基于BIM技术的桥梁施工危险源安全检查应用研究

刘芳 彭来 邓彭勇 陈钰婷

摘要：文章以某特大桥施工项目为背景，采用BIM技术，对施工危险源进行信息化安全管理，通过建立组织架构，完善管理职责，全面分析人的因素、物的因素和环境因素，创建基于BIM技术的安全检查表模式，借助移动终端设备，对施工危险源实施全过程信息化管理。工程實例应用表明，BIM技术的实施有利于桥梁施工危险源安全检查，提升安全管理信息化水平，减少施工风险，能有效保障桥梁施工安全。

关键词：BIM技术;桥梁施工;危险源;安全检查表;信息化管理

中图分类号：U447 A 0 004 4

0 引言

桥梁工程作为我国城市交通路网的重要基础设施，其建设能够有效改善人们的出行条件，极大地缓解交通压力。随着科学技术水平的不断提升，新技术、新材料、新工艺的不断涌现，桥梁的建设也将会朝着大跨度、高强度、新结构等方向发展[1]，其施工技术日益复杂，施工难度不断增加，也带来了巨大的安全隐患。施工危险源是引发安全事故的根本原因[2]，但统计历年数据发现，施工安全事故频繁发生，死亡人数久居不下，说明当下的技术手段未能对施工危险源实现有效管理。寻找新的技术手段，全面分析和管理施工危险源，保障施工现场安全、可靠，已成为桥梁施工安全管理的紧要问题。

BIM（Building Information Modeling建筑信息模型，简称BIM）技术依托计算机三维软件，创建真实表达建筑物的数字化模型，通过丰富完整的信息数据、三维可视化和仿真模拟等特性实现对工程项目的整体把控，为项目决策提供技术支持[3-5]。时至今日，建筑、机电、地铁、桥梁、管廊、道路等建设项目广泛应用BIM技术[6-8]，得到各参与方的一致好评，但在施工安全管理领域中应用较少。本文探讨基于BIM技术的桥梁施工危险源安全检查，创建基于BIM技术的安全检查模式，利用手机、平板等移动设备，对施工危险源实施全过程管理，并结合工程实例应用其研究成果，检验其具有实用性和推广价值，为同类工程信息化安全管理的实施提供参考与借鉴。

1 桥梁施工危险源概述

1.1 危险源

桥梁施工过程中的危险源种类繁多，其活跃区域分布在各个施工过程中，如扩大基础施工、墩柱施工、吊装工程等。《生产过程危险和有害因素分类与代码》（GB/T13861-009）标准规范中规定将生产过程中的危险因素划分为人的因素、物的因素、环境因素和管理因素[9]。除了加强组织建设，完善制度体系，避免因管理不善造成安全隐患外，还应分析人的不安全行为，研究物的不安全状态，考虑环境的不利因素，采取妥善的应对措施。其分析结果如表1、表2、表3所示。

1. 2展示类的危险源

由于BIM技术依托计算机三维软件创建建筑信息模型，并不是所有的危险源都可以通过模型展示出来，如人的不安全行为，恶劣天气环境下的施工情况等。能够通过三维模型或者性能分析（包括力学性能）展示出来的危险源被称为展示类危险源，通过添加安全参数信息，实施监控，实时更新，及时采取应对措施，降低风险，保障施工安全（如表4所示）。非展示类的危险源可以通过加强管理措施，完善卫生管理机制，配合安全教育、技术交底等方式实现安全监管。[2]

1.3 安全检查表法

安全检查表法编制于项目开工初期，是对整个项目存在的安全隐患进行一系列排查，以清单的形式记录各种安全隐患，并提出改进措施的一种方法[10]。

安全检查表是目前安全管理过程中最有效的检查工具之一。通过事先编制系统的、全面的、科学的、不遗漏任何可能导致安全事故发生的危险源清单，同时又通俗易懂，能使一线施工人员了解事件的主次之分，起到安全教育和指导作用，为安全预测和决策提供资料支撑[11-1]。但安全检查表也存在一些缺点，如只能对已经存在的对象作定性评价;只有与施工现场结合才能较为清晰，纯粹的室内技术交底不够直观清晰，难以理解;以文档形式开展安全教育，不够直观，培训效果不佳等。

1.4 基于BIM技术的安全检查表模式

通过以上分析，结合BIM技术，提出基于BIM技术安全检查表模式，采用Revit软件建立BIM模型，利用添加项目参数命令，事先输入安全检查标准等信息，然后导入Navisworks软件，浏览模型，凸显安全检查内容，再利用AR等信息技术，借助手机、平板等移动终端设备，即可实现在现场对危险源实施安全检查。通过链接文件功能，将安全检查表等资料文件与模型链接，清楚、直观地对照整改措施，落实整改方案，进一步提升施工安全管理信息化水平。

2 实施流程

2.1 组织构架

2.2实施流程

基于BIM技术安全检查工作需要组建工作小组，落实分工细则，制定安全管理机制，避免因管理缺陷导致安全事故发生。工作小组职责分工如表5所示。

3 基于BIM技术的安全信息化管理

3.1 BIM安全监管模型

尽管BIM模型包含项目的所有真实信息，但在具体开展各项工作时，大多数信息是用不到的，同时使用还会给操作带来很多麻烦，如打开速度慢，工作效率低下等。为方便后续安全管理工作的实施，秉承“开展什么工作，保留什么信息”的原则，采用美国BIM模型深度标准LOD300标准，保留几何尺寸、名称、材质、位置等基本信息，随后通过项目参数命令添加安全检查标准信息等必要安全信息，方便后期的安全检查与应用，如图、图3所示，为脚手架、桥墩添加安全检查标准信息。

3. BIM安全检查

3..1 车辆、机械设备、危险物品

利用Revit软件创建车辆、机械设备、危险物品模型，通过三维视图清楚地表达车辆、机械设备以及危险物品的数量、位置等情况，再运用明细表功能实现统计功能，如图4、图5所示。

3.. BIM安全检查

将Revit软件创建的BIM模型信息导入Navisworks软件中，通过“全局选项编辑器”设定“界面-快捷特性”，将“类别”改成“元素”，“特性”设置成“安全检查”调出，当鼠标放在所需检查构件上方，即可调出该构件安全检查内容，如图6、图7所示。还可以通过“链接”命令，实现模型与安全资料有效链接，有利于安全工作的整改，如图8所示。

3..3 BIM技术交底

通过BIM的可视化、模拟性以及优化性等特性，可以实现对项目的整体实施监督与控制。传统技术交底基于二维图纸，抽象且不易理解，施工作业人员很难把握其中的构造细节，而利用BIM技术的三维可视化特性，可以开展三维技术交底，直观、清楚，有利于指导施工。通过Navisworks软件的“animator”动画功能制作动画，以视频动画的形式展现某施工工艺流程，并通过AR技术结合虚拟与现实，生动形象，加深施工人员印象，杜绝违章操作，注意施工安全。于此同时，通过Navisworks软件的“Clash Detective”碰撞检查功能，协调各构件之间的冲突问题，生成检查报告、提前进行设计变更，避免因构件碰撞冲突问题引发安全事故。

3.3 BIM安全教育与培训

项目实施过程中应定期开展安全教育培训，通过BIM模型让施工人员了解危险区域，注意危险系数高的施工环节，保持安全意识，提高警惕。通过BIM三维场布，优化布局方案，合理设置功能分区，有效利用有限空间，增加施工工作面，并杜绝材料违章堆积，占用消防通道等现象的发生;在危险区域张贴安全标识和警示标语，告知作业人员施工安全;在临边、洞口等边缘地带设置安全防护栏杆，定期检查，确保安全防护构件连接牢靠稳固;通过动画模拟应急救援预案，让施工人员在安全事故发生的第一时间懂得及时自救、逃生，避免发生二次伤害事故。

4 案例应用

4.1 工程概况

来宾马滩红水河特大桥为一座钢管混凝土特大拱桥，是柳南高速公路路网中的控制性工程。桥身全长553 m，分左右幅桥，规划为双向八车道，整桥全宽达59. m，主体钢结构约14 000多t，为桥面宽度、用钢量全国之最。

该桥跨径大、工程量大、施工困难，在施工过程采用“长线法全拱半拼”拱肋制作技术，“自密实无收缩混凝土+真空辅助灌注”等多项先进技术提升桥梁施工水平，但也存在极大的安全隐患。为此，该工程运用BIM技术全面模拟桥梁建造过程，对施工危险源实施全过程安全管理，具体应用如图9所示。

4. 应用效果评价

以LOD300标准建立BIM模型，输入安全检查标准信息等安全信息，创建BIM安全监管模型，导入到Navisworks软件，实施基于BIM技術的桥梁施工危险源安全检查，其应用效果评价可以概括为以下3点：

（1）BIM模型清晰、直观、容易理解，信息全面且相互关联。

（）基于BIM技术安全检查，有效开展信息化安全管理，对施工危险源实施全过程信息化管理，将模型文件与安全检查资料有效链接，借助移动终端设备和AR技术，虚拟与现实共存，有利于指导整改方案。通过施工工艺的模拟，指导施工，避免施工人员胡乱施工，从而减少施工风险。

（3）基于BIM技术的安全培训教育形象、生动，让施工人员感觉身临其境，印象深刻，提高其安全意识，时刻保持警惕。结合应急救援预案的模拟，提前培训好应急措施，让作业人员遇到突发事故时能临危不乱，正确应对并有序离场，避免发生二次伤害。

]5 结语

本文以某特大桥为研究对象，利用BIM技术，对施工危险源实施全过程信息化管理，创建基于BIM技术的安全检查表模式，有效开展BIM安全检查，指导整改方案，三维技术交底、施工工艺模拟、应急救援预案模拟、安全教育与培训等工作，清晰、直观，便于施工人员理解，提高安全意识，重视施工安全，降低施工风险，进一步提升施工安全管理水平，促进桥梁施工安全管理的科学化、系统化和信息化。

[1]毛井玉.高速公路桥梁施工安全管理因素及改进措施[2].设备管理与维修，019（3）：1-14.

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[3]谢 宏，邓朗妮，秦美玲，刘 阳，莫专恒.BIM技术在大体积筏板混凝土浇筑施工中的应用[2].广西科技大学学报，019（2）：61-65.

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[7]王 婷，肖莉萍.基于BIM的工程运营管理信息系统架构研究[2].建筑经济，015，36（5）：107-109.

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[10][ZK（#]王孟飞，屈英杰，刘振乾.LEC法在建筑施工企业安全评价中的应用[2].安全，018，39（8）：31-33.

[11]张晓阳，张岗虎，许海涛，郑海鹏.施工安全检查风险防范[2].交通企业管理，013，8（8）：75-76.

[1]孙文晋，邬洪波.在役公路隧道交通安全性评价技术[2].公路交通科技（应用技术版），019，15（3）：184-190.[KH+mmD]

作者简介：刘 芳（1975—），研究方向：建筑施工技术，虚拟仿真技术。

基金项目：广西壮族自治区教育厅018年度广西高校中青年教师基础能力提升项目“基于BIM技术工程施工安全管理信息化应用研究”（项目编号：018KY105）