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        BIM技術在高速公路跨線橋施工安全管理中的應用研究

        2021-03-22 13:19:06李亮韓曉虎
        運輸經(jīng)理世界 2021年4期
        關鍵詞:工程信息模型

        李亮、韓曉虎

        (中國水利水電第三工程局有限公司,陜西 西安710024)

        1 BIM安全管理總體架構

        1.1 安全管理系統(tǒng)定位

        目前BIM安全管理系統(tǒng)主要是針對項目建設和工程制造。BIM技術構建的高速公路跨線橋工程安全管理體系主要包括報告中心、進度管理、工程監(jiān)督、施工日志等。利用BIM技術,可有效提高高速公路跨線橋項目建設中的信息化與安全管理水平[1]。

        1.2 安全系統(tǒng)的總體架構

        一般來說,公路跨線橋項目對安全管理體系有著高度的需求,在合理應用BIM技術的基礎上,形成了相應的施工安全管理制度,為BIM技術的應用提供有效支持。BIM體系框架主要由以下兩個部分所構成:BIM系統(tǒng)以及信息安全的綜合系統(tǒng),其中BIM系統(tǒng)分為C/S、B/S兩部分。通過使用網(wǎng)絡瀏覽器,用戶可以對所整合的安全數(shù)據(jù)進行實時處理與傳輸,以實現(xiàn)信息共享。

        1.3 BIM建筑安全管理應用系統(tǒng)

        在BIM安全管理應用體系中,所構建的三維模型能夠充分反映工程的各項數(shù)據(jù)信息,包括工程幾何特征信息、物理特征信息等。在此基礎上,能夠?qū)⒔_^程中的各模組之間的對應關系準確反映出來。BIM建筑安全管理應用系統(tǒng)可以有效地將三維模型與工程進度需求進行結合,針對工程的特點,構建出具有4D效應的工程施工三維模型。對于開發(fā)BIM信息集成安全管理系統(tǒng),可構建通用型BIM數(shù)據(jù)庫,以實現(xiàn)BIM工程數(shù)據(jù)的共享、采集、提取等,將施工過程中監(jiān)測到的過程量進行統(tǒng)一存儲,統(tǒng)一管理。BIM數(shù)據(jù)庫具有對應的非結構化、結構化文檔存儲能力,為后續(xù)數(shù)據(jù)的提取與應用提供了很大的方便[2]。

        同時,通過應用BIM技術安全信息系統(tǒng)綜合管理,在對公路跨線橋的施工安全管理流程中,能對各職能部門的質(zhì)量管理進行監(jiān)督,實時收集施工中的技術安全數(shù)據(jù)信息;并且該體系還可為安全施工作業(yè)提供更高效的模型管理和質(zhì)量管理等功能。另外,通過使用BIM建模技術,其與系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)相互之間具有良好的聯(lián)系效果,從而能夠進行項目安全連接和監(jiān)控管理等目標。例如,BIM建模技術在實現(xiàn)安全管控同時,也對實現(xiàn)風險管控有著很重要的促進作用,在高速跨線橋建造過程中,如果構件之間發(fā)生了安全風險事故,信息系統(tǒng)就能正確指出沖突點,進而提高了跨線橋的施工管控質(zhì)量。

        1.4 資料傳送和數(shù)據(jù)安全

        在工程項目信息傳輸與共享時,BIM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可以按照各方對于各信息模塊的需求,對BIM數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的信息系統(tǒng)實施適當?shù)姆纸M管理,并給各信息系統(tǒng)模塊提供適當?shù)姆諜嘞蕖?/p>

        2 BIM安全信息綜合管理系統(tǒng)

        2.1 實時安全管理

        通過建立BIM安全信息集成管理系統(tǒng),可達成對施工過程中數(shù)據(jù)的采集、跟蹤與存儲,并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理的目的。對于BIM技術的運用以及模型的更新應按照項目的實際進度,并結合高速公路跨線橋施工的實際情況,有效地貫穿于施工材料、成本、工期等各個重要節(jié)點。在高速公路跨線橋施工過程中,使用BIM系統(tǒng)對項目的過程量數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控、實時查詢、實時分析,以確保工程萬無一失。另外,BIM系統(tǒng)可導出分析、統(tǒng)計結果,便于工程人員進行工程分析,對于施工方而言,對日后的其他項目也是有利的,可作為企業(yè)的過程資產(chǎn)與數(shù)據(jù)沉淀[3]。

        2.2 功能安全管理

        使用BIM管理系統(tǒng),可以為各功能單元人員提供與施工安全相關的各項資訊。BIM管理系統(tǒng)還能夠提取一些關于質(zhì)量管控、模型管理、時間管理等方面的重要內(nèi)容,以及BIM模塊中的每一項關鍵數(shù)據(jù),可以相互聯(lián)系地進行管理。

        2.2.1 BIM模式下的信息安全管理

        BIM模型可以轉化為XML文件的格式,然后利用網(wǎng)絡向系統(tǒng)傳輸信息。BIM模式中的相關組織架構、三維現(xiàn)實等的分類,可根據(jù)建設節(jié)點、工程性質(zhì),科學地劃分出模型構件、三維實景等,并將BIM模型構件劃分為三類。根據(jù)施工情況,工程管理人員還可以把工程進度、材料等信息注入BIM模塊中,從而使各個模塊構件之間可以互相聯(lián)系,形成BIM模型。開展系統(tǒng)管理時,首先要科學合理地對施工信息加以劃分,然后針對構件施工的特殊性,對構件的屬性進行相應的劃分。

        2.2.2 BIM系統(tǒng)進度及施工安全管理

        工程進度管理系統(tǒng)的建立,可實現(xiàn)BIM模型和工藝信息的整合與統(tǒng)一管理。結合系統(tǒng)的權限管理,用戶可通過WEB瀏覽器客戶端實現(xiàn)對工程各部件的實時數(shù)據(jù)檢索。也可對項目施工過程中的各個環(huán)節(jié)進行監(jiān)控,包括施工進度、項目參與方等情況,及時了解項目存在的安全隱患,提前準備應對預案措施,保障隱患能夠被及時處理與解決,確保工程的整體安全性。

        2.2.3 質(zhì)量安全管理

        利用BIM模型,可以有效地控制檢驗項目的質(zhì)量,從而有效地確保項目的安全運行。質(zhì)檢單是由工程質(zhì)量檢查內(nèi)容及各相關部件運行狀況組成,可對各類質(zhì)檢單進行科學反饋,確保工程安全管理。

        圖3是液力緩速器制動特性曲線,由圖3可見,當液力緩速器在轉速大于1 000 r/min 時,制動力矩基本保持穩(wěn)定,但在轉速小于1 000 r/min 時,制動力矩急劇下降,這種特性表明液力緩速器在高速時制動力矩大,因而特別適合高速運輸車輛,但在低速時,能夠提供的制動力矩比較小[4]。

        2.2.4 工程沖突管理

        有關調(diào)研和研究發(fā)現(xiàn),碰撞沖突檢測在高速公路跨線橋工程施工安全管理中具有重要意義。沖突管理主要是檢測工程施工中各個構件間的沖突,并發(fā)現(xiàn)存在的問題,這樣可以有效地利用BIM技術來對沖突進行科學分析。當各部件之間存在碰撞沖突問題時,BIM軟件可以顯示問題所在的位置,并對形成沖撞的建筑物施工節(jié)點,由BIM軟件系統(tǒng)生成一個沖突報表,并提示與該建筑構件形成撞擊沖突。這樣一來,相關技術人員就能夠在完成特定的建筑結構修改時實現(xiàn)可視化觀察。將BIM技術應用于高速公路跨線橋施工中,可以切實提高工程安全管理的質(zhì)量水平,確保工程的有效實施。

        2.2.5 提供安保決策

        BIM軟件能對工程效率、施工周期、施工記錄等進行科學分析,及時地收集工程施工過程中的信息數(shù)據(jù),并對BIM系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)進行相應的分析與處理,通過安全閾值的設定,為工程決策者提供更快速、安全的決策支持,以保證工程的安全、穩(wěn)定進行。

        2.3 建筑安全管理的主要職責

        公路跨線橋施工安全管理時,應遵循工程安全管理的有關程序,各項目參與者應明確各自的責任,按照權限、任務,完成有關安全管理工作。

        2.3.1 履行安保主體責任

        2.3.2 履行參與者的安保責任

        在高速公路跨線橋施工過程中,應按照施工主體方的相關規(guī)定與規(guī)范,允許項目的相關參與者通過外網(wǎng)進入到BIM系統(tǒng)中,以便及時地匯報工程的實時情況,并且做到可以隨時查詢到工程建設安全信息,為工程建設安全管理起到有效的輔助作用。

        2.3.3 優(yōu)化結構

        公路跨線橋工程施工中,當施工管理人員出現(xiàn)重大工程問題時,應當對BIM模式做出針對性的調(diào)整,對調(diào)整的可能性做出合理的分析,以便更有效地保障工程建設中資源配置和安全管理等工作,以達到優(yōu)化項目、提高項目安全性。

        2.3.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及快速分析

        利用BIM模型進行高速公路跨線橋的施工,可以為工程統(tǒng)計和分析工作提供極大的方便,通過統(tǒng)計與分析,合理判斷工程的實時情況。另外,還要確保工程統(tǒng)計分析工作的準確性、合理性。因此,在公路跨線橋施工過程中,如何合理使用BIM模型成為關鍵,這樣可以節(jié)約大量的成本,同時可提高工作效率,降低工程工期延誤風險,有效地避免了因人為因素導致的統(tǒng)計偏差,保證了工程施工安全。

        2.3.5 防止施工時出現(xiàn)高空墜物危險

        公路跨線橋施工的過程當中,在高空作業(yè)環(huán)境下極易出現(xiàn)高空墜物。所以,利用BIM系統(tǒng)制作工程施工的數(shù)字化模板,能夠更加科學地、合理地分析各種類型跨線橋施工中的結構空間物理量,做好具有針對性的安全防范措施及風險預案,對于可能發(fā)生風險的情況,給出安全提示或預警。BIM技術可在實際工程施工前,各個專業(yè)可以通過可視漫游的方式進行協(xié)同。在工程施工過程中,運用工程現(xiàn)場模型完成全程監(jiān)控。同時結合工程科學安全的管理制度與規(guī)范,可在最大程度上保證工程施工的安全,同時也能有效保證工程施工的完成質(zhì)量。

        3 結語

        建立BIM模型和BIM安全管理體系,對高速公路跨線橋施工安全狀態(tài)進行實時分析,可以保證工程的安全程度和施工質(zhì)量。另外,BIM技術的合理應用,一方面需要結合工程的特點,分析適合工程的方案,搭建工程的數(shù)字化模型;另一方面,通過BIM技術,合理優(yōu)化工程的安全管理,將工程數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理,利用諸如可視化的檢測手段,豐富工程安全管理的方式與手段。

        BIM技術在具體實施過程中,利用國家安全管理體系構建國家公路跨線橋管理模擬框架,并利用三維、4D模式的仿真生成,能及時有效地發(fā)現(xiàn)施工過程中出現(xiàn)的重大安全隱患,并由此對施工作業(yè)方式加以優(yōu)化,最終減少不良安全因素,有效地保證工程施工安全。期望業(yè)界在此基礎上能夠?qū)υ撜n題的有關研究成果進行更加深入的研究。

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