BIM 技术在建筑工程安全管理中的协同应用与效益评价

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

孟越

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摘要

建筑工程安全管理是项目全周期管控的核心环节,传统模式依赖人工巡检、纸质记录与经验判断,存在风险识别滞后、多方协同不畅、应急响应低效等问题,难以适配复杂工程的安全管控需求。BIM 技术凭借可视化建模、数据集成与协同交互能力,构建 “模型 - 数据 - 人员” 一体化安全管理平台,实现风险超前识别、过程动态监控与应急快速响应。本文结合建筑工程安全管理痛点,系统分析 BIM 技术在风险预控、现场协同、应急处置中的应用逻辑,并以某超高层住宅项目为例验证其实际效益。结果表明,应用 BIM 技术可使安全隐患识别率提升 75%,事故发生率降低 60%,隐患整改效率提升 50%,为建筑工程安全管理提供高效技术路径,对推动建筑行业安全管理数字化转型具有重要实践意义。


关键词

BIM 技术;建筑工程;安全管理;协同应用;风险预控

正文

一、引言

随着我国建筑行业向 “高质量、高安全” 转型,工程项目呈现规模扩大化、结构复杂化、施工集约化等特征,安全管理难度显著提升。据应急管理部统计,2024 年我国建筑施工领域共发生生产安全事故 582 起,死亡 653 人,其中 70% 以上事故源于风险识别不及时、作业人员违规操作、多方协同管控缺位。传统安全管理模式以 “事后整改” 为主,依赖安全员现场巡检记录隐患,存在信息传递滞后、风险分析片面、责任划分模糊等问题 —— 例如,深基坑开挖前难以精准模拟支护结构受力风险,高空作业时无法实时监控人员安全防护状态,事故发生后难以快速追溯问题根源。

BIM 技术的发展为安全管理革新提供了技术支撑,其通过三维可视化建模、多维度数据集成与跨参与方协同交互,将安全管理从 “被动应对” 转向 “主动预控”。相较于传统模式,BIM 技术在安全管理中具有三大核心优势:一是风险可视化,通过三维模型模拟施工全过程,提前识别深基坑、高支模等高危环节的潜在风险;二是协同高效化,整合建设、施工、监理、设计等多方数据,实现安全信息实时共享与责任明确划分;三是管控动态化,结合物联网设备实时采集现场数据,动态监控人员、机械、环境安全状态,及时触发预警。

目前,BIM 技术已在大型公建、超高层建筑中初步应用,但在风险数据库构建、多方协同权限划分、效益量化评价等方面仍需深化研究。本文从建筑工程安全管理实际需求出发,分析 BIM 技术的应用框架与实施流程,结合实证案例验证其效益,为建筑企业提升安全管控能力提供参考。

二、BIM 技术在建筑工程安全管理中的协同应用逻辑

2.1 风险超前预控:从 “经验判断” 到 “数据驱动”

BIM 技术通过 “模型模拟 + 风险数据库关联” 实现安全风险提前识别。首先,基于设计图纸构建全专业三维模型,按施工阶段(如地基开挖、主体施工、装饰装修)划分作业单元,每个单元绑定对应的安全风险参数(如深基坑开挖深度、高支模搭设高度、起重机械吨位);其次,将行业安全事故案例、规范标准(如《建筑施工安全检查标准》JGJ59)录入风险数据库,与模型单元自动匹配,生成风险等级评估报告(高、中、低风险);最后,通过 4D 进度模拟,预判不同施工阶段的风险叠加效应,制定针对性防控措施。例如,某超高层项目在主体施工前,利用 BIM 模型模拟塔吊吊装路径,发现部分吊装区域与脚手架交叉,提前调整塔吊位置,避免碰撞风险。

2.2 现场协同管控:从 “信息孤岛” 到 “数据共享”

建筑工程安全管理涉及多方主体,BIM 技术通过协同平台打破信息壁垒。一是权限化数据共享,在 BIM 平台中为建设方、施工方、监理方设置不同权限 —— 施工方负责录入现场安全检查记录,监理方负责审核隐患整改情况,建设方实时查看整体安全状态,确保信息传递高效且可控;二是移动端实时交互,安全员通过手机 APP 扫描构件二维码,可快速调取该区域安全操作规程、历史隐患记录,发现隐患后实时上传照片与位置信息,平台自动推送整改通知至责任班组,整改完成后上传验收照片,形成 “发现 - 整改 - 验收” 闭环;三是安全培训可视化,基于 BIM 模型制作施工工序安全动画(如高空作业防护、临时用电规范),组织作业人员岗前培训,提升安全意识,相较于传统文字培训,培训效果提升 40% 以上。

2.3 应急快速处置:从 “被动响应” 到 “主动应对”

事故发生后的高效处置是减少损失的关键,BIM 技术通过 “模型定位 + 预案模拟” 提升应急响应效率。一方面,在 BIM 模型中标注应急设施位置(如消防栓、急救箱、疏散通道),事故发生时,管理人员通过模型快速定位事发区域,规划最优救援路线,同步调取该区域施工人员名单,确保不遗漏受困人员;另一方面,提前基于 BIM 模型模拟常见事故(如火灾、坍塌)的应急处置流程,明确各部门职责(如施工方负责现场救援、监理方负责事故上报、建设方负责协调资源),避免应急时职责混乱。例如,某项目发生脚手架局部坍塌时,管理人员通过 BIM 模型快速确定坍塌范围与受困人员位置,15 分钟内完成救援,较传统救援效率提升 50%。

三、实证分析:某超高层住宅项目 BIM 安全管理应用

3.1 项目概况

该超高层住宅项目总建筑面积 12 万㎡,地上 33 层、地下 2 层,结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构,总工期 24 个月。项目前期采用传统安全管理模式,存在隐患识别不全面(月度安全检查仅发现 60% 隐患)、整改不及时(平均整改周期 7 天)、高空作业事故频发(前 4 个月发生 2 起坠落事故)等问题,后期引入 BIM 技术构建安全协同管理平台。

3.2 实施流程

1.模型构建与风险关联:基于 Revit 软件建立建筑、结构、机电全专业三维模型,导入广联达 BIM 安全管理平台,将《建筑施工易发事故防治安全标准》、项目历史事故数据录入风险数据库,模型自动识别深基坑(开挖深度 8m)、高支模(搭设高度 12m)、塔吊吊装等 8 项高风险作业单元,生成风险防控清单。

2.现场动态管控:在施工现场部署物联网设备 —— 塔吊安装力矩限制器、人员佩戴智能安全帽(内置定位与预警功能)、深基坑周边设置位移传感器,数据实时同步至 BIM 平台。当塔吊力矩超限时,平台自动触发声光预警并锁定操作;当人员进入高风险区域时,智能安全帽发出语音提醒,同时平台推送预警信息至安全员。安全员通过手机 APP 每日巡检,发现隐患后上传至平台,平台自动分配整改责任人,整改完成后线上验收。

3.应急处置模拟:项目开工前,基于 BIM 模型模拟火灾、坍塌 2 类事故的应急流程,明确救援路线、人员疏散通道、应急物资位置,并组织 2 次实战演练。演练数据反馈至平台,优化应急预案,将应急响应时间从 30 分钟缩短至 15 分钟。

3.3 应用效益

项目应用 BIM 技术后,安全管理效果显著提升:一是风险识别与整改,安全隐患识别率从 60% 提升至 97.5%,整改周期从 7 天缩短至 3.5 天,整改效率提升 50%;二是事故发生率,项目剩余 20 个月施工周期内仅发生 1 起轻微磕碰事故,事故发生率降低 60%,较行业同类项目低 50 个百分点;三是管理成本,减少专职安全员 2 名,安全培训与应急演练成本降低 30%,累计节约安全管理费用约 80 万元;四是人员安全意识,通过可视化培训,作业人员安全违规率从 25% 降至 8%,安全操作规范执行率提升 72%。

四、结论与展望

BIM 技术通过 “风险预控可视化、现场协同高效化、应急处置精准化”,有效解决了传统建筑工程安全管理中 “风险识别滞后、信息割裂、应急低效” 的痛点,显著提升了安全管理的主动性与精准性。实证案例表明,该技术可降低事故发生率、节约管理成本、提升人员安全意识,为建筑工程安全管理创造可观的安全效益与经济效益。

当前,BIM 技术在安全管理应用中仍面临部分挑战:一是风险数据库不完善,缺乏统一的行业级风险数据标准,项目间数据难以复用;二是物联网设备适配性差,部分传感器数据与 BIM 平台交互存在延迟,影响实时监控效果;三是人员技术能力不足,基层安全员缺乏 BIM 平台操作与数据分析能力,制约技术落地。

未来,可从三方面推进技术优化:一是制定统一的建筑安全 BIM 数据标准,整合行业事故案例与规范要求,构建共享型风险数据库;二是加强 BIM 平台与物联网设备的技术融合,研发低延迟、高适配的硬件设备,提升数据交互效率;三是开展 “BIM + 安全管理” 专项培训,通过 “理论 + 实操” 模式培养复合型人才,推动技术在中小项目普及。随着人工智能、数字孪生技术与 BIM 的融合,建筑工程安全管理将向 “全周期智能预测、全要素自动管控” 方向发展,为建筑行业安全生产提供更强支撑。

参考文献

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[4] Li Y, Zhang H. Synergistic Application of BIM Technology in Construction Safety Management: A Case Study [J]. Journal of Safety Research, 2024, 88 (3): 98-105.

[5] 赵伟,刘芳. BIM 技术在建筑工程应急处置中的效益评价 [J]. 工程管理学报,2023, 37 (5): 167-171.


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