劉芳 彭來 鄧彭勇 陳鈺婷
摘要:文章以某特大橋施工項目為背景,采用BIM技術,對施工危險源進行信息化安全管理,通過建立組織架構,完善管理職責,全面分析人的因素、物的因素和環(huán)境因素,創(chuàng)建基于BIM技術的安全檢查表模式,借助移動終端設備,對施工危險源實施全過程信息化管理。工程實例應用表明,BIM技術的實施有利于橋梁施工危險源安全檢查,提升安全管理信息化水平,減少施工風險,能有效保障橋梁施工安全。
關鍵詞:BIM技術;橋梁施工;危險源;安全檢查表;信息化管理
中圖分類號:U447 A 0 004 4
0 引言
橋梁工程作為我國城市交通路網(wǎng)的重要基礎設施,其建設能夠有效改善人們的出行條件,極大地緩解交通壓力。隨著科學技術水平的不斷提升,新技術、新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn),橋梁的建設也將會朝著大跨度、高強度、新結構等方向發(fā)展[1],其施工技術日益復雜,施工難度不斷增加,也帶來了巨大的安全隱患。施工危險源是引發(fā)安全事故的根本原因[2],但統(tǒng)計歷年數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),施工安全事故頻繁發(fā)生,死亡人數(shù)久居不下,說明當下的技術手段未能對施工危險源實現(xiàn)有效管理。尋找新的技術手段,全面分析和管理施工危險源,保障施工現(xiàn)場安全、可靠,已成為橋梁施工安全管理的緊要問題。
BIM(Building Information Modeling建筑信息模型,簡稱BIM)技術依托計算機三維軟件,創(chuàng)建真實表達建筑物的數(shù)字化模型,通過豐富完整的信息數(shù)據(jù)、三維可視化和仿真模擬等特性實現(xiàn)對工程項目的整體把控,為項目決策提供技術支持[3-5]。時至今日,建筑、機電、地鐵、橋梁、管廊、道路等建設項目廣泛應用BIM技術[6-8],得到各參與方的一致好評,但在施工安全管理領域中應用較少。本文探討基于BIM技術的橋梁施工危險源安全檢查,創(chuàng)建基于BIM技術的安全檢查模式,利用手機、平板等移動設備,對施工危險源實施全過程管理,并結合工程實例應用其研究成果,檢驗其具有實用性和推廣價值,為同類工程信息化安全管理的實施提供參考與借鑒。
1 橋梁施工危險源概述
1.1 危險源
橋梁施工過程中的危險源種類繁多,其活躍區(qū)域分布在各個施工過程中,如擴大基礎施工、墩柱施工、吊裝工程等。《生產(chǎn)過程危險和有害因素分類與代碼》(GB/T13861-009)標準規(guī)范中規(guī)定將生產(chǎn)過程中的危險因素劃分為人的因素、物的因素、環(huán)境因素和管理因素[9]。除了加強組織建設,完善制度體系,避免因管理不善造成安全隱患外,還應分析人的不安全行為,研究物的不安全狀態(tài),考慮環(huán)境的不利因素,采取妥善的應對措施。其分析結果如表1、表2、表3所示。
1. 2展示類的危險源
由于BIM技術依托計算機三維軟件創(chuàng)建建筑信息模型,并不是所有的危險源都可以通過模型展示出來,如人的不安全行為,惡劣天氣環(huán)境下的施工情況等。能夠通過三維模型或者性能分析(包括力學性能)展示出來的危險源被稱為展示類危險源,通過添加安全參數(shù)信息,實施監(jiān)控,實時更新,及時采取應對措施,降低風險,保障施工安全(如表4所示)。非展示類的危險源可以通過加強管理措施,完善衛(wèi)生管理機制,配合安全教育、技術交底等方式實現(xiàn)安全監(jiān)管。[2]
1.3 安全檢查表法
安全檢查表法編制于項目開工初期,是對整個項目存在的安全隱患進行一系列排查,以清單的形式記錄各種安全隱患,并提出改進措施的一種方法[10]。
安全檢查表是目前安全管理過程中最有效的檢查工具之一。通過事先編制系統(tǒng)的、全面的、科學的、不遺漏任何可能導致安全事故發(fā)生的危險源清單,同時又通俗易懂,能使一線施工人員了解事件的主次之分,起到安全教育和指導作用,為安全預測和決策提供資料支撐[11-1]。但安全檢查表也存在一些缺點,如只能對已經(jīng)存在的對象作定性評價;只有與施工現(xiàn)場結合才能較為清晰,純粹的室內(nèi)技術交底不夠直觀清晰,難以理解;以文檔形式開展安全教育,不夠直觀,培訓效果不佳等。
1.4 基于BIM技術的安全檢查表模式
通過以上分析,結合BIM技術,提出基于BIM技術安全檢查表模式,采用Revit軟件建立BIM模型,利用添加項目參數(shù)命令,事先輸入安全檢查標準等信息,然后導入Navisworks軟件,瀏覽模型,凸顯安全檢查內(nèi)容,再利用AR等信息技術,借助手機、平板等移動終端設備,即可實現(xiàn)在現(xiàn)場對危險源實施安全檢查。通過鏈接文件功能,將安全檢查表等資料文件與模型鏈接,清楚、直觀地對照整改措施,落實整改方案,進一步提升施工安全管理信息化水平。
2 實施流程
2.1 組織構架
2.2實施流程
基于BIM技術安全檢查工作需要組建工作小組,落實分工細則,制定安全管理機制,避免因管理缺陷導致安全事故發(fā)生。工作小組職責分工如表5所示。
3 基于BIM技術的安全信息化管理
3.1 BIM安全監(jiān)管模型
盡管BIM模型包含項目的所有真實信息,但在具體開展各項工作時,大多數(shù)信息是用不到的,同時使用還會給操作帶來很多麻煩,如打開速度慢,工作效率低下等。為方便后續(xù)安全管理工作的實施,秉承“開展什么工作,保留什么信息”的原則,采用美國BIM模型深度標準LOD300標準,保留幾何尺寸、名稱、材質(zhì)、位置等基本信息,隨后通過項目參數(shù)命令添加安全檢查標準信息等必要安全信息,方便后期的安全檢查與應用,如圖、圖3所示,為腳手架、橋墩添加安全檢查標準信息。
3. BIM安全檢查
3..1 車輛、機械設備、危險物品
利用Revit軟件創(chuàng)建車輛、機械設備、危險物品模型,通過三維視圖清楚地表達車輛、機械設備以及危險物品的數(shù)量、位置等情況,再運用明細表功能實現(xiàn)統(tǒng)計功能,如圖4、圖5所示。
3.. BIM安全檢查
將Revit軟件創(chuàng)建的BIM模型信息導入Navisworks軟件中,通過“全局選項編輯器”設定“界面-快捷特性”,將“類別”改成“元素”,“特性”設置成“安全檢查”調(diào)出,當鼠標放在所需檢查構件上方,即可調(diào)出該構件安全檢查內(nèi)容,如圖6、圖7所示。還可以通過“鏈接”命令,實現(xiàn)模型與安全資料有效鏈接,有利于安全工作的整改,如圖8所示。
3..3 BIM技術交底
通過BIM的可視化、模擬性以及優(yōu)化性等特性,可以實現(xiàn)對項目的整體實施監(jiān)督與控制。傳統(tǒng)技術交底基于二維圖紙,抽象且不易理解,施工作業(yè)人員很難把握其中的構造細節(jié),而利用BIM技術的三維可視化特性,可以開展三維技術交底,直觀、清楚,有利于指導施工。通過Navisworks軟件的“animator”動畫功能制作動畫,以視頻動畫的形式展現(xiàn)某施工工藝流程,并通過AR技術結合虛擬與現(xiàn)實,生動形象,加深施工人員印象,杜絕違章操作,注意施工安全。于此同時,通過Navisworks軟件的“Clash Detective”碰撞檢查功能,協(xié)調(diào)各構件之間的沖突問題,生成檢查報告、提前進行設計變更,避免因構件碰撞沖突問題引發(fā)安全事故。
3.3 BIM安全教育與培訓
項目實施過程中應定期開展安全教育培訓,通過BIM模型讓施工人員了解危險區(qū)域,注意危險系數(shù)高的施工環(huán)節(jié),保持安全意識,提高警惕。通過BIM三維場布,優(yōu)化布局方案,合理設置功能分區(qū),有效利用有限空間,增加施工工作面,并杜絕材料違章堆積,占用消防通道等現(xiàn)象的發(fā)生;在危險區(qū)域張貼安全標識和警示標語,告知作業(yè)人員施工安全;在臨邊、洞口等邊緣地帶設置安全防護欄桿,定期檢查,確保安全防護構件連接牢靠穩(wěn)固;通過動畫模擬應急救援預案,讓施工人員在安全事故發(fā)生的第一時間懂得及時自救、逃生,避免發(fā)生二次傷害事故。
4 案例應用
4.1 工程概況
來賓馬灘紅水河特大橋為一座鋼管混凝土特大拱橋,是柳南高速公路路網(wǎng)中的控制性工程。橋身全長553 m,分左右幅橋,規(guī)劃為雙向八車道,整橋全寬達59. m,主體鋼結構約14 000多t,為橋面寬度、用鋼量全國之最。
該橋跨徑大、工程量大、施工困難,在施工過程采用“長線法全拱半拼”拱肋制作技術,“自密實無收縮混凝土+真空輔助灌注”等多項先進技術提升橋梁施工水平,但也存在極大的安全隱患。為此,該工程運用BIM技術全面模擬橋梁建造過程,對施工危險源實施全過程安全管理,具體應用如圖9所示。
4. 應用效果評價
以LOD300標準建立BIM模型,輸入安全檢查標準信息等安全信息,創(chuàng)建BIM安全監(jiān)管模型,導入到Navisworks軟件,實施基于BIM技術的橋梁施工危險源安全檢查,其應用效果評價可以概括為以下3點:
(1)BIM模型清晰、直觀、容易理解,信息全面且相互關聯(lián)。
()基于BIM技術安全檢查,有效開展信息化安全管理,對施工危險源實施全過程信息化管理,將模型文件與安全檢查資料有效鏈接,借助移動終端設備和AR技術,虛擬與現(xiàn)實共存,有利于指導整改方案。通過施工工藝的模擬,指導施工,避免施工人員胡亂施工,從而減少施工風險。
(3)基于BIM技術的安全培訓教育形象、生動,讓施工人員感覺身臨其境,印象深刻,提高其安全意識,時刻保持警惕。結合應急救援預案的模擬,提前培訓好應急措施,讓作業(yè)人員遇到突發(fā)事故時能臨危不亂,正確應對并有序離場,避免發(fā)生二次傷害。
]5 結語
本文以某特大橋為研究對象,利用BIM技術,對施工危險源實施全過程信息化管理,創(chuàng)建基于BIM技術的安全檢查表模式,有效開展BIM安全檢查,指導整改方案,三維技術交底、施工工藝模擬、應急救援預案模擬、安全教育與培訓等工作,清晰、直觀,便于施工人員理解,提高安全意識,重視施工安全,降低施工風險,進一步提升施工安全管理水平,促進橋梁施工安全管理的科學化、系統(tǒng)化和信息化。
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作者簡介:劉 芳(1975—),研究方向:建筑施工技術,虛擬仿真技術。
基金項目:廣西壯族自治區(qū)教育廳018年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“基于BIM技術工程施工安全管理信息化應用研究”(項目編號:018KY105)