羅人蜜

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002）

0 引言

我國(guó)城市建設(shè)范圍正在不斷擴(kuò)大，隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)張，城市用地緊張，土地資源不足的現(xiàn)狀日益顯著。首先是農(nóng)村人口向城市地區(qū)的大規(guī)模轉(zhuǎn)移帶來(lái)了城市空間需求的急速上升；其次是城市規(guī)劃內(nèi)容不斷豐富，用地種類繁多帶來(lái)的城市用地緊張[1]。高層建筑具有空間集約化運(yùn)用的優(yōu)勢(shì)，是城市建設(shè)的優(yōu)選用地規(guī)劃策略。同時(shí)高層建筑的施工過(guò)程中存在較多問(wèn)題，諸如安全系數(shù)、高空耗材、施工難度等，這些問(wèn)題都是阻礙高層建筑進(jìn)一步推廣、提效的關(guān)鍵因素。應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠?qū)㈩A(yù)期計(jì)劃的方案策略與實(shí)際監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果相結(jié)合，預(yù)警可能發(fā)生的危險(xiǎn)和隱患，從而做到有效的危險(xiǎn)排查，提高工程實(shí)施的安全系數(shù)。

1 高層建筑工程安全隱患

高層建筑的施工過(guò)程較為復(fù)雜，程序較多，因此施工過(guò)程中存在的安全隱患較多，加大了施工難度。主要危險(xiǎn)因素有以下幾種：

（1）高空物體墜落。高層建筑的施工建設(shè)有一半工作都是通過(guò)高空作業(yè)來(lái)完成的，因此高空物體墜落帶來(lái)的安全隱患系數(shù)較高。高空作業(yè)的危險(xiǎn)性加上施工隊(duì)伍工人的流動(dòng)性，這就造成了一個(gè)危險(xiǎn)頻發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境[2]。在物理原理作用下，高層重物掉落會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的傷亡事件風(fēng)險(xiǎn)，如果沒(méi)有相應(yīng)的防護(hù)措施，高空墜物隱患帶來(lái)的是不可逆的人身傷害。對(duì)高層建筑工程作業(yè)來(lái)說(shuō)，高處的作業(yè)量大，工作物料較多，工地本身就屬于密集型事故多發(fā)地，排除高空墜物隱患就顯得尤為重要。高空作業(yè)造成的危險(xiǎn)會(huì)導(dǎo)致較為嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失等，而且此類危險(xiǎn)事件發(fā)生的頻次較高，合理規(guī)避此類風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于高層建筑工程來(lái)說(shuō)十分重要。

（2）局部塌方事故。和一般高度的建筑物相比，高層建筑的架空、層高、負(fù)重三方面特征為其施工過(guò)程帶來(lái)了難度和危險(xiǎn)系數(shù)。施工所需的人工、物料都給工作帶來(lái)了較大的重量負(fù)荷，因此局部塌陷的危險(xiǎn)事故更容易發(fā)生。施工作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生坍塌事件不僅會(huì)造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失還會(huì)延誤工程進(jìn)度，影響城市建設(shè)的整體規(guī)劃。大部分的高層建筑都需要高架板材支撐，腳手架、模版等施工設(shè)備也會(huì)導(dǎo)致部分施工意外事故，施工設(shè)備坍塌誤傷工人的意外事件每年都會(huì)發(fā)生。為避免人身和財(cái)產(chǎn)安全損失，合理規(guī)避工地坍塌事件是對(duì)施工工人生命的尊重也是對(duì)社會(huì)責(zé)任的合理?yè)?dān)當(dāng)。因此合理解決工地局部坍塌性事件的發(fā)生能夠減少高層建筑工作的安全隱患。為工人施工提供一個(gè)安全良好的作業(yè)環(huán)境，加快施工進(jìn)度和效率，增強(qiáng)高層建筑施工建設(shè)的質(zhì)量和水平。

（3）重物碰撞打擊威脅。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，重物碰撞造成的人員傷亡率也比較高，還會(huì)造成施工設(shè)備的磨損、破壞及修復(fù)問(wèn)題。工地施工建設(shè)過(guò)程中會(huì)有眾多機(jī)械設(shè)備及作業(yè)物料，體積和重量都比較大，是工程實(shí)施過(guò)程中的安全隱患。高層建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)是重物密集，且有升降動(dòng)作。因?yàn)槭┕す?jié)奏較為緊張，工人數(shù)量多導(dǎo)致人員密集，流通空間也有限，容易造成重物對(duì)工作人員的誤傷。合理有序的施工環(huán)境才能保障施工作業(yè)的高效實(shí)施，如何高效處理繁雜重物之間的碰撞以及意外打擊事件，是平臺(tái)安保工作人員需要特別關(guān)注的細(xì)節(jié)問(wèn)題。此類事件的發(fā)生頻率穩(wěn)居意外事故前三，因此處理好工人在交叉作業(yè)時(shí)的意外碰撞等偶然事件能夠有效保證工作人員的人身和財(cái)產(chǎn)安全。

（4）機(jī)械碰撞傷亡。缺乏安全裝置的工作環(huán)境會(huì)導(dǎo)致安全隱患的產(chǎn)生。為了避免機(jī)械碰撞帶來(lái)的傷亡，需要對(duì)施工機(jī)械進(jìn)行專業(yè)化的安全管理工作。首先要對(duì)機(jī)械故障采取及時(shí)有效的修繕工作，減少傷害行為的擴(kuò)大，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)屬性識(shí)別采取對(duì)應(yīng)的改進(jìn)策略。另外對(duì)于有先天缺陷的機(jī)械要進(jìn)行及時(shí)的檢查和維修，確定出現(xiàn)問(wèn)題的環(huán)節(jié)，如采買(mǎi)失誤、使用磨損等。因此定期檢修流程必不可少。

2 高層建筑施工危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)及預(yù)警系統(tǒng)

2.1 高層建筑施工危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)

為加強(qiáng)高層建筑施工的安全系數(shù)，明確危險(xiǎn)標(biāo)識(shí)并建立完善的預(yù)警系統(tǒng)是安防工作的重要內(nèi)容。BIM 技術(shù)應(yīng)用于高層建筑施工的優(yōu)勢(shì)就在于可視預(yù)警的實(shí)現(xiàn)，綜合腳手架、高架板材以及塔吊設(shè)備的位置匹配優(yōu)勢(shì)，借助傳感技術(shù)搭建可視預(yù)警系統(tǒng)。（1）通過(guò)寬帶技術(shù)的延伸方式：UWB 超寬帶，打造實(shí)時(shí)傳輸通道實(shí)現(xiàn)報(bào)警器的敏感感應(yīng)預(yù)警。當(dāng)有人員在危險(xiǎn)地帶徘徊時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)感性并發(fā)出預(yù)警信號(hào)提醒相關(guān)人員遠(yuǎn)離危險(xiǎn)地帶，防止高空墜落事故發(fā)生。（2）為了避免工人被重物砸傷，運(yùn)用UWB 技術(shù)將塔吊和高架板材的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)測(cè)降低坍塌事故對(duì)工作人員帶來(lái)傷害的幾率。（3）通過(guò)UWB 技術(shù)改進(jìn)環(huán)境安全系數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，給施工設(shè)備安裝較為完備的傳感器，由此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)工作環(huán)境，降低重物雜亂導(dǎo)致的碰撞砸傷事件。

2.2 高層建筑施工預(yù)警系統(tǒng)

隨著新興技術(shù)的發(fā)展，高層建筑施工技術(shù)也受到了專業(yè)領(lǐng)域的影響。預(yù)警系統(tǒng)和預(yù)警技術(shù)的改善促進(jìn)了高層建筑施工環(huán)境的極大改善。新興技術(shù)應(yīng)用于高層建筑領(lǐng)域，不僅為其安全保障帶來(lái)了可靠性來(lái)源，而且對(duì)于施工準(zhǔn)確性來(lái)說(shuō)有性能方面的全面提升效果。目前我國(guó)高層建筑施工預(yù)警系統(tǒng)也十分注重器具的使用和安全防護(hù)理念的更新。安全管理方法已經(jīng)區(qū)別于傳統(tǒng)的控制缺失模式，充分做到全面實(shí)時(shí)監(jiān)控人的行為和物的狀態(tài)。技術(shù)之間的融合也極大程度地提高了施工管理水平。高層建筑施工的預(yù)警系統(tǒng)強(qiáng)化管理是建筑行業(yè)發(fā)展的必然要求，也是安防預(yù)警系統(tǒng)發(fā)展的應(yīng)用路徑。

2.3 安防預(yù)警系統(tǒng)之于高層建筑施工的可供性

通過(guò)一般的STAMP 模型的基礎(chǔ)建模數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，施工環(huán)節(jié)的控制器是施工項(xiàng)目管理人員的主要操縱環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)變量數(shù)據(jù)的檢測(cè)達(dá)成傳感器的高效運(yùn)行。傳統(tǒng)的管理方式存在時(shí)間、工作飽和等漏洞，不能對(duì)重大安全事故做出及時(shí)的預(yù)警和決策反應(yīng)。為了提高施工安全可靠性，采用相應(yīng)的安防預(yù)警系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)偶然事件并依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)類型做出抗風(fēng)險(xiǎn)策略。針對(duì)傳統(tǒng)的效率低、可靠性差的施工控制手段，同時(shí)會(huì)帶來(lái)信息滯后的安全管理漏洞。及時(shí)流動(dòng)安全信息，保證檢測(cè)技術(shù)和可視化技術(shù)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)能夠優(yōu)化整個(gè)施工流程。通過(guò)高層建筑施工意外事故數(shù)量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，高空墜落、物體打擊、坍塌、機(jī)械傷害等類型造成的安全事故不在少數(shù)，通過(guò)安防預(yù)警系統(tǒng)對(duì)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行規(guī)避勢(shì)在必行。

3 BIM 預(yù)警系統(tǒng)的工作原理

3.1 BIM 預(yù)警系統(tǒng)

BIM 技術(shù)應(yīng)用于高層建筑施工領(lǐng)域的起點(diǎn)是模型式應(yīng)用，通過(guò)仿真性搭建實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)預(yù)警危險(xiǎn)事故的發(fā)生。為應(yīng)對(duì)各類施工安全威脅，足夠真實(shí)的模擬檢測(cè)和準(zhǔn)確的預(yù)警系統(tǒng)需要相關(guān)設(shè)備和軟件的搭配組建。通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)檢測(cè)，技術(shù)人員將這些準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)按順序傳輸至預(yù)警系統(tǒng)模型計(jì)算和相關(guān)性分析。下一步則是根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果搭建BIM 模型，為施工提供各類建模基礎(chǔ)。BIM 信息模型的成功案例包括眉山春熙廣場(chǎng)、伊泰·天驕工程、成都綠地中心東村4 號(hào)地塊、德陽(yáng)恒合工業(yè)云等。通過(guò)合理考量的施工模型，在搭建和施工過(guò)程中都會(huì)得到全面的安全保障和預(yù)警提醒。

3.2 BIM 系統(tǒng)的工作內(nèi)容

高層建筑的施工內(nèi)容具有階段性，因此相關(guān)的安全預(yù)警工作也要根據(jù)工程進(jìn)度實(shí)時(shí)調(diào)整和更新。就BIM 的具體工作內(nèi)容來(lái)說(shuō)，首先是建筑模型的落地，根據(jù)工程的實(shí)況建立相應(yīng)的建筑模型并依據(jù)模型掌握危險(xiǎn)點(diǎn)的分布，達(dá)到有效的警示作用。另外還要檢測(cè)感應(yīng)設(shè)備的敏感度，進(jìn)行不同種類的敏感度實(shí)驗(yàn)。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集也影響著設(shè)備感應(yīng)檢測(cè)的靈敏度，因此要將預(yù)設(shè)的設(shè)備參數(shù)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相校對(duì)保證預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

3.3 BIM 系統(tǒng)操作流程

BIM 技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是21 世紀(jì)對(duì)建筑行業(yè)影響比較大的一項(xiàng)新興技術(shù)，BIM 技術(shù)本身具有可視化、碰撞檢查、虛擬施工的特點(diǎn)，能夠高效溝通各個(gè)部門(mén)之間的問(wèn)題解決能力，滿足可視化安全性能監(jiān)察要求。通過(guò)BIM 虛擬施工技術(shù)構(gòu)建多維立體的數(shù)字化安全管理系統(tǒng)，分析施工關(guān)鍵的細(xì)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié)，運(yùn)用規(guī)則化檢查方法規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)行高效的質(zhì)量檢查。BIM 的工作流程能夠有效減輕風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合IPASS 系統(tǒng)統(tǒng)籌安排施工活動(dòng)和施工現(xiàn)場(chǎng)的安全計(jì)劃，不僅能夠提前預(yù)防，還能實(shí)現(xiàn)流程完善功能，及時(shí)對(duì)危險(xiǎn)情況進(jìn)行把控。合理布置施工現(xiàn)場(chǎng)降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)，合理控制施工不同階段的危險(xiǎn)系數(shù)。

4 BIM 系統(tǒng)應(yīng)用案例

通過(guò)案例解讀來(lái)進(jìn)一步更新系統(tǒng)、完善檢測(cè)設(shè)備，有助于更加精準(zhǔn)地預(yù)警安全問(wèn)題和隱患，避免造成更加嚴(yán)重的損失。每一種新型技術(shù)的廣泛推廣都要先經(jīng)過(guò)局部案例的檢驗(yàn)和階段性考核，經(jīng)過(guò)改良和完善的經(jīng)驗(yàn)性模型才具備大范圍推廣的條件。某地區(qū)試運(yùn)營(yíng)BIM 技術(shù)模型的狀況如下：使用UWB 寬帶技術(shù)搭載的檢測(cè)系統(tǒng)半年時(shí)間，并隨時(shí)根據(jù)工程進(jìn)度調(diào)整傳感器等感應(yīng)設(shè)備及零件，預(yù)警次數(shù)逐漸減少[3]，有效降低了安全隱患事件發(fā)生的頻率。通過(guò)實(shí)操過(guò)程中的數(shù)據(jù)印證，BIM 技術(shù)確實(shí)能夠?yàn)楦邔咏ㄖ陌脖９ぷ鲙?lái)實(shí)質(zhì)性影響。

5 BIM 系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)化分析

BIM 系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)化仍待改進(jìn)，虛擬施工技術(shù)的加持給高層施工技術(shù)帶來(lái)了很多有益的改良，同時(shí)要求相關(guān)配套技術(shù)的跟進(jìn)完善，以及相關(guān)設(shè)施的高效化改進(jìn)。BIM 技術(shù)的核心要求就是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)信息采集和數(shù)據(jù)處理功能形成分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，因此細(xì)節(jié)的敏感性和精確性關(guān)系到BIM 技術(shù)通信能力和無(wú)線傳輸能力的拓展。

另外短距離的低消耗傳輸功能是BIM 系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中優(yōu)化的重點(diǎn)，傳感器鏈接的距離一般保持在100m 左右，休眠消耗和工作消耗的數(shù)據(jù)規(guī)劃需要得到基層節(jié)點(diǎn)的功率優(yōu)化，保持傳感器低能消耗的持續(xù)性能要求。

短距離的無(wú)線傳輸也是BIM 技術(shù)需要優(yōu)化的關(guān)鍵點(diǎn)。傳感器的每一次跳動(dòng)和反應(yīng)都聯(lián)通了較小的電流工作系數(shù)，靈活的組織形式能夠穩(wěn)定跳脫系數(shù)，保證傳感節(jié)點(diǎn)工作的穩(wěn)定性。通過(guò)傳感節(jié)點(diǎn)的加入或者撤退，多跳網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生自適應(yīng)性改變，實(shí)時(shí)更新傳感器節(jié)點(diǎn)的工作速度和節(jié)奏[4-5]。以此保證BIM 系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和高效性，避免個(gè)別節(jié)點(diǎn)失效或者脫節(jié)的可能性，促進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑的施工建設(shè)不同于普通建筑工程，其風(fēng)險(xiǎn)性更高，設(shè)備操作更加復(fù)雜，因此對(duì)安全設(shè)備的管理和檢測(cè)要更加具有嚴(yán)密性和科學(xué)性[5]。BIM 技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)化了高層建筑施工團(tuán)隊(duì)的效率和安全系數(shù)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)工程安全檢測(cè)的可視化和動(dòng)態(tài)化的效果。運(yùn)用新型科技技術(shù)為不同的施工作業(yè)提供定制化的危險(xiǎn)事故預(yù)防模型已經(jīng)成為當(dāng)代建筑施工團(tuán)隊(duì)的必備技能，為保證施工團(tuán)隊(duì)人員的人身安全和工程隊(duì)伍的財(cái)產(chǎn)安全，高效甄別施工作業(yè)過(guò)程中的安全隱患，排除風(fēng)險(xiǎn)事故是各個(gè)工程隊(duì)伍的首要工作。了解、掌握并合理運(yùn)用BIM 技術(shù)識(shí)別安全管理風(fēng)險(xiǎn)并做出高效預(yù)警是我國(guó)未來(lái)建筑工地安防系統(tǒng)的常態(tài)化發(fā)展方向。