近年来,在新时代现代城市进程的持续加快下,中国建筑业也按照时代的要求进行了变革升级。人们在提高生活质量的同时,对建筑形态和功能的要求也渐提高,建筑数量和规模不断扩大,大体量、异性化建筑在城市中作为地标层出不穷。由于建筑结构复杂、施工环境不稳定、高空作业多、施工人员技术和素质参差不齐等因素,建筑工程施工中安全问题受多重不确定因素影响,施工现场安全管理面临巨大挑战,安全事故发生率居高不下。如果施工中隐藏的安全隐患没有及时发现并制定相应的安全管理措施,将导致无法挽回的损失。因此,减少和预防建筑工程施工中安全事故的发生成为政府及相关企业重点关注的问题。
BIM技术也称建筑信息模型,是指利用建筑工程项目的各项数据建立三维信息模型,运用数字化信息技术搭建共享平台,仿真模拟建筑工程在全生命周期中实施[1]。BIM技术独有的模拟化、可视性、优化性、动态性的特点是其在建筑行业被广泛推崇的价值体现,由于现代建筑较为复杂,建筑相关数据极多,不依靠科学技术及设备很难集成全部信息,从而造成设计、施工及运营方面的纰漏。BIM技术可以将整个工程项目从计划阶段到运输阶段的所有信息整合和三维模拟数据库,设计者、施工部门、运输部门和业主等各主体可以通过BIM建立的共享平台实时控制建设工程项目的各个阶段。其中,鉴于建筑工程施工安全管理的复杂性,BIM技术应用于施工安全管理环节,为施工管理人员提供可视化平台,对施工进行实际操作模拟,弥补施工方案设计不足,消除安全隐患,控制安全问题,优化传统安全管理模式,降低管理难度
1建筑工程安全管理现状
2010-2021年中国建筑工程安全事故发生情况如图1所示,2021年全国共发生734起工程安全事故,死亡840人,与2010年同期数据相比,事故总数增加107件,增加率为17.1%,死亡68人,增加率为8.8%。如下图所示,趋势线可分为三个阶段,第一阶段为2010年至2012年,此时我国建筑工程安全事故发生数减少22.3%,死亡人数减少19.2%,第二阶段为2012年至2021年,这四年事故发生量和死亡量略有变动,第三阶段为2021年至2021年,各增长率较快,事故发生数增加292件,增长率为66.1%,死亡人数增加286人,增加率为51.6%,形式为严峻。
根据2010-2021年的数据分析,中国建筑工程安全事故总量仍然很高,建筑工程安全问题要加强管理,建筑企业和相关法律法规要不断完善,保障建筑工程安全生产。2021年中国建筑工程施工中的主要事故类型和发生比例如图2:高处坠落、物体打击、起重伤害、崩溃、机械伤害、其他伤害[2]等,通过相关工程安全事故案例的研究分析,原因如下:①安全工程意识薄弱,管理监督责任落实不当。建筑行业安全事故频发,有些原因是由于施工现场管理者监督力度不足,施工技术人员的能力和素质需要提高。由于国家城镇化的推进,很多农民工进城工作,建筑工地对工人的要求比较低,成为农民工工作的选择之一。
但是由于施工现场工人需求量较多,导致管理工作困难,且由于部分施工管理人员对安全管理工作的忽视,管理体制不完善等原因,在工人的培训过程中存在疏忽和徇私舞弊现象,很多施工人员未经过专业培训或培训不达标即上岗,存在施工安全知识盲点,未意识到安全防护及操作规范的重要性,在实际工程施工中可能由于个人的不当操作,使自己和他人生命安全受到极大威胁,造成安全事故的发生。其次由于现在建筑企业过多,企业之间相互竞争而降低成本以中标,因此在项目施工阶段施工企业为节约成本强行缩短建设周期,使得现场管理人员在抢工过程中忽视安全管理,对施工现场存在的安全隐患未进行一一排查并做出预留措施。多度关注效益而忽视安全责任意识,监督责任落实不到位,致使施工现场出现各类安全问题。
②安全管理方法落后,先进安全施工技术设备投入不足。目前,很多施工企业的管理层都具有丰富传统安全管理经验,年龄呈现老龄化特征,传统安全管理思维根深蒂固,对新技术接受能力较弱,整体素质和技术水平低。在信息时代,随着建筑形态的多样化,施工环境和施工难易度越来越复杂,采用传统的人工观测安全管理方法进行现场安全管理,或者不能监视应对越来越复杂的施工现场隐蔽的安全问题。因此,消耗更多人力物力,效率低,安全监测误差大。
其次,施工企业为了节约成本,减少安全管理投入,减少先进施工设备和安全监测设施的支出,现场施工设备缺乏定期维护检查。由于当前建筑施工难度增加,施工安全管理方法落后,设备老化,导致工地安全问题无法保障,造成工地安全事故。③相关法律和标准不完善。建筑业安全生产工作落实不足与中国建筑业长期形成的重成本轻安全思维观念密切相关。虽然国家制定了《中华人民共和国安全生产法》、《建筑工程安全生产管理条例》等相关的法律法规和标准来规范建筑各方主体的建设活动,但由于建设过程复杂多变,相关制度体系暂时无法及时完善以填补原有法律法规的漏洞,使得建设各方主体对相关法律制度和标准的不足之处存在侥幸心理。例如施工单位低价中标,以至在是施工过程中缩减安全支出造成安全事故;工程总承包方违法分包,致使现场安全管理责任混乱等不规范行为。由此可见,建筑业相关法律法规中部分规定可操作性差,相关体系不健全,部分法律法规还存在着交叉现象含糊不清,使得一些建筑企业见缝插针。因此,建筑业的相关法律和标准需要不断完善,以确保建筑企业的标准化操作。
2BIM技术在建筑工程安全管理中的应用
2.1建筑工程施工现场动态布局
工地平面规划布局在工程建设中至关重要。建筑工程施工容易受到地形、周边环境和气候等因素的影响,工地的实际问题和突发情况不断出现。在不同的施工阶段,施工现场的配置方案受施工要求、绿化、消防、交通运输等因素的影响需要灵活变动,各因素之间相互联动、相互影响,施工现场的平面配置设计方案变得困难,传统的平面设计方式越来越复杂BIM技术在图纸设计过程中通过三维模型演示,可以在建筑物的布局、施工运输通道的铺设、临时设施的布局、塔式起重机和脚手架等危险系数大的机械设备的布局、自来水线路的布局在图3中发挥重要作用。
例如,临时设施的配置是为了保障施工的正常运行而临时构筑的宿舍、材料室、办公室等建筑物、构筑物等,直接影响施工效率和施工安全,利用BIM技术评价其构筑位置、安全性,对施工起到促进作用的材料堆积位置减少二次运输,接近交通运输线路,利用BIM技术模拟现场材料等位置的配置,合理配置材料位置和运输通道,利用BIM技术检查脚手架和模板的具体配置方式,检查脚手架和结构之间是否冲突将BIM技术运用到施工现场平面布置中,能够提前检验施工方案的缺陷,协助施工单位评定施工现场平面布置的安全性,有效改善平面设计的不足,对施工现场进行可视化管理,避免施工空间碰撞,提高安全系数。
2.2建筑工程施工安全检查
面对日益复杂的施工环境,BIM技术能够运用自身优势对建筑工程进行全面安全检查。首先BIM技术可以对施工图纸进行逐一审查,排除图纸在方案设计过程中存在的缺陷,避免施工过程中出现问题而影响工期以及危及人身安全等。其次,通过对建筑施工环境、建筑施工方案、施工工序和技术等大量数据的收集和动态模拟进行信息分析,利用BIM安全分析软件发现识别施工现场存在的危险因素和区域,标识、隔离,根据软件分析结果优化问题方案。
此外,BIM技术可以正确定位需要事先保护的四口和五临边等事故发生区域,防止现场工作人员误入危险区域发生危险,施工安全管理人员也可以正确开展施工安全管理,制定事前保护措施。工地安全管理工作还可以利用BIM技术的可视化和动态化特点,进行三维撞击检测,如管线撞击检测如图4所示、结构撞击检测等。通过Revit、ArchiCAD等软件建立BIM模型,与碰撞检测功能插件Navisworks、Fuzor等结合后,进行各版本之间、各版本内部的检测,标记管道之间和结构中的碰撞和碰撞的地方进行优化。动态管理建筑工程施工安全危险,保证安全管理时效性,从根本上确保建筑工程安全性,降低建筑工程安全风险发生概率。
2.3建筑工程施工安全培训
建筑工程施工人员安全教育培训直接影响工地安全质量。传统的施工安全训练方式老化,感知性差,施工人员容易产生反抗心理,影响训练效果。随着科学技术的进步,BIM技术被引进了施工安全训练。利用BIM技术进行3D模拟施工操作,为施工人员更直接地展示施工过程,将不同施工阶段可能存在的安全问题模拟展示在共享平台上,引起施工人员对安全危险点的高度重视。通过BIM技术模拟施工中出现安全问题时的应对措施,如安全逃生模拟、安全避难模拟、安全救援模拟等。BIM技术与VR等设备相结合,可以增加视觉、听觉等感知,通过场景模拟标准化安全施工流程,可以更真实地教授施工人员,施工现场管理人员也可以根据施工过程中存在的危险因素进行调查,制定相应的预防措施。这种方式为建筑工程施工人员的教育训练提供了新颖有效的方法,使教育训练工作直观有意义,提高训练人员的积极性,使施工人员掌握施工安全重点,提高安全施工意识。
3BIM技术在建筑工程安全管理中的推广策略
①由于BIM技术是新时代的产物,对技术人员水平和设备的要求很高。然而,许多企业缺乏对BIM技术的深入探索,忽视了BIM技能培训,缺乏专业人才的培养和相应设备的投资,使得BIM技术在施工安全管理中难以推进。因此,门窗企业要从投资收益的长远角度看待BIM技术的引用,增加对BIM技术的软硬件投入,加大BIM专业人才的培养力度,制定关于BIM技术使用的奖惩制度,定期举办BIM技能大赛,这种方式有利于改变员工对BIM技术应用的态度,让员工积极接受BIM技能的学习[4]。②BIM技术在我国应用处于起步阶段,要实现BIM技术的全面普及,政府部门要加大建筑工程安全工程的宣传力度,鼓励建筑企业引进新技术,同时规范建筑市场,制定统一制度标准,在相关法律制度上采用强制条例,促进新技术的实现。③BIM系统软件开发团队应定期进行相关调查,了解更多企业需求,根据市场需求开拓创新BIM技术,与时俱进,同时目前市场相关软件功能混乱,开发团队应对软件功能规则,去除其糟粕,完善BIM系统[5]。多方共同努力推进BIM技术应用,推进建筑行业稳步发展。
4结论
建筑行业绿色可持续发展应符合科技发展方向。根据以上研究,BIM技术的引进对我国工程事故频繁发生的现象对建筑工程施工安全管理大有帮助。BIM技术的应用可以在建筑工程的各个环节实现安全的全面控制,预警各环节的安全危险,制定预设方案,预防和降低安全事故的发生率。BIM技术对建筑工程施工人员的安全教育和培训工作的开展具有重要作用,强化安全施工意识,提高安全管理效率。因此,为实现建筑业更好的发展,建筑企业要在政府的鼓励引导下紧跟科技发展,以人为本,积极引入新技术新设备,加大安全管理投入,注重培养新技术专业人才,不断开拓创新,践行建筑行业绿色可持续发展。
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