个最显著的优势：一是建筑信息模型的应用使建设者在任何时候都更容易定位，而没有以前使用的大量文本信息，而对于另一种信息，所有的信息安全都应该与结构化构件模型和相应的项目进度相结合，基于该模型可以实现对每个施工进度节点存在的潜在问题的自动识别和统计。在我们的PKPM-BIM平台上，建筑信息模型是非常关键的，因为模型使用不同的颜色来区分特定的安全风险位置，并借助列表直接揭示该位置。同时，BIM模型也是信息载体，附加了详细的安全管理信息，将全生命周期安全管理付诸实践。通过在平台上设置一个标准的安全管理流程，可以实现每个参与建设的人都应该遵守的生命周期安全管理[3]。

平台上，所有的建设者都要遵循标准化过程的指导来进行施工。在整个过程中，建筑信息模型可以随时被引用，直接直观地揭示安全风险在解决过程中的具体位置。而以往的OA系统只展示了二维数据，而OURPK-PM-BIM平台将数据和BIM模型相结合，使之更加直观、可视化，这种方法与BIM相结合，明显提高了安全管理的效率，在安全问题的审查和查找中起着重要的作用。在我们的平台上实现的另一个革命性的创新技巧是，除了传统的PC终端客户端软件之外，我们还开发了移动终端，这在实际建设过程中是非常实用的。随着智能手机和平板电脑日新月异的发展趋势，这些工具在建筑施工中也得到了广泛的应用。当一名建筑工人或主管前往施工现场进行安全检查时，他只需使用带有APP的移动电话登录PKPM-BIM平台即可。考虑到实际需求，终端主要侧重于信息的附加功能，用户可以通过照片、视频和/或文本描述等手段，将安全风险信息附加到建筑物信息模型的相应组件或位置，这样更直观，更易于在移动设备上操作[4]。

该移动终端还具有简单通信、分配和互操作功能，基本功能是：互操作-工作地点。另外，请注意，无线网络覆盖建设站点的信号有时很差，所有的信息数据都可以暂时本地存储，然后上传到中央服务器，这样就没有更好的网络环境了[5]。

4 几种常用的施工安全BIM技术应用

4.1 3D可视化的模拟与预演

3D技术是基于施工过程和施工项目的可视化动态建模，通过模拟整个施工过程，帮助企业提前确定安全和技术健康风险，优化布局和结构。通过建立结构的模型和进行结构本身的碰撞检验来确定是否存在矛盾。如果能够预先发现了机械布局与专家结构的碰撞，消除了安全隐患，优化了施工项目。

4.2 在项目的设计/深化设计阶段考虑并添加施工安全要素

防坠落、起重构筑物、侧门防护、临时通道、脚手架、楼梯，在设计或深化施工阶段，应综合考虑并建立临时移动工作平台。利用BIM技术模拟这些对象在使用过程中的动态施工安全，如现场安装前、吊架支撑模板确认、预挂仿真、索具或脚手架。BIM技术在施工现场的安全和监管应用，可有效识别和隔离危险源和确保施工现场的生命安全。

4.2.1 工厂预制与安装模拟

通过工厂预制降低施工现场工作量，降低有毒（如通过胶水粘结）有害（如现场焊接）的作业，减少场地安全管理的科目。构件在工厂内生产，有较为成熟、完善、标准化的制度、规程、相对较为熟练的作业人员及相对标准化、自动化的机械设备，且实施条件不受气象、政策及场地规划的影响，因此实施安全风险较现场大大降低。

4.2.2 对于大型构件进行预拼装模拟，降低施工成本及工程现场的返工及操作风险

大型构件往往需要大型的锻造及成型设备，需要场地进行拼接。而通过BIM及数字化样机技术，可实现大型构件的设计、加工一体化、可在BIM系统中对实施的构件进行虚拟拼装，节省了预拼装场地及费用，节省了实施现场的场地资源。通过数字化的安装模拟，落实设备进场次序，优化运输路线及安装方案，降低实施过程中的工程风险。

4.3 临时安全设施的4D模拟

因为有些防御工事是临时性的，它们的安装和拆卸将在施工阶段进行，并且该模型在实施过程中不能有效地满足安全要求，在施工过程中还必须使用4D BIM进行保护，开挖支护、临边洞口及楼梯在安装扶手临时保护问题，施工单位将根据模拟结果准备安全材料，安装孔栏杆。

4.3.1 基于BIM数据库对接场地传感器进行可视化变形监控与预警

基于数据传输与交换协议将现场测试装置布设点位的传感器采集的数据与BIM数据库关联起来，将监控的结果如应变、挠度数据传递到BIM数据库中，实现数据巡检及动态、可视化的监控。后台管理系统基于采集的数据进行综合分析，判断及预防风险。当监控数据超过危险警戒限值时，系统会自动报警并引导工程人员处理。

4.3.2 基于可穿戴设备的安全管理

数字化设备把建设者的行为数字化，普通的可穿戴设备都有便携式传感器和与传感器相关的数据终端，该终端将加载到云端，与BIM控制平台对接，并集成到控制系统中。

4.4 场地定位、监控

常见的基于穿戴设施或芯片的现场定位手段有蓝牙、wifi 基站、GPS及无线射频技术等。一般在露天开放的区域进行场地定位较容易实施，而在地下设施，由于受制于电磁屏蔽或信号干扰、场地施工阶段的演化，这些定位设备往往无法有效发挥全部的效能。需要通过常规手段和临时措施结合方能取得较好的效果，具体的技术手段不作为本书的讨论领域。

4.5 基于云及移动平台的安全管理（验收）制度

如上所述，基于云端和移动终端的施工安全管理是对传统安全管理体系的技术补充，能有效发现工作场所安全检查系统的盲点。它的管理特点是暂时性的，具有本地化性质，而结果具有统计学意义，可以追溯存档，实时管理通过安全控制表单进行，在焊接前，可以确保安全，避免因不安全引起的火灾，避免人员伤亡和财产损失。

5 结语

在BIM平台上，一旦安全问题被输入到系统中，系统就能够根据其原因自动识别和分类问题。这将有助于施工人员评估问题的严重性和紧迫性，并更好地认识到哪些问题需要第一时间得到解决，哪些问题没有得到解决，从而使建筑工地变得更容易解决。