BIM技术在建筑工程安全管理中的应用

任 炼

1 建筑工程安全管理中应用BIM 技术的意义

共享工程信息。建筑工程安全管理采用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术能够实现信息共享，各部门人员均可在平台查看施工流程。该平台还能整合施工信息，保证所有人员及时了解现场情况，并根据平台反馈做好调整工作，实现各部门信息互检，提高安全管理水平[1]。

模拟现场情况。BIM 技术可模拟工程现场安全管理情况，促进各单位沟通交流，避免造成信息传达误差，提高工作效率，及时进行施工交底，能够实现项目安全管理。

实现全流程管理。建筑工程安全管理采用BIM 技术能够实现项目一体化、全过程管理，使得项目相关人员获得更直接、可靠的数据，实现全流程安全追踪。

2 工程安全管理中构建BIM模型的要求

2.1 构建原则

BIM 模型具有可出图性、参数化、模拟化及可视化特点，本质是各种构件功能特征、材质等参数信息虚拟的集成，模型信息的完备性与准确度对安全管理有重要影响。构建模型应遵循以下原则。

（1）保证编码全面规范。保证编码全面规范更利于创建、管理BIM 模型，需根据企业建筑模型分类和编码标准确定组成BIM 模型的构件，按照统一要求做好BIM 元素的编码、分类与命名[2]。

（2）数据共享扩展。构建BIM 模型是不断完善、修正的过程，数据模型要能够在云平台共享，便于参与方调取、利用，并能够迅速获取、更新和管理，优化安全协同管理。

（3）模型信息完整准确。工程全生命周期内，为保证各参与方顺利实施工作任务，BIM 模型信息的协同与交换工作需保证模型一致，基于相同的BIM 模型能在添加、修改成本时间参数后，保证模型信息准确。

（4）模型信息安全。严格设定权限，保证用户在权限范围内修改、访问信息数据库。

2.2 细致程度

工程BIM 模型的细致程度是模型能否满足应用需求的重要衡量指标，根据美国、英国建筑协会标准划分为LOD100～LOD500共5个模型深度等级。工程各阶段的模型细致程度如表1 所示。

表1 工程各阶段的模型细致程度

2.3 软件平台

我国常用软件平台有ArchiCAD、AIIPLAN、广联达、鲁班BIM、Fuzor 以及Revit 等，其中Revit 在设备、结构与建筑设计方面优势突出，能够解决专业问题，实现精准建模。本文采取Revit 软件建立BIM 模型[3]。设备专业方面，Revit能提供多样化管道、机电设备组建，并具有连接管路的功能，满足给排水、暖通、电气与消防专业的建模需求；结构专业方面，按照绘制轴网标高、柱子、墙体、梁、板以及楼梯流程构建模型[3]。

3 BIM 技术在工程安全管理中的应用措施

以某建筑工程为例，地上建筑面积为27 644 m2，地下建筑面积为3 611 m2，采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，抗震设防烈度为7 度。该工程具有管线复杂、参建单位多、立体交叉作业的特点。

3.1 确定影响因素

该工程参建方多，会导致工程建设过程中难以有效协调。作业人员需把控以下关键点。

（1）工程处于建筑密集区，周围环境复杂，需保证工人宿舍区、材料加工区以及施工区等划分符合功能要求，同时也要满足绿色环保和消防安全等原则。

（2）由于该工程占地面积小，近距离开展塔吊作业时可能碰撞周围建筑，因此需做好塔吊安全防范工作，保证垂直机械运输安全。

（3）同时开展主体结构与地下结构施工时会存在多工种共同施工和交叉作业的问题，为保证施工现场人员安全，在搭设全封闭脚手架前需提前制定专项安全施工方案。

（4）工程浇筑完成后，作业面的诸多洞口与临边需采取防护措施。结合实际工程情况及关键点，将安全影响因素分为现场监管、模拟分析与无形因素3大类，如表2 所示。

表2 安全因素分类

3.2 创建信息模型

为保证工程安全管理质量，应根据二维平面图构建三维模型，并结合实际场地情况调整局部。利用Revit 软件创建主体结构模型，并根据BIM 建模原则选择对应样板文件，即可绘制三维信息模型。创建土建和设备三维模型也是先选择样板文件，然后明确轴网、标高，建立暖通、给排水以及电气模型，再调整管线标高，完成最终模型。建立BIM 模型的流程如图1 所示。

图1 建立BIM 模型的流程

3.3 开展安全教育

3.3.1 识别工程危险因素

建筑工程的危险因素较多，通过建立BIM 模型能够模拟整体建筑框架与结构，实时展示构件细节信息，便于作业人员采取射频技术识别危险源，将可视化模型与施工过程相结合，直观形象地完成安全交底。例如，BIM 技术具有危险区域报警功能，在设定危险区域后，如果作业人员走进该区域，会触发报警[4]。

3.3.2 二维码安全管理

安全管理人员可将数据录入二维码内，以纸质方式将其粘贴至具有施工安全隐患的位置，便于现场操作人员利用手机查看，不仅能达到警示作用，还能避免发生安全事故。例如，将二级配电箱安全技术规程和实名制安全通道规程等以二维码方式粘贴于配电箱门上和安全通道处，作业人员可在施工前进行查看，获得安全交底信息；还可利用二维码编辑器，分类整理安全施工资料与技术交底资料，并做成二维码，供现场人员扫码学习。

3.3.3 虚拟应急逃生

BIM 虚拟应急逃生功能能够开展人员逃生演练，减少人力与物力消耗。传统演练会阻碍现场作业，而且人员演练培训也存在应付、短暂的特点，面对突发问题难以发挥应急演练效果。应用BIM技术能够搭建符合现场的虚拟场景，输入多种应急事件开展演练，并设定更安全合理的逃生通道，从而缩短人员培训时间，提高人员处理突发事故的能力。

3.4 优化施工场地

现场人员需根据施工平面布置图中的建筑红线确定工程位置，划分安全区域等级，将各种不安全因素反映至模型内，并结合实际情况确定是否需要调整布置图中的机械与材料堆场位置，塔吊运行轨迹是否对建筑物造成影响，材料加工棚是否处于塔臂范围内等，同时施工中还需要避免施工机械运输冲突以及材料堆放不合理引发的事故[5]。

另外，施工前可利用BIM 5D 平台模拟施工进度，让施工作业人员能够提前了解现场周围环境，发现安全隐患，评估安全问题并采取技术措施，从而确保工程项目顺利进行。

3.5 关注工程细节

3.5.1 临边洞口管理

识别与检查临边洞口时可利用BIM技术的可视性迅速找到此类洞口，同时做好安全风险辨别与管控工作。该工程将Revit 模型导入平台，在漫游中利用任务视角与方向寻找模型安全隐患，制定处理方案。洞口边长为25 ～200 mm 时，可利用2 根方木楔紧，并覆盖15 mm 厚的胶合板，涂刷200 mm的红白相间油漆；边长为200 ～500 mm 时，还要添加φ8螺栓固定[6]。若临边洞口未安装防护构件，则还需做好测量工作，判断防护类型并及时安装防护构件。

3.5.2 模板支撑管理

该项目层高较高且项目任务重、工期短，若超出《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》中规定的数据，则需要编制专项方案并组织专家论证。可利用BIM 技术选择施工方案，探查工程重难点，确保模板工程施工顺利。

首先，根据模板支撑方案绘制模型，利用Revit 软件选择族样文件，创建构件族并建立三维高支模模型。其次，智能布置高支模模板，对不符合安全需求的构件进行手动调整。最后，分析模板支撑受力并保证支撑的稳定性，检验符合规范标准后进行施工，提高工程安全性。

4 结语

建筑工程的安全管理应结合BIM 技术，在项目全寿命周期内进行动态监测，提高安全管理水平。在具体项目安全管理中，应用BIM 技术可从确定影响因素、创建信息模型、开展安全教育、优化施工场地以及关注工程细节这几方面出发，及时发现施工中存在的安全隐患，推动工程质量迈上新台阶。