雷麗貞 鄧?yán)誓? 廖羚 周崢 蘇婷

摘要：為彌補(bǔ)傳統(tǒng)的建筑工程項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源管理模式存在的諸多缺陷，有效提高施工危險(xiǎn)源的安全管控水平，適應(yīng)當(dāng)前建筑工程項(xiàng)目安全施工發(fā)展的需求，將BIM技術(shù)運(yùn)用到施工危險(xiǎn)源管理中，輔助其進(jìn)行可視化管理，結(jié)合傳統(tǒng)施工危險(xiǎn)源管理模式的不足，以事故致因理論為依據(jù)簡要分析安全事故致因?yàn)榍疤幔岢鲆訠IM模型為載體進(jìn)行了模擬化分類識(shí)別危險(xiǎn)源和基于危險(xiǎn)源的虛擬安全教育的管理架構(gòu)，以增強(qiáng)項(xiàng)目的施工危險(xiǎn)源的管控水平，降低意外事故發(fā)生率，實(shí)踐表明：該管理方式有利于施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源管理，為相關(guān)研究提供參考，

關(guān)鍵詞：BIM;安全管理;危險(xiǎn)源識(shí)別;安全教育

中圖分類號(hào)：TU714DOI：10.16375/j.cnki，cn45-1395/t，2020.02.008

0引言

近年來我國建筑行業(yè)迅猛發(fā)展，規(guī)模龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑層出疊現(xiàn)，因此，我國被譽(yù)為“基建狂魔”，在創(chuàng)造各項(xiàng)建筑奇跡的同時(shí)，建筑安全管理迎來挑戰(zhàn)，據(jù)住建部對(duì)2018年施工安全事故的相關(guān)統(tǒng)計(jì)，全國發(fā)生施工安全事故達(dá)698起、死亡人數(shù)高達(dá)800人，相比于2017年同期事故發(fā)生數(shù)增加55起，死亡人數(shù)增加47人，施工安全事故的發(fā)生具有復(fù)雜多面的原因，但追本溯源，其發(fā)生的根源在于施工危險(xiǎn)源的管理不當(dāng)，因此，優(yōu)化施工危險(xiǎn)源安全管理是建設(shè)項(xiàng)目安全管理的重點(diǎn)對(duì)象之一，而傳統(tǒng)的項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理模式是基于二維圖紙平面，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境及項(xiàng)目安全管理經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，已難以滿足當(dāng)前建設(shè)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理需求，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)——BIM技術(shù)輔助施工危險(xiǎn)源管理是當(dāng)前的重要研究方向之一，為創(chuàng)新危險(xiǎn)源管理方式提供一個(gè)新的切入點(diǎn)。

BIM技術(shù)自產(chǎn)生以來得到了建設(shè)項(xiàng)目管理行業(yè)的廣泛關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于開展可視化施工模擬、施工信息化管理、大體積混凝土施工管控等項(xiàng)目的各項(xiàng)管理工作中，將BIM技術(shù)運(yùn)用于施工項(xiàng)目安全管理中研究是BIM技術(shù)應(yīng)用研究的重要應(yīng)用點(diǎn)，該應(yīng)用點(diǎn)中包含危險(xiǎn)源識(shí)別、安全計(jì)劃與優(yōu)化、安全規(guī)劃檢查、空間規(guī)劃、人員疏散、安全教育及培訓(xùn)等基于BIM的安全管理技術(shù)，其中危險(xiǎn)源識(shí)別與管控研究中，鄧?yán)誓莸韧ㄟ^二次開發(fā)建立基于Revit的施工危險(xiǎn)源安全管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)安全標(biāo)識(shí)、危險(xiǎn)物品等施工危險(xiǎn)源管理;侯宇等結(jié)合BIM與SCL技術(shù)集成進(jìn)行危險(xiǎn)源識(shí)別及評(píng)價(jià);潘劍峰等運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)建筑關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)危險(xiǎn)源識(shí)別及危險(xiǎn)區(qū)劃分，還有很多學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行大量的研究設(shè)計(jì)構(gòu)想，不斷地將新興信息技術(shù)引入實(shí)際建設(shè)管理中，其目的就是改善在施工階段危險(xiǎn)源信息交流不到位，安全生產(chǎn)不落實(shí)的現(xiàn)狀。

通過分析現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，以建設(shè)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理為研究課題，在簡要分析施工安全事故致因后，提出模擬化分類識(shí)別危險(xiǎn)源和基于危險(xiǎn)源的虛擬安全教育兩方面管理內(nèi)容的危險(xiǎn)源管理技術(shù)路線;并以廣西某高層住宅建設(shè)項(xiàng)目為例，分析該技術(shù)路線在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

1施工安全事故致因簡要分析

“軌跡交叉”事故致因理論認(rèn)為：當(dāng)物的不安全狀態(tài)與人的不安全行為在一定的空間和時(shí)間上接觸時(shí)就會(huì)導(dǎo)致工傷事故的發(fā)生，其模型框架如圖1所示，換言之，具體到施工現(xiàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)源和施工人員的各自不安全因素的存在并不會(huì)立即導(dǎo)致安全事故發(fā)生，而是需要其他不安全因素激發(fā)，例如：未采取防護(hù)措施的高層預(yù)留洞口，如果施工人員未采取安全措施（不安全行為），即激發(fā)，就會(huì)造成人員高處墜落事故，因此，施工危險(xiǎn)源管理應(yīng)從“物的不安全狀態(tài)”和“人的不安全行為”著手，即展開包含危險(xiǎn)源識(shí)別和基于與危險(xiǎn)源的安全教育兩方面的施工危險(xiǎn)源管理。

2施工危險(xiǎn)源管理技術(shù)路線

通過對(duì)施工安全事故致因簡要分析后可知：施工危險(xiǎn)源管理應(yīng)從危險(xiǎn)源的識(shí)別管理和施工人員安全教育管理著手，從而降低“物的不安全狀態(tài)”和“人的不安全狀態(tài)”接觸的概率，為彌補(bǔ)傳統(tǒng)施工危險(xiǎn)源管理的不足，可運(yùn)用BIM技術(shù)輔助管理，危險(xiǎn)源管理架構(gòu)如圖2所示。

BIM技術(shù)在項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理中，以BIM模型為載體，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)管理工作的實(shí)施，首先，將項(xiàng)目結(jié)構(gòu)模型、建筑模型、場(chǎng)布模型以士0標(biāo)高為基準(zhǔn)進(jìn)行整合;然后，對(duì)危險(xiǎn)源類型進(jìn)行劃分，并借助BIM技術(shù)強(qiáng)大的可視化和模擬性識(shí)別不同施工階段的危險(xiǎn)源，為施工危險(xiǎn)源管理奠定可靠基礎(chǔ);最后，借助VR技術(shù)展開危險(xiǎn)源事故VR體驗(yàn)、突發(fā)事故安全疏散模擬、危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全交底3個(gè)內(nèi)容的虛擬化安全教育;以增強(qiáng)施工危險(xiǎn)源安全管控水平，為項(xiàng)目的安全建設(shè)提供有力的保障，

2.1BIM模型創(chuàng)建

根據(jù)該項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)圖紙、建筑施工設(shè)計(jì)圖紙，結(jié)合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范，首先，運(yùn)用Revit創(chuàng)建項(xiàng)目所需的標(biāo)高軸網(wǎng)和平面視圖、族庫、構(gòu)件等;然后，進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)模型、建筑結(jié)構(gòu)模型以及施工場(chǎng)地布置的建立;最后，對(duì)多種結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行整合，形成項(xiàng)目的綜合模型。

2.2模擬化分類識(shí)別危險(xiǎn)源

危險(xiǎn)源的存在通常具有隱蔽性、不可預(yù)見性、變化多樣性和其造成的安全事故具有連鎖性的特點(diǎn)[10j.故要進(jìn)行模擬化分類識(shí)別危險(xiǎn)源，必須先對(duì)危險(xiǎn)源的存在形式進(jìn)行類型劃分，然后以危險(xiǎn)源類型為依據(jù)，采用Fuzor軟件進(jìn)行模擬化分類識(shí)別危險(xiǎn)源。

2.2.1危險(xiǎn)源類型劃分

以事故發(fā)生的部位和類別為依據(jù)，對(duì)危險(xiǎn)源類型進(jìn)行劃分，詳見表1.

2.2.2fuzor危險(xiǎn)源分類識(shí)別

Fuzor具有較強(qiáng)的虛擬功能，是針對(duì)Revit而開發(fā)的一款可提供真實(shí)VR場(chǎng)景的全能型VR插件，不僅具有關(guān)聯(lián)性和實(shí)時(shí)性，與Revit間可進(jìn)行雙向?qū)崟r(shí)同步數(shù)據(jù)，而且具有分析性和仿真性，可進(jìn)行4D虛擬建造、碰撞檢測(cè)、漫游和完整的動(dòng)畫創(chuàng)建功能，還具有互動(dòng)性，支持云端多人進(jìn)行協(xié)同工作交流和移動(dòng)端工作化采用Fuzor進(jìn)行危險(xiǎn)源分類識(shí)別流程如圖3所示。

Step1創(chuàng)建安全綜合信息模型：基于創(chuàng)建的Revit模型中建立含有危險(xiǎn)源綜信息的綜合模型，

Step2采集危險(xiǎn)源信息：通過Fuzor的仿真性創(chuàng)建具有真實(shí)性、互動(dòng)性的VR場(chǎng)景漫游進(jìn)行危險(xiǎn)源信息采集，并以劃分好的危險(xiǎn)源類型為依據(jù)對(duì)危險(xiǎn)源信息分類識(shí)別，這提高了危險(xiǎn)源信息集成。

Step3判斷危險(xiǎn)源是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)：以劃分好的危險(xiǎn)源類型和級(jí)別為依據(jù)，分析判斷危險(xiǎn)源是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)，若符合，則繼續(xù)采集下一個(gè)危險(xiǎn)源信息，否則將對(duì)危險(xiǎn)源信息進(jìn)行下一步處理。

Step 4管理者對(duì)不符合安全標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)源進(jìn)行批注，通過云端互動(dòng)與其他負(fù)責(zé)人進(jìn)行及時(shí)的匯報(bào)和交流，以便采取相應(yīng)的安全防控措施。

Step 5管理者根據(jù)己在Fuzor中發(fā)現(xiàn)的不符合安全標(biāo)準(zhǔn)的危險(xiǎn)源，直接在Fuzor中創(chuàng)建維護(hù)構(gòu)件，再同步到Revit模型中，以提高了危險(xiǎn)源信息管理的時(shí)效性和保留數(shù)據(jù)的完整性。

2.3基于危險(xiǎn)源的虛擬安全教育

針對(duì)傳統(tǒng)安全教育存在不直觀清晰、枯燥乏味等缺陷，可借助BIM技術(shù)可視化、模擬性等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)項(xiàng)目開展包含危險(xiǎn)源事故VR體驗(yàn)、突發(fā)事故安全疏散模擬和危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全及交底3個(gè)內(nèi)容的虛擬化安全教育，以增強(qiáng)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管控水平。

2.3.1危險(xiǎn)源事故VR體驗(yàn)

針對(duì)在主體施工階段施工人員存在危險(xiǎn)源辨識(shí)能力低，突發(fā)危險(xiǎn)處理能力低等安全問題，管理者根據(jù)項(xiàng)目的施工圖紙，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的施工環(huán)境和危險(xiǎn)源的存在條件、危險(xiǎn)源的類型特點(diǎn)，首先，采用BIM+VR技術(shù)模擬施工過程中因施工人員安全意識(shí)不足、操作不規(guī)范等因素誘發(fā)的高處墜落傷害、坍塌傷害、物體打擊傷害、機(jī)械傷害、觸電傷害、火災(zāi)傷害等，并具有可視化、真實(shí)性、交互性、多元信息深度融合的危險(xiǎn)源事故場(chǎng)景;然后，讓施工人員親身體驗(yàn)，進(jìn)入沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，切實(shí)體驗(yàn)因安全意識(shí)不足、操作不規(guī)范等因素誘發(fā)的危險(xiǎn)源事故帶來的嚴(yán)重后果，提高自身的危險(xiǎn)源辨識(shí)能力和突發(fā)危險(xiǎn)處理能力;最后，分析事故發(fā)生的具體原因、過程、后果和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)措施，讓施工人員吸取教訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)，提高的安全施工意識(shí)，預(yù)防同類或類似事故的再次發(fā)生。

2.3.2突發(fā)事故安全疏散模擬

建設(shè)項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員數(shù)量一般較多，且他們的突發(fā)事故安全疏散意識(shí)和能力較低，在突發(fā)意外事故時(shí)難以進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確地疏散的軟件，導(dǎo)致人員傷亡率增大，因此，突發(fā)緊急事故時(shí)如何進(jìn)行突發(fā)事故緊急安全疏散成為施工安全管理亟待解決的問題之一，Path-finder是一款用于模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散的軟件，通過模擬人員進(jìn)出和運(yùn)動(dòng)，利用圖形用戶界面三維可視化工具進(jìn)行模擬疏散設(shè)計(jì)，使得模擬疏散過程更直觀明了，疏散結(jié)果更清晰，運(yùn)用Pathfinder進(jìn)行安全消防安全疏散模擬，為管理者制定突發(fā)事故安全疏散預(yù)案提供參考和借鑒，使得施工人員更好的掌握緊急安全疏散的方式和路徑，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事故安全疏散管理優(yōu)化，其相應(yīng)流程見圖4。

Step1創(chuàng)建安全疏散模型，將建好的Revit模型轉(zhuǎn)換為DXF格式，導(dǎo)入Pathfinder軟件中，對(duì)模型中樓板、樓梯出口、安全出口等結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行識(shí)別，建立三維信息化疏散模型，Step 2進(jìn)行模擬參數(shù)設(shè)定，可結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和項(xiàng)目建筑平面設(shè)計(jì)圖情況，在考慮最不利情況和最高峰作業(yè)人員數(shù)量的前提下，進(jìn)行疏散模擬人數(shù)設(shè)定，同時(shí)根據(jù)相關(guān)規(guī)范設(shè)定人員疏散速度、身體寬度等參數(shù)，Step 3進(jìn)行模擬運(yùn)行分析和導(dǎo)出模擬分析報(bào)告，并根據(jù)式（1）計(jì)算出消防安全疏散時(shí)間，據(jù)現(xiàn)有研究，消防安全疏散時(shí)間的表達(dá)式為：

2.3.3危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全交底

BIM可視化施工安全交底摒棄了傳統(tǒng)方法的不足，針對(duì)不同的施工階段危險(xiǎn)源區(qū)域?qū)ζ溥M(jìn)行三維可視化安全交底：一是運(yùn)用NavisWorks等軟件將施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與三維模型進(jìn)行整合，對(duì)復(fù)雜節(jié)點(diǎn)進(jìn)行三維展示，并將其相應(yīng)的安全操作、應(yīng)注意的安全事項(xiàng)、具體的防范措施、相應(yīng)的急救措施等模擬成動(dòng)畫上傳至760云平臺(tái)，以便施工人員可以隨時(shí)通過手機(jī)AR掃碼獲取相關(guān)的安全交底內(nèi)容，加深作業(yè)人員相關(guān)的安全交底內(nèi)容印象;二是將各個(gè)階段、各個(gè)工序的危險(xiǎn)構(gòu)件、危險(xiǎn)區(qū)域等危險(xiǎn)源以亮色顯示，讓施工人員結(jié)合模型對(duì)危險(xiǎn)源區(qū)域施工情況進(jìn)行對(duì)比查看，提高安全交底的警惕性，以便及時(shí)整改各類安全隱患，提高危險(xiǎn)源管控水平。

3實(shí)際應(yīng)用分析

廣西某高層住宅建設(shè)項(xiàng)目總建筑面積為54166.61m²，其中地上建筑面積為16904.15m²，地下建筑面積為16904.15m²，該項(xiàng)目屬于高層建筑施工，存在預(yù)留洞口、電梯井口、平臺(tái)臨邊或陽臺(tái)臨邊、樓層臨邊等多種類型的施工危險(xiǎn)源;并且該項(xiàng)目的施工人員多數(shù)為農(nóng)民工，他們對(duì)施工危險(xiǎn)源的辨識(shí)能力、緊急事故安全疏散能力和危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全交底能力不足，給項(xiàng)目的施工安全管理帶來了不小的難度，故引入BIM技術(shù)輔助施工危險(xiǎn)源管理，開展危險(xiǎn)源識(shí)別和危險(xiǎn)源安全教育兩方面管理工作。

根據(jù)項(xiàng)目的相關(guān)圖紙進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)模型、建筑結(jié)構(gòu)模型和圍護(hù)結(jié)構(gòu)模型以及施工場(chǎng)地布置的建立，并對(duì)多種結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行整合，形成項(xiàng)目的整體模型（見圖5），再通過Fuzor軟件進(jìn)行危險(xiǎn)源識(shí)別（見圖6），危險(xiǎn)源防護(hù)查看及對(duì)比（見圖7、圖8），項(xiàng)目管理人員可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)的危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)，結(jié)合項(xiàng)目進(jìn)度要求，做好相關(guān)安全預(yù)案，與各類危險(xiǎn)源關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)。

在項(xiàng)目綜合BIM模型基礎(chǔ)上，展開危險(xiǎn)源事故VR體驗(yàn)、突發(fā)事故安全疏散模擬和危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全及交底3個(gè)內(nèi)容的虛擬化安全教育：一是采用BIM+VR技術(shù)模擬高處墜落傷害、坍塌傷害、物體打擊傷害、機(jī)械傷害等危險(xiǎn)源事故場(chǎng)景（見圖9、圖10），讓工人切身體驗(yàn)學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)安全施工意識(shí);二是采用Pathfinder軟件進(jìn)行緊急事故安全疏散模擬（見圖11、圖12），為管理人員制定緊急疏散預(yù)案提供參考和增強(qiáng)工人的緊急疏散知識(shí);三是采用BIM+VR技術(shù)模擬危險(xiǎn)源區(qū)域施工安全交底內(nèi)容，提高工人施工安全交底知識(shí)水平。

4結(jié)論

綜上所述，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源進(jìn)行安全管理，可有效提高危險(xiǎn)源安全管控水平，實(shí)現(xiàn)危險(xiǎn)源安全管理優(yōu)化，其具有以下突破性的優(yōu)點(diǎn)：

1）采用基于BIM的Fuzor進(jìn)行模擬化識(shí)別危險(xiǎn)源，可建立三維可視化的危險(xiǎn)源識(shí)別機(jī)制，其顯著的功能特性不僅提高了有關(guān)危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)和信息傳遞的完整性，還能高效識(shí)別危險(xiǎn)源信息，從而有效預(yù)降低各類傷亡事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，強(qiáng)化危險(xiǎn)源識(shí)別管理水平，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理優(yōu)化，

2）采用基于BIM技術(shù)展開虛擬化安全教育，通過建立危險(xiǎn)事故VR體驗(yàn)，可提高施工人員的危險(xiǎn)源辨識(shí)能力;通過模擬突發(fā)事故人員安全疏散，可讓施工人員了解安全疏散的方式及路徑;通過進(jìn)行危險(xiǎn)源區(qū)域施工三維安全交底，可使施工人員更好地掌握安全交底的內(nèi)容，從而有效地提高危險(xiǎn)源管控水平，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工危險(xiǎn)源安全管理優(yōu)化。