(湖北工業(yè)大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430068)

隨著我國政府部門對BIM技術(shù)的推廣以及相關(guān)政策的完善，國內(nèi)的科研院所、企事業(yè)單位等BIM研究機構(gòu)對BIM技術(shù)進行了大量的研究與應(yīng)用，BIM技術(shù)在我國逐漸發(fā)展成熟，并開始在一些大型復(fù)雜的項目上進行應(yīng)用，比如北京水立方、上海世博會、廣州周大福金融中心、武漢綠地636等項目均運用了BIM技術(shù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)然不僅局限于這些大型的建筑項目，在水利水電工程中，BIM技術(shù)的應(yīng)用同樣也會大放異彩，本文著重分析了如何利用BIM技術(shù)來提升水利水電工程施工安全管理的水平與能力。

1 BIM技術(shù)概況

BIM技術(shù)于1975年首先在美國出現(xiàn)并被應(yīng)用于實踐，對當(dāng)時的美國傳統(tǒng)建筑行業(yè)造成了巨大的沖擊，不僅促使了美國建筑行業(yè)人員觀念的轉(zhuǎn)變，也推動了美國建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，在應(yīng)用的過程中，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。后來，BIM技術(shù)逐漸擴展到歐洲、日本、韓國等國家，這些發(fā)達國家紛紛對BIM進行了大量的研究和實際應(yīng)用，在工程建設(shè)中都取得了極佳的經(jīng)濟與社會效益。

1.1 BIM技術(shù)在我國的發(fā)展

我國于2004年開始研究BIM技術(shù)，是由于當(dāng)時美國Autodesk公司在我國推廣使用CAD產(chǎn)品，相比發(fā)達國家，我國BIM技術(shù)研究起步相對較晚；2004—2010年，相關(guān)研究與發(fā)展較慢，基本停留在概念了解與認識的階段；從2010年至今，BIM在我國的發(fā)展速度幾乎以指數(shù)的形式增長，尤其在2012年以后，BIM成為建筑行業(yè)的熱點[1]，國內(nèi)的相關(guān)研究成果被大量地應(yīng)用于工程實踐，對我國的建筑行業(yè)造成巨大的沖擊，人們逐漸開始轉(zhuǎn)變對BIM技術(shù)的認識。由于建筑行業(yè)不斷向信息化的趨勢發(fā)展，政府及相關(guān)職能部門在政策和相應(yīng)規(guī)范方面出臺了一系列條文，對BIM技術(shù)的推廣與應(yīng)用給予了肯定和支持。

1.2 BIM技術(shù)的本質(zhì)

BIM被稱為建筑行業(yè)的“第二次革命”，但它并不是指某一個特定的軟件，它是利用計算機信息技術(shù)并結(jié)合其他的以BIM技術(shù)為理念的信息化模型[2]。常見的建筑行業(yè)BIM設(shè)計軟件有美國Autodesk公司開發(fā)的Revit軟件、英國NAVISWORKS公司開發(fā)的NAVISWORKS軟件、荷蘭Act-3D公司發(fā)布的Lumion軟件、芬蘭Tekla公司開發(fā)的Tekla軟件等[3]。關(guān)于BIM技術(shù)的本質(zhì)可以理解為：它是一個完備的信息模型，采用三維建模技術(shù)將項目在全生命周期中的工程信息資源集成在一個模型中并以三維可視化的方式呈現(xiàn)出來，有利于工程各參與方信息資源共享。

2 水利水電工程施工安全管理現(xiàn)狀

2.1 水利水電工程施工特點

a.大多數(shù)的水利水電工程位于高山峽谷中，施工條件惡劣、環(huán)境狀況差，而且遠離城鄉(xiāng)，物資匱乏，這些因素導(dǎo)致其施工的難度大、成本高。

b.一般水利水電工程體量大，施工周期較長，技術(shù)復(fù)雜而且專業(yè)化要求高，有些危險性較大的工程施工問題，還需要編制專項施工方案并邀請專家論證。

c.規(guī)模較大的水利水電工程，在施工的過程中存在一些無法避免的施工安全問題，比如特級高處作業(yè)、爆破等危險性較大的作業(yè)項目。

2.2 水利水電施工安全管理存在的問題

a.安全意識不到位。管理人員與施工人員往往忽略很多施工過程中的細節(jié)問題，如堤壩底部出現(xiàn)的管涌、流沙、基坑滲水等問題，不及時向上級匯報與采取措施，將導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。

b.沒有健全的安全管理體制，安全教育工作缺乏。缺乏完善的安全管理體制，在施工過程中，很多作業(yè)人員會按照以往的經(jīng)驗與個人想法進行施工作業(yè)。此外，企業(yè)主要負責(zé)人往往忽視職工安全教育的問題，這樣就很難避免質(zhì)量問題的發(fā)生。

c.安全隱患排查工作不及時。通常情況下，大部分施工企業(yè)在施工過程中將主要精力放在施工的進度與費用上，而忽略了對施工安全隱患的排查工作，這往往導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生。

d.信息化溝通不流暢。水利水電工程往往參與方眾多，彼此之間可能屬于不同的單位，施工過程中，往往只在乎己方的施工進度、安全、質(zhì)量等問題，而不考慮是否影響相鄰或者后續(xù)施工人員的作業(yè)，這樣導(dǎo)致了各單位專業(yè)人員對很多復(fù)雜的關(guān)鍵節(jié)點任務(wù)管理難度大、溝通協(xié)調(diào)要求高、信息處理量大等問題的出現(xiàn)[4]。

3 BIM技術(shù)在水利水電施工安全管理中的應(yīng)用分析

3.1 BIM技術(shù)應(yīng)用的必要性

隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及國家對于水患問題的重視，很多大型的復(fù)雜的水利水電工程不斷涌現(xiàn)，其規(guī)模、數(shù)量、結(jié)構(gòu)不斷擴大。水利水電工程在施工過程中變化因素多、參與方眾多、信息溝通量大、整體要求性高，傳統(tǒng)的CAD技術(shù)很難應(yīng)對方案變更與突發(fā)情況，已經(jīng)不能滿足工程實際需求，急需一種新的技術(shù)來解決這些問題。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，對于上述問題帶來了新思路與新方法，其通過建立共用的信息模型，以可視化的形式展現(xiàn)工程實體樣貌，有助于各參與方隨時掌握水利工程的詳細進度、重難點施工部位以及易出現(xiàn)安全隱患的環(huán)節(jié)，能有效降低施工安全管理問題出現(xiàn)的概率，協(xié)調(diào)各方合作，減少安全事故的發(fā)生。

3.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用步驟

3.2.1 三維建模

BIM技術(shù)在運用的過程中，必須依靠專業(yè)的模型設(shè)計人員利用現(xiàn)有三維建模軟件(如Revit、Lumion、Tekla等)建立數(shù)據(jù)庫平臺，而設(shè)置該模型參數(shù)是其中最重要的一步，需要將水利水電工程參與各方的相關(guān)信息、施工整體布局、建筑布置及施工場地等信息錄入模型，并且各參與方要隨著工程的進行，不斷更新維護信息平臺上的信息，信息平臺也會給相關(guān)參與方提供接入數(shù)據(jù)庫平臺的端口，隨時掌握水利水電工程在施工過程中出現(xiàn)的工程變更、安全隱患部位等信息，以更加直觀的方法呈現(xiàn)地面變化、設(shè)計修改等效果，從而采取有效的應(yīng)對措施[5]。具體操作如下：

a.模型設(shè)計人員以擬建項目標(biāo)準(zhǔn)圖、設(shè)計資料、其他要求等為基礎(chǔ)資料，通過整理、分析來設(shè)置模型相關(guān)參數(shù)、關(guān)聯(lián)公式等，形成具體的操作流程。

b.根據(jù)所提供的構(gòu)件圖紙、操作流程圖和關(guān)聯(lián)公式等信息，模型設(shè)計人員以三維建模軟件為工具，利用計算機信息技術(shù)進行二次開發(fā)，形成對應(yīng)水利水電工程數(shù)據(jù)庫平臺的基礎(chǔ)[6]。

c.在上述數(shù)據(jù)庫平臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形地貌與工程擬達到的效果等，將工程各參與方的必要信息輸入模型平臺，利用模型軟件的三維操作，通過分析運算形成水利水電工程的立體模型。

3.2.2 動態(tài)模擬

在水利水電工程施工過程中，惡劣的自然環(huán)境條件嚴(yán)重威脅著項目的順利進行，如果不采取嚴(yán)謹?shù)膽?yīng)對措施，甚至存在發(fā)生安全事故的可能。BIM技術(shù)可通過已建立的模型進行動態(tài)的施工模擬，通過調(diào)整參數(shù)，提前掌握施工可能會遇到的安全問題，以及施工場地的情況，滿足實際建設(shè)需求，降低安全事故發(fā)生的可能性。

3.3 BIM技術(shù)的應(yīng)用效果

3.3.1 識別危險因素、劃分危險區(qū)域

在水利水電工程安全管理過程中，通過將GIS技術(shù)勘測的施工現(xiàn)場環(huán)境信息數(shù)據(jù)輸入到BIM數(shù)據(jù)庫平臺中，利用模型軟件的三維操作以可視化的方式呈現(xiàn)整個施工過程，很容易識別施工過程存在的危險因素，從而采取相應(yīng)的方案，這樣可大大降低安全隱患。

利用BIM平臺對各個施工區(qū)域進行合理的劃分，各個區(qū)域標(biāo)識不同的顏色，將危險系數(shù)高或影響比重大的區(qū)域重點標(biāo)出，可以直觀地辨別危險區(qū)域，提前掌握這些信息，提前對施工場地作出安排，比人工現(xiàn)場劃分區(qū)域工作效率以及精確度等高出很多，同時也可節(jié)約時間與成本。

3.3.2 提高管理水平

應(yīng)用BIM技術(shù)在建立水利水電工程模型的過程中，可匯總各參與方在設(shè)計、施工及運行階段的相關(guān)信息，通過模型的模擬操作對各個工序、作業(yè)區(qū)間進行規(guī)劃設(shè)計，合理分配施工過程中的資源配置，不僅能提高工作效率，還能有效提高水利水電工程管理水平。

3.3.3 BIM的三維碰撞檢查

在進行三維模型的設(shè)計過程中，如果出現(xiàn)水工金屬結(jié)構(gòu)安裝線路與發(fā)電機組、通風(fēng)照明等線路出現(xiàn)不統(tǒng)一的情況，將會對整個水利水電工程的施工成本和施工進度產(chǎn)生重要影響。而利用BIM技術(shù)可有效規(guī)避這一問題，在工程開工之前對設(shè)備、管線、工程建設(shè)等施工過程進行全面的碰撞檢查[7]，優(yōu)化工程設(shè)計目標(biāo)，降低錯誤的施工順序與施工方案，不僅可以促使工程的順利完成，而且能有效節(jié)約成本，加快施工進度。

4 結(jié) 語

綜上所述，BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用十分廣泛，將其應(yīng)用在水利水電工程安全施工管理中，通過建立參數(shù)化建筑模型，將水利水電工程各參與方聯(lián)系在一起，通過對整個建設(shè)工程與工程施工現(xiàn)場進行動態(tài)的三維模擬，不僅可以識別危險因素、劃分危險區(qū)域，而且可以提前發(fā)現(xiàn)施工過程中的安全隱患問題，從而提升水利水電工程施工安全管理水平，相信未來BIM技術(shù)在水利水電過程中的應(yīng)用將會大放異彩。