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BIM技術(shù)對(duì)建筑工程施工安全管理的應(yīng)用
來(lái)源:CBI建筑網(wǎng) 編輯:CBI建筑網(wǎng) 更新于:2020/9/21 17:18:21 閱讀:

建筑工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合性工作,安全事故頻發(fā),使得建筑行業(yè)成為我國(guó)高危行業(yè)之一,安全問(wèn)題備受關(guān)注。BIM是一項(xiàng)新興技術(shù),在建設(shè)項(xiàng)目全周期內(nèi)中發(fā)揮著巨大作用。文章通過(guò)分析近年來(lái)我國(guó)建筑工程施工安全管理現(xiàn)狀,深入探究bim技術(shù)在建筑工程施工安全管理中應(yīng)用,并提出推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中落實(shí)策略,希望能對(duì)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

近年來(lái),在新時(shí)代現(xiàn)代化城市進(jìn)程的持續(xù)加快下,我國(guó)建筑行業(yè)也緊跟時(shí)代要求進(jìn)行轉(zhuǎn)型升級(jí)。人們生活品質(zhì)提升的同時(shí)對(duì)建筑形態(tài)和功能的要求逐步提高,建筑數(shù)量和規(guī)模不斷擴(kuò)大,大體量、異性化建筑在城市中作為地標(biāo)層出疊見。由于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、施工環(huán)境不穩(wěn)定、高空作業(yè)多、施工人員技術(shù)和素質(zhì)參差不齊等因素使得建筑工程施工中安全問(wèn)題受多重不確定因素影響,施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理面臨巨大挑戰(zhàn),安全事故發(fā)生率居高不下。若施工中隱藏的安全隱患未及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制定相應(yīng)安全管理措施,將導(dǎo)致無(wú)法挽回的損失。因此,減少和預(yù)防建筑工程施工中安全事故的發(fā)生成為政府及相關(guān)企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

BIM技術(shù)也稱建筑信息模型,是指利用建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)數(shù)據(jù)建立三維信息模型,運(yùn)用數(shù)字化信息技術(shù)搭建共享平臺(tái),仿真模擬建筑工程在全生命周期中實(shí)施[1]。BIM技術(shù)獨(dú)有的模擬化、可視性、優(yōu)化性、動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)是其在建筑行業(yè)被廣泛推崇的價(jià)值體現(xiàn),由于現(xiàn)代建筑較為復(fù)雜,建筑相關(guān)數(shù)據(jù)極多,不依靠科學(xué)技術(shù)及設(shè)備很難集成全部信息,從而造成設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)方面的紕漏。BIM技術(shù)可將整個(gè)工程項(xiàng)目從方案策劃階段開始直至運(yùn)維階段的全部信息集成與三維模擬數(shù)據(jù)庫(kù)中,設(shè)計(jì)人員、施工單位、運(yùn)維部門及業(yè)主等各方主體可通過(guò)BIM建立的共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)掌控。其中鑒于建設(shè)工程施工安全管理的復(fù)雜性,將BIM技術(shù)應(yīng)用在施工安全管理環(huán)節(jié),為施工管理人員提供可視化平臺(tái),對(duì)施工進(jìn)行實(shí)操模擬,彌補(bǔ)施工方案設(shè)計(jì)不足,消除安全隱患,進(jìn)而使安全問(wèn)題得以控制,優(yōu)化傳統(tǒng)安全管理模式,降低管理難度,避免浪費(fèi)人力物力,提高建設(shè)工程效率,確保建設(shè)工程項(xiàng)目質(zhì)量。

1建筑施工安全管理現(xiàn)狀

2010年-2018年期間我國(guó)建筑施工安全事故發(fā)生情況如圖1所示,2018年全國(guó)共發(fā)734起施工安全事故,死亡840人,與2010年同期數(shù)據(jù)相比,事故起數(shù)總量增加107起,增長(zhǎng)率為17.1%;死亡人數(shù)增加68人,增長(zhǎng)率為長(zhǎng)8.8%。如下圖所示,可將趨勢(shì)線分為三階段,第一階段為2010年-2012年期間,此時(shí)我國(guó)建筑施工安全事故起數(shù)下降了22.3%,死亡人數(shù)下降了19.2%;第二階段為2012年-2015年,這四年事故發(fā)生量及死亡量略有波動(dòng);第三階段為2015年-2018年,各增長(zhǎng)率較快,事故發(fā)生起數(shù)增加292起,增長(zhǎng)率率為66.1%,死亡人數(shù)增加286人,增長(zhǎng)率為51.6%,形式較為嚴(yán)峻。

通過(guò)對(duì)2010年-2018年的數(shù)據(jù)分析得出,我國(guó)建筑施工安全事故發(fā)生總量仍然較高,建筑施工安全問(wèn)題應(yīng)加強(qiáng)管理,建筑企業(yè)及相關(guān)法律法規(guī)應(yīng)不斷完善以保障建筑施工安全生產(chǎn)工作。2018年我國(guó)建筑工程施工過(guò)程中的主要事故類型及發(fā)生比例如圖2所示:高處墜落、物體打擊、起重傷害、坍塌、機(jī)械傷害、其他傷害[2]等,通過(guò)對(duì)相關(guān)工程安全事故案例的研究分析,將原因歸結(jié)為如下內(nèi)容:①安全施工意識(shí)薄弱,管理監(jiān)督責(zé)任落實(shí)不到位。建筑行業(yè)安全事故多發(fā),部分原因歸咎于施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員監(jiān)督力度不夠,以及施工技術(shù)人員的能力和素質(zhì)有待提高。由于國(guó)家城鎮(zhèn)化推進(jìn)的原因,大量農(nóng)民工進(jìn)城工作,而建筑工地對(duì)工人要求相對(duì)較低,使得其成為了農(nóng)民工工作選擇之一。

但是由于施工現(xiàn)場(chǎng)工人需求量較多,導(dǎo)致管理工作困難,且由于部分施工管理人員對(duì)安全管理工作的忽視,管理體制不完善等原因,在工人的培訓(xùn)過(guò)程中存在疏忽和徇私舞弊現(xiàn)象,很多施工人員未經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)或培訓(xùn)不達(dá)標(biāo)即上崗,存在施工安全知識(shí)盲點(diǎn),未意識(shí)到安全防護(hù)及操作規(guī)范的重要性,在實(shí)際工程施工中可能由于個(gè)人的不當(dāng)操作,使自己和他人生命安全受到極大威脅,造成安全事故的發(fā)生。其次由于現(xiàn)在建筑企業(yè)過(guò)多,企業(yè)之間相互競(jìng)爭(zhēng)而降低成本以中標(biāo),因此在項(xiàng)目施工階段施工企業(yè)為節(jié)約成本強(qiáng)行縮短建設(shè)周期,使得現(xiàn)場(chǎng)管理人員在搶工過(guò)程中忽視安全管理,對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)存在的安全隱患未進(jìn)行一一排查并做出預(yù)留措施。多度關(guān)注效益而忽視安全責(zé)任意識(shí),監(jiān)督責(zé)任落實(shí)不到位,致使施工現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)各類安全問(wèn)題。

②安全管理方法落后,先進(jìn)安全施工技術(shù)設(shè)備投入不足。目前,很多施工企業(yè)的管理層都具有豐富傳統(tǒng)安全管理經(jīng)驗(yàn),年齡呈現(xiàn)老齡化特征,傳統(tǒng)安全管理思維根深蒂固,對(duì)新技術(shù)接受能力較弱,整體素質(zhì)和技術(shù)水平低。在信息時(shí)代下,隨著建筑形態(tài)日益多樣化,施工環(huán)境和施工難度愈加復(fù)雜,仍采用傳統(tǒng)的人工觀測(cè)安全管理方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全管理,或?qū)o(wú)法監(jiān)測(cè)應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的施工現(xiàn)場(chǎng)所隱蔽的安全問(wèn)題。因此既會(huì)耗費(fèi)更多人力物力,而且效率低、安全監(jiān)測(cè)誤差大。

其次由于施工企業(yè)為節(jié)約成本,而減少安全管理投入,縮減先進(jìn)施工設(shè)備和安全監(jiān)測(cè)設(shè)施的開支,并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備缺乏定期維護(hù)檢修。由于當(dāng)前建筑施工難度增加、施工安全管理方法落后和設(shè)備老化使得施工現(xiàn)場(chǎng)安全問(wèn)題無(wú)法得到保障,造成現(xiàn)場(chǎng)安全事故。③相關(guān)法律和標(biāo)準(zhǔn)不完善。建筑行業(yè)安全生產(chǎn)工作落實(shí)不到位與我國(guó)建筑業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)形成的“重成本輕安全”思維觀念有著密切聯(lián)系。雖然國(guó)家制定了《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)法》、《建筑工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》等相關(guān)的法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范建筑各方主體的建設(shè)活動(dòng),但由于建設(shè)過(guò)程復(fù)雜多變,相關(guān)制度體系暫時(shí)無(wú)法及時(shí)完善以填補(bǔ)原有法律法規(guī)的漏洞,使得建設(shè)各方主體對(duì)相關(guān)法律制度和標(biāo)準(zhǔn)的不足之處存在僥幸心理。例如施工單位低價(jià)中標(biāo),以至在是施工過(guò)程中縮減安全支出造成安全事故;工程總承包方違法分包,致使現(xiàn)場(chǎng)安全管理責(zé)任混亂等不規(guī)范行為。由此可見,建筑業(yè)相關(guān)法律法規(guī)中部分規(guī)定可操作性差,相關(guān)體系不健全,部分法律法規(guī)還存在著交叉現(xiàn)象含糊不清,使得一些建筑企業(yè)見縫插針。因此建筑業(yè)相關(guān)法律和標(biāo)準(zhǔn)需要持續(xù)完善來(lái)確保建筑企業(yè)的規(guī)范操作。

2BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的應(yīng)用

2.1建筑工程施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)布置

施工現(xiàn)場(chǎng)平面規(guī)劃布置在工程建設(shè)中至關(guān)重要。建設(shè)工程施工易受地形地貌、周邊環(huán)境和氣候等因素影響,致使施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題和突發(fā)狀況不斷。在不同施工階段,施工場(chǎng)地布置方案受施工要求、綠化、消防、交通運(yùn)輸?shù)纫蛩赜绊懶桁`活變動(dòng),各因素之間互相聯(lián)動(dòng)、相互影響,致使施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置設(shè)計(jì)方案難度加大,傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)方式難以應(yīng)對(duì)愈加復(fù)雜的施工狀況[3],導(dǎo)致施工周期延長(zhǎng)甚至施工中出現(xiàn)安全問(wèn)題。BIM技術(shù)在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)三維模型演示,可在建筑物選址、施工運(yùn)輸通道的鋪設(shè)、臨時(shí)設(shè)施布置、塔吊及腳手架等危險(xiǎn)系數(shù)較大的機(jī)械設(shè)備擺放、水電線路布置如圖3所示等環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要作用。

例如臨時(shí)設(shè)施布置是為保障施工正常運(yùn)行而臨時(shí)搭建的宿舍、材料室、辦公室等建筑物、構(gòu)筑物等,對(duì)施工效率及施工安全有直接影響,利用BIM技術(shù)可對(duì)其搭建位置、安全性進(jìn)行評(píng)估分析,以確保其對(duì)施工起促進(jìn)作用;物料堆放位置要減少二次搬運(yùn),靠近交通運(yùn)輸線路,利用BIM技術(shù)模擬現(xiàn)場(chǎng)物料等位置的擺放,以便合理布置物料位置及運(yùn)輸通道;利用BIM技術(shù)檢查腳手架和模板的具體搭接方式,檢驗(yàn)?zāi)_手架與結(jié)構(gòu)之間是否沖突進(jìn)而避免安全問(wèn)題的發(fā)生;利用BIM技術(shù)提前模擬水電線路預(yù)埋設(shè),分析評(píng)價(jià)線路設(shè)計(jì)方案是否安全合理,如若不滿足要求可在BIM模型中進(jìn)行多次方案調(diào)整,直至滿足安全規(guī)定。將BIM技術(shù)運(yùn)用在施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置中,可預(yù)先檢驗(yàn)施工方案的缺陷,協(xié)助施工單位評(píng)估施工現(xiàn)場(chǎng)平面布置的安全性,有效改善平面設(shè)計(jì)的不足,也對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行可視化管理,避免施工空間沖突,提高安全系數(shù)。

2.2建筑工程施工安全檢查

面對(duì)日益復(fù)雜的施工環(huán)境,BIM技術(shù)能夠運(yùn)用自身優(yōu)勢(shì)對(duì)建筑工程進(jìn)行全面安全檢查。首先BIM技術(shù)可以對(duì)施工圖紙進(jìn)行逐一審查,排除圖紙?jiān)诜桨冈O(shè)計(jì)過(guò)程中存在的缺陷,避免施工過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題而影響工期以及危及人身安全等。其次通過(guò)對(duì)建筑施工環(huán)境、建筑施工方案、施工工序及技術(shù)等大量數(shù)據(jù)的收集和動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行信息分析,利用BIM安全分析軟件發(fā)現(xiàn)識(shí)別施工現(xiàn)場(chǎng)存在的危險(xiǎn)因素及區(qū)域,對(duì)其進(jìn)行標(biāo)識(shí)、隔離,并根據(jù)軟件分析結(jié)果對(duì)問(wèn)題方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

再者BIM技術(shù)可對(duì)需預(yù)先進(jìn)行防護(hù)的“四口”和“五臨邊”等事故高發(fā)區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)定位,以防現(xiàn)場(chǎng)工作人員誤入危險(xiǎn)區(qū)發(fā)生危險(xiǎn),施工安全管理人員也能有針對(duì)性的開展施工安全管理工作,進(jìn)行事前防護(hù)措施制定。施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作還可以利用BIM技術(shù)可視化和動(dòng)態(tài)化的特征,進(jìn)行三維碰撞檢查,例如管線碰撞檢查如圖4所示、結(jié)構(gòu)碰撞檢查等。通過(guò)Revit、ArchiCAD等軟件建立BIM模型,與碰撞檢查功能插件Navisworks、Fuzor等結(jié)合后,進(jìn)行各版塊間、各版塊內(nèi)部的檢測(cè),將管線間或者結(jié)構(gòu)中碰撞和沖突處做出標(biāo)記并優(yōu)化。對(duì)建筑工程施工安全隱患進(jìn)行動(dòng)態(tài)管控,保證安全管理時(shí)效性,從根本上確保建筑施工過(guò)程的安全性,降低建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率。

2.3建筑工程施工安全培訓(xùn)

建筑工程施工人員的安全教育與培訓(xùn)直接影響到施工現(xiàn)場(chǎng)的安全質(zhì)量。傳統(tǒng)的施工安全培訓(xùn)方式較為古板老化,感知性差,容易使得施工人員產(chǎn)生逆反心理,影響培訓(xùn)效果。隨著科技的進(jìn)步,BIM技術(shù)被引入到施工安全培訓(xùn)中。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行3D模擬施工操作,為施工人員更為直接地展示施工過(guò)程,將不同施工階段中可能存在的安全問(wèn)題模擬展示在共享平臺(tái)上,引起施工人員對(duì)安全隱患點(diǎn)的高度重視。還通過(guò)BIM技術(shù)模擬施工中安全問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)的應(yīng)對(duì)措施,例如安全逃生模擬、安全疏散模擬、安全救助模擬等。且可將BIM技術(shù)與VR等設(shè)備結(jié)合,增添視覺(jué)、聽覺(jué)等方面感知,且把標(biāo)準(zhǔn)化安全施工流程通過(guò)場(chǎng)景模擬更為真實(shí)地教授于施工人員,施工現(xiàn)場(chǎng)管理人員也可據(jù)此有針對(duì)性的對(duì)施工過(guò)程中存在的危險(xiǎn)因素進(jìn)行排查并制定相應(yīng)防范措施。這種方式為建筑工程施工人員教育培訓(xùn)工作提供了一種新穎而有效的途徑,使得教育培訓(xùn)工作變得形象直觀有意義,提高培訓(xùn)人員的積極性,便于施工人員掌握施工安全重點(diǎn),提升安全施工意識(shí)。

3BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的推進(jìn)策略

①由于BIM技術(shù)是新時(shí)代產(chǎn)物,對(duì)技術(shù)人員水平和設(shè)備要求較高。但很多企業(yè)缺乏對(duì)BIM技術(shù)的深入探究,輕視BIM技能培訓(xùn),缺乏此方面專業(yè)人才的培養(yǎng)和相應(yīng)設(shè)備的投入,使得BIM技術(shù)在施工安全管理中難以推進(jìn)。因此建筑企業(yè)要從投資收益的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看待BIM技術(shù)的引用,增加對(duì)BIM技術(shù)的軟硬件投入,加大BIM專業(yè)人才的培養(yǎng)力度,制定關(guān)于BIM技術(shù)使用的獎(jiǎng)懲制度,定期舉辦BIM技能大賽,這種方式有利于轉(zhuǎn)變員工對(duì)BIM技術(shù)應(yīng)用的態(tài)度,使員工積極主動(dòng)接受BIM技能的學(xué)習(xí)[4]。②BIM技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用處于起步階段,要實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的全面推廣,政府部門要加大建筑工程安全施工的宣傳力度,鼓勵(lì)建筑企業(yè)引入新技術(shù);同時(shí)規(guī)范建筑市場(chǎng),制定統(tǒng)一制度標(biāo)準(zhǔn),并在相關(guān)法律制度上采用強(qiáng)制性條例以促進(jìn)新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。③BIM體系軟件研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)定期進(jìn)行相關(guān)調(diào)研,了解更多企業(yè)需求,根據(jù)市場(chǎng)需要,不斷開拓創(chuàng)新BIM技術(shù),與時(shí)俱進(jìn);同時(shí)當(dāng)前市場(chǎng)相關(guān)軟件功能雜亂,研發(fā)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)軟件功能進(jìn)行規(guī)整,去其糟粕,完善BIM體系[5]。在多方共同努力下實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)應(yīng)用推廣,推進(jìn)建筑建筑行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。

4結(jié)論

建筑行業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展要順應(yīng)科技發(fā)展方向。由上文研究可知,針對(duì)目前我國(guó)工程事故頻發(fā)現(xiàn)象,BIM技術(shù)的引入對(duì)建筑工程施工安全管理工作大有裨益。應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在建筑施工各個(gè)環(huán)節(jié)上對(duì)安全的全方位把控,針對(duì)各環(huán)節(jié)安全隱患做出預(yù)警并制定預(yù)設(shè)方案,預(yù)防和降低安全事故發(fā)生率。BIM技術(shù)對(duì)建筑工程施工人員的安全教育和培訓(xùn)工作的開展具有重要作用,強(qiáng)化安全施工意識(shí),提高安全管理效率。因此,為實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)更好的發(fā)展,建筑企業(yè)要在政府的鼓勵(lì)引導(dǎo)下緊跟科技發(fā)展,以人為本,積極引入新技術(shù)新設(shè)備,加大安全管理投入,注重培養(yǎng)新技術(shù)專業(yè)人才,不斷開拓創(chuàng)新,踐行建筑行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

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