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BIM技术在市政道路安全管理中的应用李滔

发表时间：2020/9/3 来源：《基层建设》2020年第11期作者：李滔

[导读] 摘要：市政道路大多处于繁华都市，其施工作业影响因素多，影响范围大，并且在施工期间具有涉及面广、地下管线复杂、交通流量大、施工工期短等特点，通过分析BIM技术在市政道路施工期间安全管理应用，以提高交通安全、作业安全及交通仿真优化为目的，切实强化提升市政道路安全管理理念、效率和力度。

        陕西华山路桥集团有限公司陕西西安 710016
        摘要：市政道路大多处于繁华都市，其施工作业影响因素多，影响范围大，并且在施工期间具有涉及面广、地下管线复杂、交通流量大、施工工期短等特点，通过分析BIM技术在市政道路施工期间安全管理应用，以提高交通安全、作业安全及交通仿真优化为目的，切实强化提升市政道路安全管理理念、效率和力度。
        关键词：市政道路；BIM技术；安全管理
        一、建筑业BIM技术的应用背景
        习近平总书记在2019年新年贺词中提出：“这一年，中国制造、中国创造、中国建造共同发力，继续改变着中国的面貌”。这是我国首次提出“中国建造”的理念，这一举措为整个建筑业的变革注入了新的活力。
        数字化变革已经不是选择，而是唯一出路。BIM技术作为数字化转型的核心技术，与其他数字技术融合应用将是推动企业数字化转型升级的核心技术支撑。“BIM+云平台”BIM与大数据、物联网、移动技术、人工智能”等集成应用，将改变施工项目现场参建各方的交互方式、工作方式和管理模式，形成“BIM+项目管理”的创新管理模式。BIM技术已经逐步深入到包括成本、进度、质量、安全等项目指标管理活动中，BIM技术与管理的全面融合成为BIM应用的一大趋势。
        二、市政道路施工安全管理中应用BIM技术的价值
        BIM技术的载体是模型，所以在施工阶段的应用也是从模型最容易产生价值的技术管理应用开始的，并通过后期参数化设计、可视化漫游、优化模拟及实时捕捉等内容辅助，进行施工组织协调、动态安全技术交底，交通仿真优化、人员信息和安全行为识别、安全事故分析等，进行施工作业全过程安全管理的监控和识别，从而降低工程施工期间安全事故的发生几率。
        三、BIM技术在市政道路施工安全管理中的具体应用
        （一）施工组织协调中BIM技术的应用
        在市政道路施工过程中，多工序协同交叉作业较为普遍，通过施工前期管线和道路建模，明确施工流程和区域划分，以及原有地下构筑物及管线位置，确保人员、机械交叉作业安全有序，有章可循。
        借助模型模拟、优化，直观展现各工序的施工工艺，模拟过程中充分考虑施工实施过程中可能出现的问题，避免复杂节点上交叉工序间相互干扰，并将交叉工序的组织安排调整到最佳状态，增加了施工进度、质量和安全的参考意义和可操作性。
        （二）安全技术交底在BIM中的应用
        通过发挥BIM模型服务于工程项目的价值，将建好的模型全部整合后，导入虚拟现实软件，创建1：1的虚拟现实环境，项目各参建方可以对拟建项目进行虚拟仿真漫游，对施工工序按流程进行逐一演示，着重突出每一工序的安全作业内容和防护措施，并通过VR虚拟成像进行身临其境的虚拟现实漫游浏览，形成预先模拟施工作业的虚拟环境，从而加强作业人员的安全感知和意识。
        （三）交通仿真优化在BIM中的应用
        在市政道路建设中，绝大数项目（尤其是改扩建项目）工程量大、周期长、影响范围广，并且施工环境大多处于交通荷载较高区域，对现有交通影响较大。受自身属性的影响，市政道路施工过程中不论是对周边环境还是交通出行，均会对在一定程度上对市民造成不便和引发不安全因素。鉴于此，采用交通优化方案进行合理疏导就显得尤其重要。
        一般情况下，施工区域交通分流主要有利用道路改造影响分流和交通诱导为主的软性分流两种形式。在工程实际中，为补偿占用道路，改造过程通常遵循“占一还一”的原则；而在改造选择时，为避免因施工过程带来过大影响，则一般遵循“就近平行”的原则，尽量减少改造路段。在无法确定最优改造方案时，通过仿真技术的运用，综合分析后可提出推荐方案，以供参考和决策。

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        施工期间，可利用实景建模分析占道宽度、长度及建筑物或构筑物的高度，利用Trans Modeler仿真软件对施工区交通组织方案进行仿真；采用多层次关联评价方法建立以施工区点—线—面运行效率为重点的评价指标体系；运用仿真结果求得不同方案的关联值，输出最优方案并探讨各组织措施下的不同方案优化率。从而选择最优占道方案以及确保施工期间等效通行能力与交叉口稳定性。
        （四）人员信息和安全行为管理中BIM技术的应用
        通过AI智能摄像头，迅速抓取头像信息，利用大数据快速进行动态人脸识别、人脸信息比对、陌生人聚类计算等服务，将深度学习技术应用于人脸的细分特征识别领域，大大提高人脸特征的识别精度。其中，在深度网络的识别方式，有着一层层提取物体特征的优势，相比浅层网络更能提取、刻画分类物体的本质特征，从而提升识别率。进而在现场人员管理及安全行为异常时，系统实时报警，形成预警管理机制。
        （五）安全事故分析中BIM技术的应用
        通过对以往发生的安全事故的分析和总结，利用Revit、Lumion、Navisworks等软件进行事故模拟和可视化分析。直观化展现事故起因、经过、结果及处理方式，并通过场景建模及VR协同配合，进行实景模拟演练，从而达到教育和预警作用，增强施工人员的安全意识。
        （六）施工现场管理在BIM技术的应用
        市政道路施工作业线路长、内容多、作业人员和机械较为集中，安全隐患风险较大。在施工期间通过无人机实时航拍，及时发现存在的安全隐患确保施工作业安全。并在4D模型和4D模拟的基础上，附加工程所需的材料属性，以及基坑或沟槽的边界条件和荷载条件，结合先进的时变结构分析方法、相应的有限元软件接口，采用ANSYS或Etabs等通用有限元软件，便可以将BIM、4D技术和时间变结构分析方法结合起来，实现基于BIM的施工过程结构安全分析与支撑体系安全分析，能有效捕捉施工过程中可能存在的危险状态，指导安全维护措施的编制和执行，防止发生安全事故。
        （七）施工动态监测管理在BIM技术的应用
        相比于传统监测手段，三维全方位动态监测实现了可视化功能，通过三维虚拟环境漫游，可直观、形象的发现施工现场潜在危险源。通过对监测位置应力应变的动态监测，可借助手机APP进行实时查看，且当某一监测点的监测值发展超限时，系统自动报警并推送消息。
        （八）施工信息管理在在BIM技术的应用
        二维码具有信息量大、纠错能力强、识读速度快、全方位识读等特点，将需要访问、使用的信息编码到二维码中，可利用手机摄像头进行扫描识读。
        通过BIM结合二维码技术，可根据BIM模型快速生成和打印二维码，通过贴二维码标签的方式，借助建设协同管理信息平台，作为人、机交互的显示方式以及配电管理、人员实名制、设备巡检、技术交底。借助二维码，可快速获取相关信息，缩短项目工作人员查询时间，提高查询效率，达到模型的轻量化、移动化和多端协同。
        “BIM+二维码技术”技术的结合应用具有便操作、可推广、易应用的特点，将项目实施过程中的信息交互融合，实现了对传统工作方式的升级改造。打通线上线下管理条线，对项目建设全生命工程数据高度集成与高效传递，实现了工程建设的高效管控。
        四、结束语
        随着BIM技术应用环境的不断完善，BIM产品的不断成熟，BIM应用价值的逐步显现，加强在市政道路及其他建设领域的BIM应用就显得尤为重要。在BIM技术从理念的形成到进入BIM3.0阶段，施工安全管理也从传统化向科技信息化迈出了坚实的一步，并逐步向更科学，有效、快捷的方向上不断前行。传统的高污染和高危险生产方式必将被信息化生产所替代。BIM技术以智能化的方式及时发现解决问题，在市政道路及其他建设领域安全管理的设计阶段、施工阶段、运维阶段都将发挥重要作用。
        参考文献：
        [1]曲秋莳、周丽.等.城市占道施工区交通组织方案优化及仿真评价[J].中国现代教育装备，2016（11），253：93-94.