張琳琳

（中國水利水電第十一工程局有限公司，鄭州 450001）

1 引言

BIM 技術的本質在于，利用三維技術對建設工程涉及的多種信息參數(shù)等進行整合，后期通過可視化模型的方式加以呈現(xiàn)，將其作為可靠依據(jù)，對于更便捷、準確地指導設計、工程施工以及安全管理計劃等均具有積極作用。不同于傳統(tǒng)的管理模式，基于BIM 技術的工程管理既可以實現(xiàn)對工程項目的有效了解和把控，且能通過模擬仿真等方式，利用動態(tài)演示的方式，促使工程施工及安全管理效果大幅提升，對于有效開展施工安全管理工作存在重要意義。

2 BIM 技術及其發(fā)展歷程概述

BIM 技術主要指的是將工程涉及的各類信息數(shù)據(jù)等當作構建模型的基礎，展開模型創(chuàng)建，利用多種現(xiàn)代化技術，對建筑信息進行模擬的一種現(xiàn)代化管理技術。該技術最早在建筑行業(yè)被提出，在較短的時間內得到了快速發(fā)展?，F(xiàn)階段，BIM技術在多個領域中均已得到了較為廣泛的應用[1]。

在BIM 技術不斷發(fā)展的過程中，從BIM 1.0 階段逐步發(fā)展到BIM 3.0，在國內水利水電、工業(yè)建筑等設計領域得到更為廣泛的應用，進而大幅度提升建筑全生命周期內各參建方的整體工作效率，推動建筑業(yè)的信息化發(fā)展。BIM 在國內的發(fā)展歷程與應用情況如表1 所示。

表1 BIM 技術的發(fā)展歷程

3 BIM 技術在水利水電工程施工安全管理中的應用

3.1 BIM 模型的創(chuàng)建

想要確保各環(huán)節(jié)安全管理工作有效、穩(wěn)定地開展，便需要重視關注重點項目，基于多種現(xiàn)代化科學技術實現(xiàn)對各類安全隱患的有效排查。傳統(tǒng)水利水電工程施工期間，雖然也應用了多種管理措施，但依舊存在諸多漏洞，如人員無法全面了解工程項目的實際情況等。通過BIM 模型的創(chuàng)建，可更為清晰、全面地將工程項目的各類數(shù)據(jù)信息直觀化地呈現(xiàn)出來，對于施工、設計等人員更好地了解工程內的安全隱患，進而開展更為精準、有效的安全管理工作具有積極影響[2]。

對水利水電工程展開BIM 模型的創(chuàng)建，主要目的即為利用計算機對工程涉及的海量數(shù)據(jù)信息展開細化分析以及處理。族構件屬于水工建筑模型內的基礎單元之一，通過對族文件的有效應用，可更好地確保計算機進行數(shù)據(jù)處理的有效性。充分發(fā)揮各個族文件有效作用的基礎操作是對其進行科學的編號和命名，以提高其使用便捷性。命名期間應重視遵守相應原則，保證名稱的易識別性以及簡潔性。因水利水電工程涉及族構件數(shù)量極多，屬性和專業(yè)等也存在較大差異性，可利用五級編碼進行具體的編碼操作，通過13 位阿拉伯數(shù)字實現(xiàn)編碼。例如，第一級以專業(yè)類別作為標準，以2 位數(shù)字代表；第二級以工程類型作為標準，用2 位數(shù)字代表，以此類推（見圖1）。

圖1 族構件編碼

族構件編碼的原則和其命名原則基本一致，均需要通過字母或者數(shù)字，根據(jù)相應的規(guī)律進行排列。有效的命名需要實現(xiàn)對工程實際狀況的有效呈現(xiàn)。和編碼的區(qū)別在于，命名需要通過字母與數(shù)字組合的形式（見圖2）。

圖2 族構件命名

模型創(chuàng)建期間，對于單位與坐標的規(guī)定包括：第一，模型創(chuàng)建過程中，所涉及的工程數(shù)據(jù)，需要使用統(tǒng)一的共享坐標，如此一來，才能夠確保后期建模期間無須更改，可更好地節(jié)約時間；第二，為了更好地確保模型數(shù)據(jù)的精準性，實現(xiàn)更好地共享，需要利用一致的度量及單位，通常會選用mm 為單位。具體創(chuàng)建期間，可以經(jīng)由調整坐標的方式，實現(xiàn)對族構件的實時綁定。針對存在獨立性的任意族構件，其定位均能經(jīng)由2 點模型進行確定：

第一，起點坐標：

式中，Axi為構件于x方向的軸線；Byj為構件于y軸向的軸線；Czk為構件于z軸中的軸線；dx、dy、dz為軸線以及定位點相對的平移量于各坐標中的偏移量。

第二，終點坐標：

式中，Axi+1為構件于x軸向中的軸線；Byj+1為構件于y軸向中的軸線；Czk+1為構件于z軸向中的軸線；dx1、dy1、dz1為軸線以及定位點相對的平移量于各坐標中的偏移量。

3.2 施工安全隱患識別

充分發(fā)揮BIM 技術的有效性，不但能夠實現(xiàn)對各類危險信息和因素的有效排除和識別，還能夠實現(xiàn)精準的安全區(qū)域劃分操作，進而將普通的建設施工問題和影響較為惡劣的重大問題進行區(qū)分，對于管理人員更快捷、安全以及有效地展開危險情況處理均具有積極影響，同時也能夠實現(xiàn)對各類危險情況的實時監(jiān)測。對于BIM 技術的實際應用期間，可通過觀察顏色等的差異了解檢測或者識別期間產(chǎn)生的各種問題的類型，顏色不同則意味著產(chǎn)生的影響不同。如此一來，管理人員便能夠更為直觀地了解問題的危害性，進而采取更為有效的手段展開及時處理。通過對BIM 技術的使用，便能夠更為簡單地實現(xiàn)上述設計構想。具體而言，可在設計之前，基于BIM 數(shù)據(jù)庫針對工程建設區(qū)域展開全方位的環(huán)境勘測模擬操作，進而實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全方位了解和分析。針對工程建設場地以及環(huán)境進行分析的過程中，施工方還可以通過BIM 技術，實現(xiàn)對各類安全管理工作相關數(shù)據(jù)的模擬。通過對可視化數(shù)據(jù)信息的總結和分析，能更清楚地了解工程隱患，進而能更為及時地探索和設計預防和解決各類工程隱患問題的方法和措施。

3.3 施工安全檢查

對于水利水電工程來講，在具體施工期間，想要確保安全管理的有效性，保證各環(huán)節(jié)安全檢查工作穩(wěn)定、有效地開展和完成十分重要，這有助于確保施工整體質量，同時，也能夠更及時地發(fā)現(xiàn)各種問題以及存在的危險因素，實現(xiàn)對各類風險的有效防控。而想要做到這一點，便需要有效的技術作為支撐。經(jīng)由對BIM 技術的有效應用，例如，利用創(chuàng)建模型的方式模擬各類所需的信息和數(shù)據(jù)，針對現(xiàn)階段涉及的工作展開全方位的檢測，明確其中出現(xiàn)以及可能出現(xiàn)的各種問題，同時進行詳細記錄，編制檢查報告。之后，基于BIM 技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，對各項檢查結果展開全方位的分析，最后有針對性地制訂安全管理計劃[3]?；贐IM 技術設計安全管理辦法的過程中，需重視在工程正式施工以前，針對所構建模型展開查驗，包括制定指標、反復模擬確保模型的實效性等，并要做到針對模型反映出的問題、風險因素等展開安全管理分析和檢測。此外，基于BIM 技術，還能夠實現(xiàn)對安全管理工作的升級和改良，原因在于，該技術能夠對工程項目全生命周期涉及的各類信息加以整合，并通過三維模型的方式呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)對海量信息數(shù)據(jù)的模擬，如此一來，安全管理工作人員便可以基于可視化且全面的信息數(shù)據(jù)實現(xiàn)對施工現(xiàn)場的全方位把控，并可以針對各類突發(fā)情況設計最為合理的管理方案以及措施，實現(xiàn)對各類問題和隱患的有效預防和解決，對推動水利水電工程信息化發(fā)展具有積極影響。

3.4 施工安全評估指標體系構建

在水利水電工程開展前，根據(jù)建筑施工行業(yè)的BIM 評估標準，可創(chuàng)建施工安全評估指標體系。在BIM 技術應用中，根據(jù)特定的施工對象創(chuàng)建統(tǒng)一的系統(tǒng)規(guī)則，為數(shù)據(jù)模型和工程實際的有效銜接提供依據(jù)。該體系創(chuàng)建主要采用BIM 自動化接口，建立概念設計模型，針對早期安全風險進行統(tǒng)一估測。

因水利水電工程整體施工難度較大，BIM 安全評估模型內容眾多，應在科學動態(tài)性原則指導下進行分層構建。結合水利水電工程特點，安全評估指標體系包括人、設備、管理、環(huán)境等因素。其中，人員因素包括安全知識宣傳、安全教育管理、員工素質等方面。因BIM 系統(tǒng)本身對人員具有指導作用，可將項目中人員安全分值設定為80～90 分。設備因素包括運行狀態(tài)、防護數(shù)量、設備管理等方面，根據(jù)設備使用情況可將分值設定為79～85 分。管理因素包括與安全管理相關內容，如安全規(guī)劃、現(xiàn)場指導、安全監(jiān)控等，在BIM 系統(tǒng)施工監(jiān)控能力基礎上，可將該項指標設定為90～100 分。因此類工程較為復雜，在安全管理中主要環(huán)境因素包括施工環(huán)境和項目施工難度等，可將分值設定為35～40 分。在確定上述分值后，根據(jù)定量分析標準，利用評估算法進行項目綜合分析。

在水利水電工程安全管理中，通過BIM 技術基于現(xiàn)場實際狀況，對后期施工的流程以及內容等，制訂詳細的計劃，創(chuàng)建對應的安全評估體系，明確各類評估指標。現(xiàn)階段，能夠用于水利水電工程中的安全評估算法也相對較多，包括模糊綜合分析以及層次分析法等。在BIM 技術應用后，施工安全評估算法對此類項目開展具有更強的指導價值。應用方法為：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)明確各項指標體系權重，再選擇水利工程中的部分項目作為研究樣本，由技術人員對樣本對應的評價指標分數(shù)整合后，便可獲得初始神經(jīng)網(wǎng)絡訓練樣本信息，再對相應的神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練管理，與BIM 系統(tǒng)檢測情況相結合，將評測指標評分數(shù)值輸入進去，便可獲得相應的安全管理措施。最后，將實際數(shù)據(jù)記錄到水利案例庫中，為后續(xù)系統(tǒng)評測效能提供有力依據(jù)。

4 結語

綜上所述，通過對BIM 技術的有效應用，可大幅度提高水利水電工程各環(huán)節(jié)施工安全管理工作的實效性及整體質量，同時有效減少了各種危險因素的出現(xiàn)，對預防各類安全事故發(fā)生，保證工程施工更安全、穩(wěn)定地開展均起到了積極作用。