基于BIM技术的智慧工地危险源分析与管理系统优化研究

张世豪

（中交一公局集团 广东深圳 518100）

BIM 技术在当前的建筑工程领域得到深入性应用，依托其在工地危险源管控中的引入，并联合智慧工地建设，完成相关工地管理系统的优化建设，能够实现对施工风险与工地风险点的强化管控，更好地规避施工安全事故的发生。

1 基于BIM 技术的智慧工地危险源分析与管理系统的建设目标

第一，减少施工危险。依托对该系统的应用，实现对施工中可能发生的危险源的有效排除，实时解决工地问题，促使施工危险性得到持续性减小，保证迅速完成危险源预警与处理。

第二，控制施工成本。通过减少施工危险问题的发生概率，从而达到降低返工成本等不必要成本支出的效果，提升施工成本管控成效。

2 基于BIM 技术的智慧工地危险源分析与管理系统的主要功能设置

2.1 建筑数据的采集与处理

2.1.1 建筑数据的全面性采集

在工地投放大量感应检测设备，结合该系统的利用，实现对工地信息的实时性获取与掌握，包括现场人员流动情况、机械设备运行参数等［1］，并在互联网的支持下上传至该系统内，支持BIM模型的构建，从而实现对工地现场环境的模拟。

2.1.2 建筑数据的汇总与分析

汇总施工数据、危险源特征参数等信息数据，完成基于BIM技术的智慧工地危险源分析与管理系统的构建及其数据库的完善，促使该系统与BIM 模型之间的信息互通成为现实，为工地布置提供合理参考，以更好地规避危险因素。

2.2 信息模型的建立与控制

2.2.1 信息模型的建立

结合信息模型，对建筑全生命周期的数据进行采集与分析，以此完成工地危险源数据库的构建。依托实时数据与BIM 技术的综合利用，能够在数据库的支持下修改模型，促使模型更为直观、真实地展现出建筑数据信息，并以三维图像的方式显现出来。

2.2.2 信息模型的控制

系统及时更新存在于信息模型中的建筑信息，支持在实际的施工过程中向信息模型内上传新信息，依托危险源信息的持续更新，完成优质危险源信息模型的构建［2］。对比分析信息模型及实际采集到的危险源信息，实现对建筑模型信息总体安全水平的综合确定，并以此为参考，在信息模型软件内规划出危险源信息报警子系统，实现对危险源数据的提取及深入分析，控制信息模型，以此保证信息模型能够长时间正常运转。

2.3 模型危险源可视化处理

对于BIM技术而言，其具备着明显的可视化特点，促使建筑全生命周期模型数据的建立及图像化处理成为现实。例如，在基坑开挖施工中，利用BIM 技术，可以在施工前期迅速定位相应项目内存在着的危险源与风险点，确保基坑施工过程中危险源受到实时性监管，避免发生更为严重的基坑施工质量与安全问题。

3 BIM 技术支持下的智慧工地危险源分析与管理系统的性能优化

3.1 建筑施工危险源的辨识

3.1.1 建筑施工危险源的辨识依据

在一般性的建筑工程中，危险源普遍来源于以下几方面。（1）基坑工程，包括土方挖掘、基坑支护等。施工安全性容易受到周边建筑工程、复杂环境水平等因素的影响。（2）模板与支撑工程，包括模板选取、模板安装、承重支撑系统引入等。施工安全性容易受到混凝土模板安装跨度、混凝土泡沫支架项目的高度、满堂支撑体系中钢结构的安装水平等因素的影响。（3）起重吊装，包括起重设备与方法的选用、起重设备的安装与拆卸等。施工安全性容易受到起重件重量、提升机安装情况等因素的影响。（4）脚手架工程，包括脚手架安装与拆卸、高空作业等。施工安全性容易受到脚手架工程安装高度、工作与卸载平台的搭建与利用、不同类型脚手架安装情况等因素的影响。（5）拆除工程。其施工安全性容易受到周边环境、交通情况、周围建筑物设置情况等因素的影响；隐蔽工程施工、新材料或设备的使用、电缆膜结构安装、钢架结构安装、安装幕墙、水下作业、预制混凝土构件安装等。

3.1.2 建筑施工危险源的安全风险评价

第一，收集风险相关资料信息。对国内外行业标准、现行法律法规、施工方案、工地现场资料等内容进行全面性收集整理，为整个项目的风险评估工作展开提供参考。在此过程中，还要落实对工地自然条件、周边社会环境、人为因素等内容的收集与整理［3］。

第二，排查分析危险源的危害因素。针对工地周边环境、自然条件及施工过程、施工中投入的机械设备与材料等实施全面性风险评估，确定可能发生事故问题的类型及其表现情况，同时，预测各种事故问题的发生概率。

第三，风险评价。结合上述分析结果，对建筑工程整体实施复杂性的风险分析，确定整个施工过程中可能发生事故问题的等级、整体工程风险等，实现工程安全风险的总体性评价，为后续管理工作的展开提供参考。

3.2 建筑施工危险源安全性分析

3.2.1 高大模板施工坍塌分析

在某建筑工程施工过程中，高大模板施工项目中所面对着的风险相对较高，其危险源集中在模板坍塌风险方面。实践中，使用BIM 技术对相应施工项目进行仿真施工及危险源安全性分析，结果表明，导致高大模板施工坍塌问题的风险因素主要有以下几项。第一，管理方面。受到设计管理严格程度偏低、项目问题整顿力度较小、操作人员专业技能水平较低等问题的影响，高大模板施工中容易导致坍塌危险的发生［4］。第二，设计计算方面。受到在计算中考量因素不全面、未依照相关要求严格展开负荷值计算等问题的影响，模板坍塌事故发生概率增高。第三，钢管材质方面。受到未重点管控材料质量、未及时处理存在质量缺陷材料等问题的影响，极容易在后续施工中发生模板坍塌事故。基于此，为确保后续施工操作的安全、顺利展开，完成上述危险源分析后，在实际施工前，完成对危险点管控措施的制定与执行，引入更为全面且有效的安全措施，以此促使施工作业中的风险降至最低水平。而整个过程操作的展开需要着基于BIM技术的智慧工地危险源分析与管理系统的支持。

3.2.2 围护脚手架建设危险分析

在某建筑工程施工过程中，受到施工信息存在局部性、施工方案合理性有待提升等因素的影响，依托传统施工方案展开建筑工程施工时，难以发现存在于围护脚手架建设方面的危险源，而若是不对这方面危险源实施及时、有效的防控，则会直接导致施工安全事故发生概率的增高。基于此，重点引入BIM技术收集、感知危险源数据信息，包括脚手架围护缺失信息等，将相应数据导入BIM 模型中实施分析处理，由系统及时向相关管理人员发出预警信息，提示其迅速进入危险源所在位置展开针对性处理。

实践中，于初期BIM数据采集的过程中，详细确定脚手架质量及安装设计方案，勘察施工现场环境，并明确施工程序，保证现场施工人员始终保持在受监管状态，以此促使隐藏危险源能够得到第一时间的发觉，并加设安全标识。在BIM 模型中，如果发现存在安全标识，则必须要针对相应位置实施现场勘查，同时落实着重管控［5］。例如，发现脚手架围护缺失风险后，迅速在BIM 模型的对应位置设置危险警示标志，结合信息共享，为各个参建方提供警示信息，保证危险源解决方案的及时形成，同时，迅速实现相应危险源的实地解决。

3.3 建筑施工危险源管理操作与系统性能的优化

第一，BIM 技术在工地生活危险源管理中的优化应用。在大数据技术、移动互联网技术的支持下，针对工地生活区域及施工建设区域的水资源、电能利用情况，落实实时性监控管理，促使资源监测及移动远程控制成为现实。在基于BIM技术的智慧工地危险源分析与管理系统中，依托自动化控制技术、服务器与数据库开发技术、远程无线传输技术等先进技术的整合应用，结合前端识别、终端智能设备及无线设备的配置，能够实现对工地生活与生产中一般性危险源的精准定位与管控。实践中，在无线通信技术的支持下，配合传感器的投放与利用，智慧工地危险源分析与管理系统能够迅速获取工地用水与用电处数据，自动完成水电节能台账的建立；在大数据技术的支持下，实现对工地用水用电、超负荷用电、线路故障、线路状态监测、故障报警、安全隐患监测等数据报告全面性获取与深入分析，避免工地用水用电风险问题的发生。同时，智慧工地危险源分析与管理系统还可以实现对工地临时用水、消防用水等特殊用水情况的实时性监测，为绿色施工监管工作的高效展开提供系统与技术支持。

第二，BIM 技术在施工重大危险源管理中的优化应用。智慧工地管理系统内搭建起重大危险源管理单元及安全信息管理单元，保证在实现对危险源精准识别的基础上，实现对施工重大危险源的迅速辨识，为专项安全施工方案及建筑工程专项建设规划的制定提供参考。实践中，相关管理人员可以在智慧工地移动APP 的支持下对施工现场落实远程安全检查，并综合第三方专业机构的定期检查结果，共同上传至智慧工地危险源分析与管理系统内，以此为基础，在系统内部自动生成施工重大危险源管理台账［6］。在BIM技术的支持下，可以实现对施工的仿真模拟，即能够在建筑工程三维模型中实现对危险源的感知，方便相关人员及时制订对应危险源的应对措施方案；针对危重工程项目，包括基坑工程、模板工程、起重吊装工程、脚手架安装与拆除工程等，均可以完成对相应安全防护措施的提前仿真模拟，以此实现对这些危重工程安全防护方案可靠性、可操作性及适用性的评价，为后续现场施工操作的展开提供直观性与专业性更为明显的技术与方案指导。

第三，BIM技术在施工全面性管理中的优化应用。

（1）质量管理的优化。在BIM技术的支持下，施工质量管理体系得到进一步优化，结合BIM 模型的搭建与应用，施工质量研讨工作水平提升，与施工质量相关的各项内容与要求均能够细化分配给质检人员，保证质量管理责任机制在工地管理中得到确切落实，促使质检人员切实了解建筑信息属性，并以此为参考，落实对施工质量的全生命周期性监管，避免危险源在各个施工阶段产生。依托对BIM信息模型及危险源的数据信息的综合应用，能够实现对工地施工质量的整体性把控，推动质量评估工作的升级。

（2）成本管理的优化。在建筑工程项目起始阶段，利用BIM技术，即可实现对项目成本预算的合理确定，实施控制阶段成本；综合利用BIM 模型及大数据分析技术，能够迅速且准确地获取工程量信息，结合危险源数据库的利用，可以实现对工地安全事故的有效避免，以此保证相应建筑工程项目可依照预设的预算额度完成施工，避免产生无用损耗。在此过程中，能够在切实保护施工质量、降低危险源产生的基础上防止项目成本的增高。

（3）进度管理的优化。结合利用BIM 技术与二次开发施工策划软件，可以达到优化管控项目施工进度的效果，避免危险源对施工进度造成影响，即导致施工周期延长。BIM技术的应用能够对不同施工项目工作的展开做出协调，并支持对施工进度的动态性查看及危险源数据库的实时性更新。同时，通过引入BIM 技术，可以完成对多种类施工资源的合理分配，并结合安全数据的分析，引导重要施工工序提前展开，保证建筑工程项目进度水平理想。

（4）安全管理的优化。在BIM 技术危险源数据模型的支持下，施工人员能够对施工过程中的安全管理措施落实深入性研究探讨与判断，促使其安全施工意识得以提升，并可以结合不同施工阶段的安全信息，完成对工地安全管理措施的动态性更新。实践中，需要在BIM模型内引入危险源信息，并以此为参考，在工地现场设置警告牌，结合安全检查工作的定期展开，实现对模型危险源信息的及时扩充，以此体现出对建筑工程施工安全的更好维护。

（5）监管管理的优化。在基于BIM 技术的阶段化系统管理工作的支持下，对建筑工程施工各环节的实时性、实地性监控管理成为现实，促使施工质量始终维持在预期水平，防止出现因忽视危险源而引发重大损失的问题现象。实践中，要求定期向BIM 模型内录入现有施工数据信息，对比危险源数据库，促使各个施工环节均渗透安全数据，为施工安全问题的有效解决提供支持。此时，管理系统可以代替人工完成对施工的深入性监管工作，保证施工问题得到及时性处理，同时，增强施工管理工作的系统性。

4 结语

综上所述，智慧工地危险源分析与管理系统保证在实现对危险源精准识别的基础上，实现对施工重大危险源的迅速辨识，为专项安全施工方案及建筑工程专项建设规划的制定提供参考。在BIM 技术的支持下，可以实现对施工的仿真模拟，即能够在建筑工程三维模型中实现对危险源的感知，方便相关人员及时制定对应危险源的应对措施方案，且可以完成对工地危险源安全防护方案可靠性、可操作性及适用性的评价，为工地智慧管控、危险源规避等工作的优化展开提供了有力支持。