姜安民，董彥辰，劉霽，劉可定，李旋，3，姚靜

(1.湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院 管理工程系，湖南 湘潭 411100；2.中南林業(yè)科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑業(yè)也得到了很大促進(jìn).較于其他行業(yè)，建筑業(yè)危險(xiǎn)性較高，施工階段尤為突出，建設(shè)項(xiàng)目施工安全問題一直是學(xué)者們研究的重點(diǎn)，并取得了一定的成果.如：楊莉瓊[1]等，對(duì)BIM技術(shù)在高鐵站房施工安全控制中的應(yīng)用進(jìn)行研究，并指出了應(yīng)用BIM技術(shù)在發(fā)現(xiàn)及預(yù)防安全隱患中的一些優(yōu)勢(shì)；劉劍興[2]基于BIM技術(shù)，對(duì)危險(xiǎn)源控制、安全管理與安全教育三個(gè)方面進(jìn)行了探索研究；楊大帥[3]對(duì)BIM技術(shù)在某群體工程施工安全管理中的應(yīng)用進(jìn)行研究，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行分析，指出了BIM技術(shù)的適用性；謝尊賢[4]等，基于BIM-GA-BN構(gòu)建了養(yǎng)老社區(qū)施工安全評(píng)價(jià)模型，并在實(shí)際工程中加以運(yùn)用，找出了施工安全管理中存在的薄弱環(huán)節(jié)；齊寶庫[5]等，同樣基于BIM技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理進(jìn)行研究，并指出該方法可以有效地解決施工過程中的工藝沖突及危險(xiǎn)源的安全管理等一系列問題.本文通過查找相關(guān)文獻(xiàn)、資料對(duì)基本理論進(jìn)行闡述，基于前人研究，對(duì)融入BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，并指出了本研究中存在的不足及對(duì)后續(xù)研究的展望.

1 BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理中的適用性分析

1.1 相關(guān)概念

(1)BIM技術(shù)

BIM(Building Information Modeling)，譯為建筑信息模型，即采用數(shù)字模型表達(dá)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工的平面信息，從決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)到拆除的整個(gè)壽命周期，可以通過該模型實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞共享，該項(xiàng)技術(shù)有著可視化、可出圖、可模擬、可協(xié)調(diào)、可優(yōu)化等特點(diǎn)[6-7].BIM技術(shù)最早源于美國(guó)，由美國(guó)學(xué)者Charles Eastman提出了“建筑的描述體系”的概念，此概念的提出是BIM技術(shù)誕生的重要標(biāo)志[6].

(2)施工安全管理

建筑企業(yè)施工管理過程中，施工安全管理是十分重要的一部分.施工安全管理是政府部門與施工企業(yè)采用技術(shù)及管理手段，以確保項(xiàng)目施工安全為目的而進(jìn)行的一項(xiàng)管理工作.施工安全管理是一種動(dòng)態(tài)管理，其管理的對(duì)象包括施工過程中涉及的人、物及環(huán)境等方面.微觀與宏觀是施工安全管理所包括的兩個(gè)層面.本文主要研究微觀層面，即基于國(guó)家的法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建筑施工企業(yè)運(yùn)用各種方法手段，對(duì)生產(chǎn)過程中的安全狀況，實(shí)施有效制約的一切活動(dòng)[8].

1.2 BIM技術(shù)的適用性分析

(1)BIM技術(shù)有著可視化、可模擬及可優(yōu)化的三大特點(diǎn)

三維可視化是BIM技術(shù)的一個(gè)重要特點(diǎn)，進(jìn)行安全管理，識(shí)別危險(xiǎn)源的過程中，在顯示與描述危險(xiǎn)源時(shí)通過融入BIM技術(shù)，可以讓危險(xiǎn)源變得更加直觀；同時(shí)，BIM技術(shù)具有模擬性，在模擬施工作業(yè)過程中，危險(xiǎn)源很容易直接暴露，顯現(xiàn)出來；動(dòng)態(tài)性及可優(yōu)化性同樣是BIM技術(shù)的重要特點(diǎn)，危險(xiǎn)源在施工過程中的動(dòng)態(tài)變化過程可以通過BIM技術(shù)進(jìn)行演示，施工過程中可能發(fā)生的狀況能更好地反映出來，以便于不斷優(yōu)化和改進(jìn)安全管理的整個(gè)過程.

(2)BIM技術(shù)可以搭建項(xiàng)目信息共享平臺(tái)

能否妥善協(xié)調(diào)項(xiàng)目參與各方，是影響建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理好壞的一個(gè)決定性因素.在協(xié)調(diào)過程中，各參與方交流的順暢程度，主要受信息傳遞的時(shí)效性與信息能否共享兩方面因素決定.BIM的功能不僅僅局限于三維建模，其更重要的功能是提供了一種合理地分享數(shù)據(jù)的方法，為集成數(shù)據(jù)的分享提供了一個(gè)平臺(tái).在安全管理的過程中，來自參與各方的信息交錯(cuò)復(fù)雜，同時(shí)呈現(xiàn)出階段性、多元性.BIM技術(shù)能夠?qū)⒏鞣叫畔⑦M(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息參數(shù)化，在個(gè)別信息變動(dòng)后可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，避免了因信息傳遞問題所帶來的安全隱患.

(3)BIM技術(shù)的融入是建筑業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)

BIM技術(shù)的融入對(duì)建筑業(yè)影響較大，帶來了機(jī)遇的同時(shí)也面臨著新的挑戰(zhàn).在建設(shè)項(xiàng)目管理過程中，安全管理至關(guān)重要，BIM技術(shù)在建筑業(yè)中的融入必然會(huì)滲透到安全管理的方方面面.如何將BIM技術(shù)科學(xué)合理地應(yīng)用到建設(shè)項(xiàng)目安全管理過程中，是人們應(yīng)該思考的重要問題之一，在安全管理中積極采用先進(jìn)的信息技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)安全管理與信息化發(fā)展同步進(jìn)行.

2 基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程設(shè)計(jì)

綜合考慮BIM技術(shù)特點(diǎn)，同時(shí)歸納總結(jié)前人研究[1、3、5、9-15]，對(duì)基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，見圖1：

圖1 基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程

2.1 BIM建模

(1)基于BIM的3D建筑模型

目前，BIM建模軟件主要涉及建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電、管線及場(chǎng)地規(guī)劃幾個(gè)方面.在建筑、結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的主要為Autodesk公司基于BIM技術(shù)研發(fā)的軟件Revit.運(yùn)用BIM技術(shù)建立3D建筑模型的基本操作如下[6]：

開始建?！鷺菍泳€與網(wǎng)格的創(chuàng)建→CAD文件的導(dǎo)入→柱、墻、梁、板等構(gòu)件的創(chuàng)建→門、窗、樓梯等構(gòu)件的創(chuàng)建→雨遮、欄桿、陽臺(tái)→立體模型彩現(xiàn)→結(jié)束BIM建模.

(2)基于BIM的場(chǎng)地布置模型

依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，運(yùn)用Revit軟件對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行三維建模，模型將直觀地對(duì)建筑、材料堆放處、鋼筋加工場(chǎng)、道路及臨近建筑等進(jìn)行展示，同時(shí)也應(yīng)包括安全距離、防火距離等信息.最后進(jìn)行漫游模擬，基于Navisworks軟件完成，并生成分析報(bào)告，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改進(jìn)場(chǎng)地布置中存在的問題，重復(fù)模擬，直到滿足要求為止.

2.2 BIM安全信息模型

(1)施工模擬

在一些項(xiàng)目建設(shè)過程中，常常因項(xiàng)目的龐大及施工場(chǎng)地的局限，導(dǎo)致施工組織設(shè)計(jì)異常復(fù)雜.引入BIM技術(shù)后，整個(gè)設(shè)計(jì)與施工方案之間的合理性可以借助施工過程模擬來實(shí)現(xiàn)，即BIM的虛擬施工技術(shù)，同時(shí)施工進(jìn)度計(jì)劃是否科學(xué)也可以得到驗(yàn)證.在模擬施工過程中可以發(fā)現(xiàn)一些問題，如存在沖突、碰撞等，可以及時(shí)修改設(shè)計(jì)方案，加以應(yīng)對(duì).通過反復(fù)施工模擬，發(fā)現(xiàn)并解決問題，為建設(shè)項(xiàng)目的施工安全提供了重要保障.基于BIM技術(shù)的施工模擬具有可視化的特點(diǎn)，工程信息可以很直觀地展現(xiàn)在項(xiàng)目管理人員面前，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的安全隱患，可視化的信息更便于溝通與解決問題.在施工工程中，深基坑、高大模板及腳手架等處存在著較大的安全隱患，可以通過BIM動(dòng)態(tài)施工模擬對(duì)特殊部位重點(diǎn)進(jìn)行檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并采取措施加以應(yīng)對(duì).

(2)虛擬漫游

運(yùn)用BIM軟件建模，應(yīng)在建設(shè)項(xiàng)目施工之前完成，借助建筑信息模型可以對(duì)項(xiàng)目的整體情況有大致了解.然而，簡(jiǎn)單的三維模型有很大的局限性，已不能滿足人們感官上的需求，介于此，人們將BIM和VR技術(shù)結(jié)合使用.VR即Virtual Reality的縮寫，譯為虛擬現(xiàn)實(shí)，采用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個(gè)三維虛擬世界，可以通過模擬讓使用者在視覺、聽覺、觸覺等方面加以體驗(yàn)，讓使用者有身臨其境的感覺.運(yùn)用VR技術(shù)后，增強(qiáng)了人們感官上對(duì)建設(shè)項(xiàng)目的認(rèn)識(shí)，能深刻體會(huì)到整個(gè)施工時(shí)的狀態(tài)，參與各方都能對(duì)整個(gè)施工過程中存在的不足有新的認(rèn)識(shí)并做好防范.

(3)安全分析

①基于BIM技術(shù)的安全培訓(xùn)

BIM技術(shù)有著可視化及信息儲(chǔ)備量高兩大特點(diǎn)，適用于施工現(xiàn)場(chǎng)人員安全教育培訓(xùn).基于BIM的3D建筑模型、場(chǎng)地布置模型、施工模擬及虛擬漫游，可以加快施工人員對(duì)作業(yè)環(huán)境的了解，降低人身傷害發(fā)生的概率.通過虛擬施工及虛擬漫游可以讓施工人員有身臨其境的感覺，便于發(fā)現(xiàn)施工過程中潛在的風(fēng)險(xiǎn).同時(shí)，傳統(tǒng)的安全教育形式較為枯燥，個(gè)別公司將視頻或動(dòng)畫融入到公司的安全培訓(xùn)中，但普遍針對(duì)性不強(qiáng)，不能反映擬建項(xiàng)目的實(shí)際情況.運(yùn)用BIM技術(shù)后，帶有信息模型的圖片和視頻文件可以很方便的獲取，通過處理加工后，可以作為公司安全教育數(shù)據(jù)庫的重要資源.結(jié)合項(xiàng)目的圖片及視頻資源進(jìn)行安全講解，可以使培訓(xùn)變得更加生動(dòng)，通過對(duì)危險(xiǎn)源的生動(dòng)講解可以避免一些違規(guī)操作的發(fā)生，提高了施工人員的安全警惕性.

②基于BIM技術(shù)的安全防護(hù)措施

在項(xiàng)目實(shí)施前首先應(yīng)對(duì)主要危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，劃分事故類型并找出可能發(fā)生部位，制定防護(hù)措施，基于BIM技術(shù)進(jìn)行安全性檢查，并對(duì)防護(hù)措施做出改進(jìn)，具體流程見下圖2：

圖2 基于BIM技術(shù)的安全防護(hù)流程

3 結(jié)論與建議

安全問題長(zhǎng)期以來阻礙著我國(guó)建設(shè)項(xiàng)目施工的健康發(fā)展，對(duì)其研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義.本文對(duì)BIM技術(shù)在建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理中的適用性進(jìn)行分析，從BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)、BIM技術(shù)搭建項(xiàng)目信息共享平臺(tái)、BIM技術(shù)的融入是建筑業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)等三個(gè)方面進(jìn)行闡述，得出將BIM技術(shù)應(yīng)用在建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理中適用可行的結(jié)論.

基于BIM技術(shù)的主要特點(diǎn)并參考相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程進(jìn)行設(shè)計(jì).首先，結(jié)合施工組織設(shè)計(jì)及相關(guān)資料建立3D建筑模型及場(chǎng)地布置模型；其次，建立BIM安全信息模型，進(jìn)行施工模擬、虛擬漫游及安全分析；最后，結(jié)合施工模擬情況進(jìn)行施工優(yōu)化，通過虛擬漫游增強(qiáng)施工人員對(duì)施工過程的體驗(yàn)，基于BIM技術(shù)對(duì)安全防護(hù)措施進(jìn)行改進(jìn).

本研究主要基于理論層面，對(duì)BIM技術(shù)在建筑施工安全管理中的適用性及具體操作流程進(jìn)行論述，在后續(xù)研究中應(yīng)在深化理論研究的基礎(chǔ)上，將基于BIM技術(shù)的建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理流程廣泛地在工程中加以運(yùn)用，以便更好地為建設(shè)項(xiàng)目施工安全管理服務(wù).