近年來,在新時代現代城市進程的持續加快下,中國建筑業也按照時代的要求進行了變革升級。人們在提高生活質量的同時,對建筑形態和功能的要求也漸提高,建筑數量和規模不斷擴大,大體量、異性化建筑在城市中作為地標層出不窮。由于建筑結構復雜、施工環境不穩定、高空作業多、施工人員技術和素質參差不齊等因素,建筑工程施工中安全問題受多重不確定因素影響,施工現場安全管理面臨巨大挑戰,安全事故發生率居高不下。如果施工中隱藏的安全隱患沒有及時發現并制定相應的安全管理措施,將導致無法挽回的損失。因此,減少和預防建筑工程施工中安全事故的發生成為政府及相關企業重點關注的問題。
BIM技術也稱建筑信息模型,是指利用建筑工程項目的各項數據建立三維信息模型,運用數字化信息技術搭建共享平臺,仿真模擬建筑工程在全生命周期中實施[1]。BIM技術獨有的模擬化、可視性、優化性、動態性的特點是其在建筑行業被廣泛推崇的價值體現,由于現代建筑較為復雜,建筑相關數據極多,不依靠科學技術及設備很難集成全部信息,從而造成設計、施工及運營方面的紕漏。BIM技術可以將整個工程項目從計劃階段到運輸階段的所有信息整合和三維模擬數據庫,設計者、施工部門、運輸部門和業主等各主體可以通過BIM建立的共享平臺實時控制建設工程項目的各個階段。其中,鑒于建筑工程施工安全管理的復雜性,BIM技術應用于施工安全管理環節,為施工管理人員提供可視化平臺,對施工進行實際操作模擬,彌補施工方案設計不足,消除安全隱患,控制安全問題,優化傳統安全管理模式,降低管理難度
1建筑工程安全管理現狀
2010-2021年中國建筑工程安全事故發生情況如圖1所示,2021年全國共發生734起工程安全事故,死亡840人,與2010年同期數據相比,事故總數增加107件,增加率為17.1%,死亡68人,增加率為8.8%。如下圖所示,趨勢線可分為三個階段,第一階段為2010年至2012年,此時我國建筑工程安全事故發生數減少22.3%,死亡人數減少19.2%,第二階段為2012年至2021年,這四年事故發生量和死亡量略有變動,第三階段為2021年至2021年,各增長率較快,事故發生數增加292件,增長率為66.1%,死亡人數增加286人,增加率為51.6%,形式為嚴峻。
根據2010-2021年的數據分析,中國建筑工程安全事故總量仍然很高,建筑工程安全問題要加強管理,建筑企業和相關法律法規要不斷完善,保障建筑工程安全生產。2021年中國建筑工程施工中的主要事故類型和發生比例如圖2:高處墜落、物體打擊、起重傷害、崩潰、機械傷害、其他傷害[2]等,通過相關工程安全事故案例的研究分析,原因如下:①安全工程意識薄弱,管理監督責任落實不當。建筑行業安全事故頻發,有些原因是由于施工現場管理者監督力度不足,施工技術人員的能力和素質需要提高。由于國家城鎮化的推進,很多農民工進城工作,建筑工地對工人的要求比較低,成為農民工工作的選擇之一。
但是由于施工現場工人需求量較多,導致管理工作困難,且由于部分施工管理人員對安全管理工作的忽視,管理體制不完善等原因,在工人的培訓過程中存在疏忽和徇私舞弊現象,很多施工人員未經過專業培訓或培訓不達標即上崗,存在施工安全知識盲點,未意識到安全防護及操作規范的重要性,在實際工程施工中可能由于個人的不當操作,使自己和他人生命安全受到極大威脅,造成安全事故的發生。其次由于現在建筑企業過多,企業之間相互競爭而降低成本以中標,因此在項目施工階段施工企業為節約成本強行縮短建設周期,使得現場管理人員在搶工過程中忽視安全管理,對施工現場存在的安全隱患未進行一一排查并做出預留措施。多度關注效益而忽視安全責任意識,監督責任落實不到位,致使施工現場出現各類安全問題。
②安全管理方法落后,先進安全施工技術設備投入不足。目前,很多施工企業的管理層都具有豐富傳統安全管理經驗,年齡呈現老齡化特征,傳統安全管理思維根深蒂固,對新技術接受能力較弱,整體素質和技術水平低。在信息時代,隨著建筑形態的多樣化,施工環境和施工難易度越來越復雜,采用傳統的人工觀測安全管理方法進行現場安全管理,或者不能監視應對越來越復雜的施工現場隱蔽的安全問題。因此,消耗更多人力物力,效率低,安全監測誤差大。
其次,施工企業為了節約成本,減少安全管理投入,減少先進施工設備和安全監測設施的支出,現場施工設備缺乏定期維護檢查。由于當前建筑施工難度增加,施工安全管理方法落后,設備老化,導致工地安全問題無法保障,造成工地安全事故。③相關法律和標準不完善。建筑業安全生產工作落實不足與中國建筑業長期形成的重成本輕安全思維觀念密切相關。雖然國家制定了《中華人民共和國安全生產法》、《建筑工程安全生產管理條例》等相關的法律法規和標準來規范建筑各方主體的建設活動,但由于建設過程復雜多變,相關制度體系暫時無法及時完善以填補原有法律法規的漏洞,使得建設各方主體對相關法律制度和標準的不足之處存在僥幸心理。例如施工單位低價中標,以至在是施工過程中縮減安全支出造成安全事故;工程總承包方違法分包,致使現場安全管理責任混亂等不規范行為。由此可見,建筑業相關法律法規中部分規定可操作性差,相關體系不健全,部分法律法規還存在著交叉現象含糊不清,使得一些建筑企業見縫插針。因此,建筑業的相關法律和標準需要不斷完善,以確保建筑企業的標準化操作。
2BIM技術在建筑工程安全管理中的應用
2.1建筑工程施工現場動態布局
工地平面規劃布局在工程建設中至關重要。建筑工程施工容易受到地形、周邊環境和氣候等因素的影響,工地的實際問題和突發情況不斷出現。在不同的施工階段,施工現場的配置方案受施工要求、綠化、消防、交通運輸等因素的影響需要靈活變動,各因素之間相互聯動、相互影響,施工現場的平面配置設計方案變得困難,傳統的平面設計方式越來越復雜BIM技術在圖紙設計過程中通過三維模型演示,可以在建筑物的布局、施工運輸通道的鋪設、臨時設施的布局、塔式起重機和腳手架等危險系數大的機械設備的布局、自來水線路的布局在圖3中發揮重要作用。
例如,臨時設施的配置是為了保障施工的正常運行而臨時構筑的宿舍、材料室、辦公室等建筑物、構筑物等,直接影響施工效率和施工安全,利用BIM技術評價其構筑位置、安全性,對施工起到促進作用的材料堆積位置減少二次運輸,接近交通運輸線路,利用BIM技術模擬現場材料等位置的配置,合理配置材料位置和運輸通道,利用BIM技術檢查腳手架和模板的具體配置方式,檢查腳手架和結構之間是否沖突將BIM技術運用到施工現場平面布置中,能夠提前檢驗施工方案的缺陷,協助施工單位評定施工現場平面布置的安全性,有效改善平面設計的不足,對施工現場進行可視化管理,避免施工空間碰撞,提高安全系數。
2.2建筑工程施工安全檢查
面對日益復雜的施工環境,BIM技術能夠運用自身優勢對建筑工程進行全面安全檢查。首先BIM技術可以對施工圖紙進行逐一審查,排除圖紙在方案設計過程中存在的缺陷,避免施工過程中出現問題而影響工期以及危及人身安全等。其次,通過對建筑施工環境、建筑施工方案、施工工序和技術等大量數據的收集和動態模擬進行信息分析,利用BIM安全分析軟件發現識別施工現場存在的危險因素和區域,標識、隔離,根據軟件分析結果優化問題方案。
此外,BIM技術可以正確定位需要事先保護的四口和五臨邊等事故發生區域,防止現場工作人員誤入危險區域發生危險,施工安全管理人員也可以正確開展施工安全管理,制定事前保護措施。工地安全管理工作還可以利用BIM技術的可視化和動態化特點,進行三維撞擊檢測,如管線撞擊檢測如圖4所示、結構撞擊檢測等。通過Revit、ArchiCAD等軟件建立BIM模型,與碰撞檢測功能插件Navisworks、Fuzor等結合后,進行各版本之間、各版本內部的檢測,標記管道之間和結構中的碰撞和碰撞的地方進行優化。動態管理建筑工程施工安全危險,保證安全管理時效性,從根本上確保建筑工程安全性,降低建筑工程安全風險發生概率。
2.3建筑工程施工安全培訓
建筑工程施工人員安全教育培訓直接影響工地安全質量。傳統的施工安全訓練方式老化,感知性差,施工人員容易產生反抗心理,影響訓練效果。隨著科學技術的進步,BIM技術被引進了施工安全訓練。利用BIM技術進行3D模擬施工操作,為施工人員更直接地展示施工過程,將不同施工階段可能存在的安全問題模擬展示在共享平臺上,引起施工人員對安全危險點的高度重視。通過BIM技術模擬施工中出現安全問題時的應對措施,如安全逃生模擬、安全避難模擬、安全救援模擬等。BIM技術與VR等設備相結合,可以增加視覺、聽覺等感知,通過場景模擬標準化安全施工流程,可以更真實地教授施工人員,施工現場管理人員也可以根據施工過程中存在的危險因素進行調查,制定相應的預防措施。這種方式為建筑工程施工人員的教育訓練提供了新穎有效的方法,使教育訓練工作直觀有意義,提高訓練人員的積極性,使施工人員掌握施工安全重點,提高安全施工意識。
3BIM技術在建筑工程安全管理中的推廣策略
①由于BIM技術是新時代的產物,對技術人員水平和設備的要求很高。然而,許多企業缺乏對BIM技術的深入探索,忽視了BIM技能培訓,缺乏專業人才的培養和相應設備的投資,使得BIM技術在施工安全管理中難以推進。因此,門窗企業要從投資收益的長遠角度看待BIM技術的引用,增加對BIM技術的軟硬件投入,加大BIM專業人才的培養力度,制定關于BIM技術使用的獎懲制度,定期舉辦BIM技能大賽,這種方式有利于改變員工對BIM技術應用的態度,讓員工積極接受BIM技能的學習[4]。②BIM技術在我國應用處于起步階段,要實現BIM技術的全面普及,政府部門要加大建筑工程安全工程的宣傳力度,鼓勵建筑企業引進新技術,同時規范建筑市場,制定統一制度標準,在相關法律制度上采用強制條例,促進新技術的實現。③BIM系統軟件開發團隊應定期進行相關調查,了解更多企業需求,根據市場需求開拓創新BIM技術,與時俱進,同時目前市場相關軟件功能混亂,開發團隊應對軟件功能規則,去除其糟粕,完善BIM系統[5]。多方共同努力推進BIM技術應用,推進建筑行業穩步發展。
4結論
建筑行業綠色可持續發展應符合科技發展方向。根據以上研究,BIM技術的引進對我國工程事故頻繁發生的現象對建筑工程施工安全管理大有幫助。BIM技術的應用可以在建筑工程的各個環節實現安全的全面控制,預警各環節的安全危險,制定預設方案,預防和降低安全事故的發生率。BIM技術對建筑工程施工人員的安全教育和培訓工作的開展具有重要作用,強化安全施工意識,提高安全管理效率。因此,為實現建筑業更好的發展,建筑企業要在政府的鼓勵引導下緊跟科技發展,以人為本,積極引入新技術新設備,加大安全管理投入,注重培養新技術專業人才,不斷開拓創新,踐行建筑行業綠色可持續發展。
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