近年来, 随着建筑形式多样化、复杂化、建设规模与建筑体量的不断加大, 安全生产任务越发繁重, 加之目前全国建筑施工安全生产形势严峻, 使得在项目管理过程中对安全管理提出了更为严苛的要求。传统安全管理模式过于集散, 而BIM技术的出现为安全管理精细化提供了可能。作为一种新兴的建筑信息化技术, BIM技术应用于项目安全管理的实践研究最近几年才刚刚起步, 从危险源排查到仿真分析模型应用及数据信息归纳等, 相关技术路线及流程管理还需不断优化完善。本文从BIM的功能性出发, 结合相关研究经验与深圳某工程的实际应用, 剖析了BIM技术在安全管理中的应用方法及应用价值, 期望能对BIM技术在项目安全管理方面真正落地实施有所帮助。

深圳市某工程由2幢超甲级写字楼和1栋变电站组成, 项目占地面积为3.9万m², 共分为A1, A2, B 3个区域, 其中A2区下穿地铁11号线。整个项目安全防护用具、施工机械等投入众多, 施工过程对安全管理要求高, 因此安全精细化管理显得尤为重要。

本工程的安全信息管理主要围绕项目安全信息模型展开。从前期规划指导总平面布置, 避免二次搬运产生的安全隐患到安全信息的引入, 再到利用安全信息模型进行安全过程检查与控制并将现场产生的安全信息反馈给模型 (见图1) 。整个过程建立了从模型到现场再到相关责任人的重重关联, 实现了管理上的闭环, 深化了管理人员与施工人员对安全内容的认知, 同时保证了责任体系的落实。

BIM信息化管理的实现需要以模型为基础, 为此首先创建安全信息模型 (见图2) 。根据规范要求和现场总平面规划方案应用Revit软件进行施工场地三维建模设计, 并以此指导现场总平面布置。模型直观地展示施工场地的分块分区, 如材料堆场、钢筋加工场、施工道路、临建设施等位置, 同时也包括相应的几何信息及安全距离、防火距离等。其中, 施工现场的安全防护用具、机械设备、施工机具、临电设施等按不同细度根据规范要求在三维模型中表示, 以族的形式创建并整合进安全模型。在建模过程中对每类构件进行归类整理存档, 避免因构件众多而出现信息重复与错乱, 也便于后续安全模型的更新与维护。为了使模型的局部细节能在同一个屏幕中充分展现, 应用Navisworks软件进行安全管理信息处理, 找到模型中各危险源的最佳视角并以视点进行保存, 在特殊部位还应对危险发生后的处置措施进行详细注明, 加强危险部位的可视化。

根据JGJ59—2011《建筑施工安全检查标准》要求, 将标准涉及的检查项目仔细整理, 对照各检查项目的特点将检查评定表细化, 并与模型的检查对象进行链接, 形成安全检查记录。同时, 收集整理各检查对象的验收资料、出厂信息及操作规程等产品要素, 汇总成基础资料, 并与后续生成的安全交底记录、安全防护信息以及整改复查记录等共同归档组成安全信息库。每个检查点的安全信息会链接到安全模型中相应位置, 并分区划分相应责任人, 具化安全责任追究。

编码体系是以现场总平面分区及不同类别的设施、设备为区分进行设计, 一个构件对应一个编码, 链接安全信息会以编码形式在模型中标记 (见图3) 。整个编码体系模型与现场一一对应。在对安全信息模型进行更新时, 通过模型编码指导现场位置变更, 确保模型与现场同步。

现场安全问题的发生很大一部分源于现场施工人员的安全意识薄弱以及对安全管理内容认识不足。传统安全交底通常采用口头与书面宣讲的单一方式, 工人接受度非常低。在这方面, 安全信息模型具有非常大的优势。新进场的工人往往对整个施工现场还不熟悉, 利用BIM安全信息模型将施工现场总平面分区并对施工部署进行三维展示, 让工人在进场后能立即对现场场地概况大致了解。同时, 通过给工人观看模型中预存的各危险源视点 (见图4) , 让工人对现场危险源有直观、立体的感受, 能提前知道容易发生危险的区域, 并进行防范, 避免安全事故的发生。在对工人进行安全教育时, 通过模型中链接的安全信息, 将相关的安全操作规程及注意事项结合三维模型进行讲解, 更加直观、具体、易于理解。

数字化安全检查主要利用安全信息模型对现场安全隐患进行排查, 杜绝安全事故的发生。通过现场管理人员的施工经验并结合安全信息模型, 找出现场可能存在的安全隐患, 并在模型中对安全隐患的位置进行标记, 标记信息包括各危险源的部位、特点及危险等级。现场安全管理人员根据危险源信息制定相应的安全保障措施, 并在施工过程中进行现场监督检查。每个危险源对应有专门的安全管理人员, 将安全管理人员的信息编入安全信息模型对应的危险源部位, 实行安全责任落实到人的安全机制。现场管理过程中产生的检查资料会反馈到安全信息模型中。随着工程进度的发展, 原有安全信息模型会更新, 现场安全隐患的排查工作也会反复进行。若因现场施工问题造成与模型不符, 将进行模型修正, 由此产生的新危险源也会反馈到原有模型。

根据规范要求, 施工现场的安全防护用具、施工机械机具、临电设施等要定期进行安全检查。项目安全管理人员可利用surface移动端在安全信息模型中以第三人视角进行虚拟漫游, 并在工程现场依据编码体系对各安全检查点进行逐一排查, 检查过程中的信息采集和结果记录会在现场进行实时存档并同步到模型中。

项目管理人员根据反馈的安全检查过程信息和记录文件, 对每次检查结果进行数字化安全评估分析, 并生成安全检查报告。对出现问题的事项及时下发给相应负责人并按期进行整改, 整改完成后应进行复查, 复查记录归档安全信息库。检查结果累计一定次数后会按月进行统筹分析, 以各检查小项按分区统计出经常出现安全问题的区域、机械设备以及检查项, 统计结果以图表形式进行展示并附上问题原因分析报告。分析报告与项目管理人员的责任考核挂钩, 提醒相关责任人对经常出现的安全问题进行重点排查, 避免安全事故发生, 形成一个良性的发展机制。

本工程在施工过程中利用BIM技术辅助安全管理部署已经基本可以实现项目上的自查自纠。整个安全管理过程以信息模型为中心, 将信息的收集、整理、分析、处理、检阅进行集成, 工作方式更加直观、高效, 安全责任落实也更加明晰。但以模型为载体的方式使整个流程的轻量化、协同性程度不高, 软件和硬件的制约使其使用范围的深度和广度也受到限制, 数据的处理方式偏于传统, 自动化程度低, 因此未来的发展可以从以下几点进行深入研究。

1) 在不影响信息附加、提取、分析的基础上加大对模型的轻量化处理。

2) 进一步研究BIM技术与安全管理体系的融合, 提升科学性及自主性。

3) 在不影响相关功能性的前提下, 将以模型为载体的工作方式转换为以协同平台为载体, 提高整个管理体系的协同化程度, 可减少软件与硬件的制约。

4) 目前此安全管理体系只在本工程进行了运用尝试, 要验证其实用性和适用性还需在多个项目中进行实践研究。

5) 将此安全管理体系模式进行延伸, 探索BIM技术在质量、进度、物料及成本管理方面的数据应用。