摘? 要：近些年，我國(guó)科學(xué)技術(shù)的革新，BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中得到了普遍應(yīng)用。在道路建設(shè)項(xiàng)目中，BIM技術(shù)可以用于創(chuàng)建工程項(xiàng)目信息模型，直觀、簡(jiǎn)單地描繪具體工程及其實(shí)施過程，還可以輔助工程各環(huán)節(jié)參與者根據(jù)需要使用數(shù)字模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算或查詢，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信息交流。本文主要介紹了BIM技術(shù)的發(fā)展以及如何應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)解決高速公路工程項(xiàng)目管理中的問題。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);高速公路;施工管理;具體應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U415? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

從保障高速公路施工安全的角度來看，BIM技術(shù)的科學(xué)運(yùn)用有助于提高施工效率，保障高速公路的施工安全。在使用 BIM 技術(shù)時(shí)，工程師必須實(shí)地勘探建筑施工環(huán)境并創(chuàng)建施工項(xiàng)目的科學(xué)信息模型。技術(shù)人員要根據(jù)信息模型對(duì)高速公路項(xiàng)目進(jìn)行工期分析、盈利能力分析和驗(yàn)收分析。嚴(yán)格落實(shí)高速公路項(xiàng)目的技術(shù)控制，遵循高速公路建設(shè)安全管理行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，監(jiān)控道路建設(shè)質(zhì)量數(shù)據(jù)，確保事故優(yōu)先級(jí)處理原則，實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)施工的有序進(jìn)行。

1 BIM技術(shù)在高速公路施工安全方面應(yīng)用的內(nèi)涵

1.1 BIM技術(shù)在高速公路施工安全中的應(yīng)用概述

在高速公路建設(shè)中，相關(guān)人員有必要積極運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行項(xiàng)目管理，以確保高速公路建設(shè)的安全。要在高速公路安全管理系統(tǒng)中引入BIM技術(shù)，相關(guān)人員就必須完成決策支持、實(shí)時(shí)監(jiān)控和運(yùn)營(yíng)管理等任務(wù)，創(chuàng)建有效的公路模型信息處理系統(tǒng)，提高公路建設(shè)的安全性[1]。為確保技術(shù)信息模型的設(shè)計(jì)完整，保證信息模型與施工工程的一致性高，工程師必須使用BIM技術(shù)創(chuàng)建完整的公路信息模型。當(dāng)技術(shù)人員收集信息以管理和監(jiān)控公路建設(shè)的安全時(shí)，必須使用傳感器來跟蹤地下施工中的異?，F(xiàn)象，采用GPS定位和視頻監(jiān)控手段進(jìn)行信息采集，創(chuàng)建符合高速公路安全指標(biāo)的BIM模型，保證模型的可評(píng)價(jià)屬性。對(duì)高速公路建設(shè)模型的信息描述十分重要，可以方便內(nèi)部組件相互鏈接，確保能夠及時(shí)找到關(guān)聯(lián)組件的技術(shù)信息。通過建立完整的技術(shù)管理和控制體系，管理人員可以在工程施工中融入單位工程的施工技術(shù)管理和安全控制標(biāo)準(zhǔn)，確保工程有序進(jìn)行。

1.2 在高速公路施工管理中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

首先，簡(jiǎn)化施工管理內(nèi)容。高速公路施工時(shí)間長(zhǎng)，施工現(xiàn)場(chǎng)條件艱苦，全部依賴人工管理控制效率不高且容易出錯(cuò)[2]。引入BIM技術(shù)可以簡(jiǎn)化工程項(xiàng)目的管理流程，能夠有效促進(jìn)項(xiàng)目管理效率提升，提升工程項(xiàng)目的施工速度，規(guī)避了可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。使用BIM技術(shù)管理高速公路建設(shè)流程，可以整合相關(guān)數(shù)據(jù)、材料和文件，以3D模型的形式傳遞這些信息，實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的可視化，對(duì)施工中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測(cè)并做到提前處理，及時(shí)將安全隱患扼殺在搖籃。

其次，共享項(xiàng)目數(shù)據(jù)和信息以改進(jìn)安全管理。根據(jù)具體情況規(guī)劃高速公路施工體系，采用合適的技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行具體分析，提高信息的準(zhǔn)確性，對(duì)不同施工部門進(jìn)行最有效的資源配置。在高速公路項(xiàng)目開工前，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)信息制定工程藍(lán)圖，盡可能收集完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，對(duì)重復(fù)或過時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。

最后，工程可視化。BIM技術(shù)可以將二維設(shè)計(jì)圖紙以三維形式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)的可視化，讓人們更清晰地掌握不同構(gòu)件之間的關(guān)系，更直觀地感受工程成品的效果，這有助于解決方案中的問題，使設(shè)計(jì)方案更加的準(zhǔn)確。BIM技術(shù)的可視化屬性可以準(zhǔn)確向各施工部門分割給定項(xiàng)目的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)時(shí)間感與空間感的有機(jī)融合，提高部門間的協(xié)調(diào)性[3]。在工程規(guī)劃階段就可以避免許多結(jié)構(gòu)性問題，從而使高速公路施工更加安全和高效。

2 高速公路施工安全管理存在的問題

2.1 墜落防護(hù)安全檢查實(shí)力問題

目前，我國(guó)有關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)交通行業(yè)提出了新要求，即施工單位要強(qiáng)化自身信息系統(tǒng)建設(shè)，完善自身信息化水平。此外，交通行業(yè)發(fā)展議程中也提到了交通建設(shè)施工中普遍存在的墜落防護(hù)問題，這些要求督促施工單位積極探索新技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)于交通行業(yè)而言，施工過程中存在諸多突變因素，這些不確定因素會(huì)嚴(yán)重危及建設(shè)工人的生命安全。為了更好地保障他們的生命安全，安全管理變得越來越重要。然而，我國(guó)目前的高速公路建設(shè)安全管理和安全檢查能力不足。在當(dāng)前的安全管理工作中，相關(guān)管理措施不僅不足以達(dá)到安全管理的標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)影響特定項(xiàng)目建設(shè)安全的威脅和問題無法做到及時(shí)監(jiān)測(cè)，相關(guān)安全管理人員和檢查人員解決問題的專業(yè)水平不高，導(dǎo)致我國(guó)高速公路施工安全管理工作不到位。其次，其中，BIM技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了高速公路施工安全性，為安全管理工作的順利開展提供了技術(shù)支持。

2.2 施工方案缺陷問題

近年來，我國(guó)高速公路建設(shè)項(xiàng)目時(shí)常出現(xiàn)因施工方案問題而引發(fā)的安全事件，嚴(yán)重影響了我國(guó)交通業(yè)的發(fā)展。由于高速公路建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量眾多，實(shí)施難度大，傳統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)無法考慮到項(xiàng)目中的各個(gè)方面需求，這為問題的出現(xiàn)留下了隱患。為解決這一問題，需要將信息技術(shù)有效地應(yīng)用到道路規(guī)劃設(shè)計(jì)中，以提高工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，防止施工方案出現(xiàn)缺陷。

2.3 統(tǒng)籌兼顧問題

高速公路建設(shè)過程中，需要保證高速公路工程的有序運(yùn)行。但在傳統(tǒng)工程施工中，往往難以兼顧高速公路的整體情況，這導(dǎo)致安全事件的發(fā)生頻率升高[4]。例如，施工階段旋轉(zhuǎn)弧度較大等問題會(huì)影響道路穩(wěn)定性，高速公路轉(zhuǎn)體的安全性無法得到保證，在高速公路實(shí)際投入使用后很容易出現(xiàn)安全事故。這些問題通常很難從傳統(tǒng)施工規(guī)劃層面解決，它們涉及我國(guó)現(xiàn)行道路安全管理體系中的關(guān)鍵問題，這是在后續(xù)公路投入使用后安全事故頻發(fā)的主要誘因，為提高公路建設(shè)的質(zhì)量安全造成嚴(yán)重威脅。

2.4 安全管理技術(shù)問題

為保障公路橋梁建設(shè)的安全，技術(shù)缺陷主要分為施工技術(shù)和施工設(shè)備。施工技術(shù)在某些方面決定了工程整體的質(zhì)量和安全。陳舊落后的施工技術(shù)不僅不能保證施工質(zhì)量，而且嚴(yán)重危害工程安全。規(guī)劃階段的技術(shù)問題，特別是從設(shè)計(jì)的角度來看，會(huì)影響后期的施工過程，影響建筑的安全運(yùn)行，給安全管理造成不便。工程機(jī)械是建筑行業(yè)必不可少的工具，是影響建筑質(zhì)量的最重要原因。當(dāng)設(shè)備自身的性能和質(zhì)量存在缺陷，不僅拖延工程進(jìn)度，還會(huì)發(fā)生觸電甚至火災(zāi)等事故。

3基于BIM的高速公路施工安全管理探究

3.1 建立施工安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)如今，BIM技術(shù)在我國(guó)高速公路施工安全管理中的應(yīng)用越來越廣泛，為我國(guó)高速公路的計(jì)算機(jī)化建設(shè)作出了巨大貢獻(xiàn)。而一個(gè)全面系統(tǒng)的BIM安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，可以更有效地提升高速公路的安全性能。制定BIM安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)需要長(zhǎng)時(shí)間的摸索。因此，在建立安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)之前，需要對(duì)整個(gè)高速公路的應(yīng)用周期進(jìn)行深入研究和分析。派遣專家團(tuán)隊(duì)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，可以對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行全面準(zhǔn)確的評(píng)估，深入了解整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目，保證執(zhí)行BIM施工安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)后可以有效保障施工安全。此外，為確保BIM安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)的制定建立在動(dòng)態(tài)理論調(diào)研基礎(chǔ)之上，BIM安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)必須參考大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，確保該標(biāo)準(zhǔn)能夠全面準(zhǔn)確地反映所涉及的問題，確保道路安全管理的有效性，最終推動(dòng)我國(guó)道路安全管理的全面發(fā)展。

3.2 確立施工方案防護(hù)性能

在高速公路安全管理工作中應(yīng)用BIM技術(shù)，可以在定義一個(gè)項(xiàng)目的生命周期方面起到幫助作用，同時(shí)，BIM技術(shù)的使用還可以有效提高施工整體的安全性，確保建設(shè)工人的安全。借助BIM技術(shù)，相關(guān)工作人員可以制定高水平的高速公路防護(hù)方案，以保障高速公路每一個(gè)施工環(huán)節(jié)的安全。隨著高速公路的擴(kuò)建，相應(yīng)的安全要求也越來越高，而BIM技術(shù)是滿足這一要求的主要技術(shù)保障。BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，可以使施工方案更加全面，能夠?qū)κ┕ぶ锌赡艹霈F(xiàn)的問題進(jìn)行及時(shí)解決，保證高速公路安全防護(hù)質(zhì)量顯著提高。在規(guī)劃BIM技術(shù)解決方案時(shí)，需要考慮到整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)內(nèi)容，比如高速公路的應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)和各個(gè)建設(shè)階段具體的數(shù)據(jù)等，確保完成的BIM建筑模型可以更全面地涵蓋施工計(jì)劃，促進(jìn)高速公路施工安全管理的整體質(zhì)量。

3.3 確定以BIM技術(shù)的施工安全管理

3.3.1風(fēng)險(xiǎn)管理層面

在高速公路施工過程中，BIM技術(shù)人員需要優(yōu)化需求模型，為高速公路施工過程建立預(yù)警保障機(jī)制，讓項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人員及時(shí)了解項(xiàng)目的施工狀態(tài)[5]。相關(guān)人員需要對(duì)高速公路施工期間可能發(fā)生的所有事故類型進(jìn)行分類，對(duì)于嚴(yán)重影響工程安全的問題，應(yīng)及時(shí)通知管理人員解決。在建設(shè)高速公路時(shí)，需要對(duì)事故原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以便及時(shí)消除影響工程中可能存在的各種隱患。基于調(diào)查數(shù)據(jù)，對(duì)BIM建筑信息模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注道路交通中的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和行為保護(hù)。技術(shù)人員需要仔細(xì)驗(yàn)證高速公路施工中的各個(gè)環(huán)節(jié)是否全部符合行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)，并專注于空間碰撞驗(yàn)證研究。在高速公路施工安全管理中，根據(jù)安全等級(jí)確定事故處理的等級(jí)。在管理道路工程施工項(xiàng)目時(shí)，技術(shù)人員還必須能夠?qū)Y源信息進(jìn)行收集和分類，以免影響與地下工程相關(guān)的材料性能，并對(duì)高速公路安全數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理。

3.3.2職能安全管控層面

BIM技術(shù)可以在模型中利用自身的虛擬施工技術(shù)，直接對(duì)高速公路的環(huán)境功能、外觀和結(jié)構(gòu)進(jìn)行映射。管理人員可以在施工開始前研究虛擬模型，分析施工過程中的安全隱患，并采用有針對(duì)性的預(yù)防策略，在虛擬環(huán)境中執(zhí)行所有施工管理任務(wù)。此外，施工進(jìn)度管理是工程施工監(jiān)管的要點(diǎn)，施工方案、環(huán)境、技術(shù)等因素都會(huì)對(duì)施工進(jìn)度造成影響。如果實(shí)際工程進(jìn)度遠(yuǎn)低于預(yù)期工程進(jìn)度，工程質(zhì)量將無法得到保證;盲目跟從施工進(jìn)度，也導(dǎo)致工程遺留潛在的安全隱患。高速公路施工中應(yīng)用BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)4D施工過程模擬，將施工過程以可視化的形式表現(xiàn)出來，使總承包商和分包商的施工過程以直觀的方式呈現(xiàn)出來。4D施工建模、施工管理方案和安全管理規(guī)劃的結(jié)合，使得施工管理方案更容易執(zhí)行，為大型機(jī)械設(shè)備規(guī)劃、人工分配和材料供給等相關(guān)管理提供便利。

3.3.3危險(xiǎn)區(qū)域隔離與引導(dǎo)

在施工過程中，危險(xiǎn)源頭的分析十分重要。高速公路施工區(qū)域的突變性強(qiáng)，一旦發(fā)生事故，施工人員和當(dāng)?shù)匾蛩氐挠绊憰?huì)阻礙疏散工作的而有序進(jìn)行。危險(xiǎn)區(qū)域隔離與引導(dǎo)過程中，通過BIM技術(shù)在立體空間消除施工中的潛在危險(xiǎn)。與人工分析相比，BIM技術(shù)更加精確。危險(xiǎn)區(qū)域與施工現(xiàn)場(chǎng)隔離，并設(shè)置警示標(biāo)志，能夠確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全，提高施工現(xiàn)場(chǎng)管理質(zhì)量。其次，在創(chuàng)建安全疏散模型時(shí)，可以判斷現(xiàn)場(chǎng)人員可能會(huì)產(chǎn)生的情緒變化，使模型更加真實(shí)有效。

3.3.4虛擬應(yīng)急演練

BIM技術(shù)是計(jì)算機(jī)化的虛擬信息技術(shù)，其使用虛擬3D圖像來模擬制造生產(chǎn)過程?；谟?jì)算機(jī)的BIM和VR的結(jié)合不但構(gòu)筑了虛擬空間，還可以讓虛擬角色執(zhí)行某些任務(wù)，提供虛擬應(yīng)急培訓(xùn)功能。運(yùn)動(dòng)模擬環(huán)境十分逼真，身臨其境，能夠幫助工程人員掌握真實(shí)施工情況。

3.4控制施工過程中的成本

相較于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)模型，BIM技術(shù)更加準(zhǔn)確和方便。過去，工程師們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，綜合考察多樣化的復(fù)雜施工效果，計(jì)算出具體的施工圖尺寸以及適當(dāng)成本，總體工程工作量大，特別是如果工程圖紙或數(shù)據(jù)的變化影響了項(xiàng)目成本，二次成本估算將難以精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)。BIM技術(shù)可以輕松適應(yīng)工程變更細(xì)節(jié)進(jìn)行3D建模，為每個(gè)流程步驟生成數(shù)據(jù)，控制成本并確保技術(shù)準(zhǔn)確性。事實(shí)證明，BIM技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)道路工程動(dòng)態(tài)管理項(xiàng)目成本，特別是在施工環(huán)節(jié)，極大程度地節(jié)省了大量計(jì)算時(shí)間，提高了工作效率。如果項(xiàng)目出現(xiàn)問題，可以使用BIM技術(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)控制，配合施工現(xiàn)場(chǎng)，及時(shí)分析缺陷并提出解決方案。使用BIM技術(shù)創(chuàng)建的3D模型還可以隨著時(shí)間的推移調(diào)整項(xiàng)目的成本，然后使用BIM技術(shù)準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地管理項(xiàng)目。

4 結(jié)論

綜上所述，BIM技術(shù)在高速公路施工安全管理中的應(yīng)用，有助于提高安全管理的效率。在公路建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施階段，員工應(yīng)做好安全規(guī)劃準(zhǔn)備，對(duì)潛在危害進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)篩查，并在項(xiàng)目施工開工前做好前期安全管理工作。對(duì)于高速公路建設(shè)項(xiàng)目，在運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)進(jìn)行維護(hù)管理和附加消防管理。高速公路工程安全管理工作首先要確保施工的質(zhì)量和安全，落實(shí)高速公路建設(shè)控制標(biāo)準(zhǔn)，提高工程管理水準(zhǔn)。

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收稿日期：2021-08-05

作者簡(jiǎn)介：李鈺（1977—），男，四川閬中人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：工程施工管理。