Ứng dụng bim trong công tác lập kế hoạch an toàn lao động trên công trường xây dựng

Nghiên cứu này ứng dụng mô hình thông tin tòa nhà BIM vào công tác quản lý ATLĐ trên công trường xây dựng như tích hợp các mối nguy tai nạn lao động vào mô hình BIM 4D, mô phỏng không gi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học : PGS TS Phạm Hồng Luân

Cán bộ chấm nhận xét 1 : TS Đỗ Tiến Sỹ

Cán bộ chấm nhận xét 2 : TS Đặng Thị Trang

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 27 tháng 7 năm 2017

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS TS Lương Đức Long – Chủ tịch hội đồng

2 TS Trần Đức Học – Thư ký

3 TS Đỗ Tiến Sỹ – Cán bộ phản biện 1

4 TS Đặng Thị Trang – Cán bộ phản biện 2

5.TS Lê Hoài Long – Uỷ viên

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀI: Ứng dụng BIM trong công tác lập kế hoạch an toàn lao động

trên công trường xây dựng

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Đánh giá các nguy cơ gây mất ATLĐ của các công tác thi công và đề xuất các biện pháp giảm thiểu Tích hợp đánh giá này vào mô hình BIM 4D

Mô phỏng không gian thực hiện công tác thi công trong mô hình BIM theo tiến

độ thi công Phát hiện và giải quyết xung đột không gian thi công

Tích hợp BIM vào kế hoạch ATLĐ trên công trường, giúp các bên trong dự án đều tiếp cận được thông tin tiến độ và ATLĐ kịp thời và chính xác

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15-8-2016

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30-6-2017

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Phó Giáo sư, Tiến sĩ PHẠM HỒNG LUÂN

TRƯỞNG KHOA

Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Phó Giáo sư, Tiến sĩ Phạm Hồng Luân đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Kỹ thuật Xây dựng, đặc biệt là các thầy cô thuộc ngành Quản lý xây dựng đã tận tình truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập tại trường

Xin bày cảm ơn các bạn bè, đồng nghiệp của tôi đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn Cảm ơn cộng đồng kiến trúc sư, kỹ sư thuộc

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 6 năm 2017

An toàn lao động (ATLĐ) vẫn luôn là mối quan tâm hàng đầu của ngành xây dựng do những thiệt hại của tai nạn lao động về con người, thiệt hại về kinh

tế cho chủ đầu tư, ảnh hưởng nghiêm trọng đến uy tín của nhà thầu

Nghiên cứu này ứng dụng mô hình thông tin tòa nhà (BIM) vào công tác quản lý ATLĐ trên công trường xây dựng như tích hợp các mối nguy tai nạn lao động vào mô hình BIM 4D, mô phỏng không gian việc trong mô hình BIM theo tiến độ thi công, phát hiện và giải quyết xung đột không gian làm việc Nghiên cứu cũng trình bày phương pháp tự động liên kết tiến độ từ MS-Project vào mô hình BIM 3D

Nghiên cứu đã đưa ra một cách tiếp cận cho việc tích hợp BIM vào công tác quản lý ATLĐ trên công trường xây dựng, hạn chế các mối nguy trong quá trình thi công bằng cách giảm thiểu nguy cơ xung đột không gian làm việc, tích hợp thông tin ATLĐ cho các công tác và cảnh báo các mối nguy TNLĐ trong

mô hình BIM Mô hình BIM 4D tích hợp ATLĐ giúp kỹ sư công trường bám sát với kế hoạch thi công và cập nhật các thay đổi trên công trường nhanh chóng

để đảm bảo xác định các mối nguy TNLĐ kịp thời và có các biện pháp giảm thiểu nguy cơ TNLĐ cần thiết Mô hình BIM 4D này cũng có thể sử dụng cho mục đích huấn luyện ATLĐ cho công nhân, hỗ trợ việc ra quyết định và cải thiện việc trao đổi thông tin giữa các bên thuộc dự án

Safety is always the major concern in the construction industry because fatalities and injuries from construction work bring great losses to individuals, economic damage to investor and destroy contractor’s reputation

The aim of this study is applying BIM into safety management on construction site such as: integrating safety hazard into 4D BIM, visualizing workspace and automate linking them with schedule, checking and solving workspace conflict This research also presents automate method to link 3D BIM model with construction schedule

This research has made an approach for integrating BIM into the management of Health and Safety on construction sites, limiting hazards in the construction process by minimizing the risk of conflict workspace, integrated of the Health and Safety information for work and warning of hazards of occupational accidents in the BIM model BIM 4D integrated Health and Safety helped field engineers sticking with the construction plan and update the changes on the site quickly to identify safety hazards and minimize the risk occupational accidents BIM 4D model also can be used for the purposes of the Health and Safety training for workers, support decision making and improve the exchange of information between the parties of the project

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện Các số liệu, kết quả phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào trước đây

TP Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 6 năm 2017

Trần Việt Thắng

DANH MỤC BẢNG BIỂU 9

DANH MỤC HÌNH ẢNH 10

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT 12

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 13

1.1 Giới thiệu chung 13

1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu 16

1.2.1 Lý do hình thành nghiên cứu 16

1.2.2 Các câu hỏi nghiên cứu 19

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 19

1.4 Phạm vi nghiên cứu 19

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 21

2.1 Các khái niệm chung: 21

2.2 Ứng dụng BIM trong công tác quản lý ATLĐ trên công trường: 22

2.3 Phân tích mối nguy ATLĐ trong công tác thi công - JHA: 26

2.4 Mô phỏng không gian thi công và phát hiện xung đột không gian thi công 28

2.5 Kết luận 31

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

3.1 Quy trình nghiên cứu: 32

3.2 Đánh giá JHA cho công tác thi công tích hợp với tiến độ trong mô hình BIM: 34

3.2.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu JHA cho các bước công việc 34

3.2.2 Thực hiện JHA cho các công tác thi công cấu kiện BTCT đổ tại chỗ 36

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 7 | 109

3.2.3 Tích hợp đánh giá JHA cho các công tác thi công vào mô hình BIM

41

3.3 Xác định không gian làm việc 42

3.3.1 Xác định và hiển thị không gian làm việc trong mô hình BIM 43

3.3.2 Xác định xung đột không gian làm việc dựa vào tiến độ thi công 46

3.3.3 Giải quyết xung đột không gian làm việc 49

3.4 Tích hợp BIM vào quản lý ATLĐ trên công trường xây dựng 51

CHƯƠNG 4 ÁP DỤNG NGHIÊN CỨU VÀO CÔNG TRÌNH CỘNG HOÀ GARDEN 55

4.1 Tổng quan về công trình 55

4.2 Liên kết tiến độ vào mô hình BIM 3D từ MS-Project 58

4.2.1 Đưa thông tin tiến độ từ MS-Project vào Autodesk Revit 58

4.2.2 Liên kết thông tin tiến độ vào đối tượng trong mô hình BIM 4D 62

4.3 Tạo không gian làm việc cho các công tác thi công trong BIM 65

4.3.1 Tạo không gian làm việc cho cột/ vách trong Revit 65

4.3.2 Tạo không gian làm việc cho dầm/ sàn trong Revit 68

4.3.3 Liên kết đối tượng không gian thi công vào mô hình 4D 69

4.4 Kiểm tra xung đột và giải quyết xung đột không gian làm việc 70

4.4.1 Kiểm tra xung đột không gian làm việc 70

4.4.2 Giải quyết xung đột không gian làm việc 74

4.5 Tích hợp JHA cho các công tác thi công trong mô hình BIM 4D 78

4.5.1 Khai báo JHA cho mô hình BIM 78

4.5.2 Đưa thông tin JHA vào công tác thi công 79

4.5.3 Hiển thị các cảnh báo an toàn trên mô hình 4D 80

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 8 | 109

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82

5.1 Kết luận 82

5.2 Kiến nghị 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 86

PHỤ LỤC 91

PHỤ LỤC A: DYNAMO SCRIPT ĐƯA THÔNG TIN TIẾN ĐỘ VÀO MÔ HÌNH BIM 3D 91

PHỤ LỤC B: DYNAMO SCRIPT TẠO KHÔNG GIAN LÀM VIỆC CHO CẤU KIỆN CỘT 96

PHỤ LỤC C: DYNAMO SCRIPT TẠO KHÔNG GIAN LÀM VIỆC CHO CẤU KIỆN SÀN 100

PHỤ LỤC D: CHI TIẾT DYNAMO SCRIPT NHÓM THÔNG TIN CẤU KIỆN THEO TẦNG VÀ PHÂN VÙNG THI CÔNG 103

Bảng 1: Một số nghiên cứu nổi bật về ứng dụng BIM trong việc hỗ trợ quản lý

ATLĐ tại công trường 23

Bảng 2 Các nghiên cứu về xác định và giải quyết xung đột không gian làm việc 30

Bảng 3 Các phần mềm được sử dụng trong nghiên cứu 34

Bảng 4: JHA cho các công tác BTCT đổ tại chỗ 39

Bảng 5 Mức độ rủi ro cho các công tác thi công 41

Bảng 6: Minh hoạ không gian làm việc 43

Bảng 7: Không gian làm việc của các công tác thi công cột BTCT đổ tại chỗ 46 Bảng 8: Xung đột không gian làm việc 48

Bảng 9 Phân quyền cho các bên trong mô hình BIM cloud 53

Bảng 10: Tạo các biến thông tin tiến độ cho Revit 59

Bảng 11: Các tham số cho Không gian làm việc của cấu kiện cột 65

Bảng 12: Không gian làm việc cho công tác thi công sàn BTCT 69

Bảng 13: Các biểu tượng cảnh báo an toàn 81

Hình 1 Quy trình nghiên cứu Ứng dụng BIM trong công tác lập kế hoạch

ATLĐ trên công trường xây dựng 33

Hình 2 Các công cụ nghiên cứu 33

Hình 3 Quy trình xác định mối nguy cho một công tác thi công 36

Hình 4 Xác định mức độ rủi ro của mối nguy 36

Hình 5 Quy trình tích hợp JHA cho công tác thi công trên mô hình BIM 4D 42 Hình 6 Các không gian cấu thành không gian thi công của một đối tượng 44

Hình 7 Không gian thi công của công tác Lắp đặt cốt thép cột 45

Hình 8 Xác định xung đột không gian làm việc 48

Hình 9 Quy trình phân tích và giải quyết xung đột không gian thi công 51

Hình 10 Quy trình ứng phó với các vấn đề ATLĐ trên công trường tích hợp BIM-cloud 53

Hình 11 Quy trình khởi tạo dự án Cloud-BIM trên Synchro SITE 54

Hình 12 Phối cảnh công trình 55

Hình 13 Mặt đứng công trình 56

Hình 14 Mặt bằng bố trí công trường 57

Hình 15 Đưa thông tin tiến độ vào mô hình BIM 58

Hình 16 Tiến độ thi công trên MS-Project 59

Hình 17 Khai báo các biến Shared Parameter chứa thông tin tiến độ cho Revit 60

Hình 18 Đưa các biến chứa thông tin vào thuộc tính của đối tượng 61

Hình 19 Xuất tiến độ từ MS-Project sang MS-Excel 61

Hình 20 Quy trình đưa dữ liệu tiến độ từ MS-Project vào Revit 62

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 11 | 109

Hình 21 Đưa thông tin tiến độ từ MS-Excel vào các đối tượng Revit bằng

Dynamo 62

Hình 22 Thiết lập tùy chọn xuất mô hình Revit qua Synchro 4D Pro 63

Hình 23 Sử dụng Auto Matching trong Synchro để tự động gán đối tượng 3D vào công tác thi công 64

Hình 24 Mô hình BIM 4D trong Synchro 4D Pro 65

Hình 25 Đối tượng Không gian làm việc trong mô hình 3D 66

Hình 26 Các không gian làm việc của cấu kiện cột 67

Hình 27 Tạo không gian làm việc công tác thi công cột và gán các tham số tiến độ 67

Hình 28 Tạo không gian làm việc cho sàn theo biên dạng sàn 68

Hình 29 Đưa thông tin tiến độ thi công vào không gian làm việc của cấu kiện sàn 69

Hình 30 Auto matching cho Không gian làm việc Công tác cốt thép cột 70

Hình 31 Kết quả kiểm tra xung đột không gian làm việc 72

Hình 32 Xung đột không gian làm việc giữa công tác “lắp dựng ván khuôn sàn tầng 2 Zone 2” với công tác “tháo dỡ ván khuôn cột tầng 1 Zone 1“ 73

Hình 33 Trùng lắp không gian làm việc công tác “Lắp dựng ván khuôn cột tầng 1, Zone 1” 73

Hình 34 Các cấu kiện trùng lắp không gian thi công trong cùng công tác 75

Hình 35 Khai báo các mối nguy ATLĐ trong Synchro 4D 78

Hình 36 Trọng số các mối nguy cho công tác Đổ bê tông 79

Hình 37 Synchro Script tự động gán Risk theo tên công tác 80

Hình 38 Các biểu tượng cảnh báo mối nguy trong mô hình BIM 4D 81

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 12 | 109

DANH MỤC TỪ NGỮ VIẾT TẮT

triển khai BIM cho một dự án cụ thể

Mô hình thông tin công trình

mối nguy công việc

trúc phân chia công việc

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 13 | 109

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Nội dung chương này sẽ giới thiệu tổng quan các vướng mắc của ngành xây dựng trong vấn đề an toàn lao động (ATLĐ), các nỗ lực và xu hướng nghiên cứu chung của thế giới trong cải thiện an toàn lao động trên công trường Đồng thời trình bày lý do dẫn đến đề tài nghiên cứu này

1.1 Giới thiệu chung

Xây dựng là một trong những ngành có rủi ro xảy ra tai nạn lao động (TNLĐ) cao nhất, theo số liệu thống kê của Cục An toàn lao động - Bộ lao động thương binh

và xã hội, trong năm 2015 cả nước xảy ra 7.620 vụ TNLĐ trong đó ngành xây dựng chiếm tới 35,2% số vụ và 37,9% tổng số người chết (Cục An toàn lao động, 2016)

Theo thống kê của Thanh tra Bộ Lao Động-Thương Binh & Xã Hội năm 2015,

cả nước có khoảng 7.700 người bị tai nạn lao động Trong đó, lĩnh vực xây dựng chiếm 1/3 Tính trung bình cứ mỗi giờ lao động, lại có 1 người bị tai nạn trong ngành này

Cũng theo báo cáo trên, nguyên nhân do người người sử dụng lao động không xây dựng quy trình, biện pháp làm việc an toàn chiếm 26,1% tổng số vụ TNLĐ

Kế hoạch ATLĐ là một phần quan trọng trong công tác tổ chức thi công, mặc

dù các công trường đều có các quy định về ATLĐ trong công trường, công nhân được

tổ chức huấn luyện ATLĐ, và các nỗ lực ban hành các văn bản pháp quy về ATLĐ trong thi công xây dựng nhưng tỉ lệ số vụ tai nạn lao động và số thương vong do TNLĐ trong ngành xây dựng vẫn ở mức cao nhất trong các ngành sản xuất Hậu quả của việc lập kế hoạch ATLĐ không tốt có thể dẫn đến thương vong, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến tiến độ, năng suất lao động của công trường và thiệt hại kinh tế cho nhà thầu và chủ đầu tư

Theo Lưu et al 2009, bên cạnh các nguyên nhân như ý thức của người lao động, sự thiếu nhận thức về ATLĐ của các cấp quản lý, việc thiếu kế hoạch ATLĐ phù hợp cũng là một trong những tác nhân chính dẫn đến TNLĐ trên công trường xây

Một trong những cách giảm thiểu TNLĐ trên công trường đó là thực hiện công tác phân tích mối nguy của công tác thi công (Job hazard analysis-JHA) Tuy nhiên trong thực tế, có rất nhiều trở ngại khi thực hiện JHA cho ngành xây dựng Công trường xây dựng luôn biến đổi, các tổ đội thi công cũng thay đổi theo trình tự thi công, điều kiện thi công chịu sự tác động lớn của môi trường cũng như thời tiết Các công tác thi công tác động qua lại lẫn nhau, các tổ đội có thể gián tiếp gây nguy hiểm cho nhau nếu không gian thi công không được bố trí hợp lý (Sacks et al 2009)

John and Ganah (2011), quản lý ATLĐ trong xây dựng có thể tóm tắt trong những lĩnh vực sau: 1 Các quy định pháp lý về ATLĐ, quy định trên công trường, tiêu chuẩn, hướng dẫn ATLĐ, 2 Quy định quản lý và thiết kế được giám sát bởi chủ đầu tư, 3 Thiết kế có kể đến các mối nguy hiểm liên quan của nó và rủi ro gây TNLĐ trong quá trình thi công, 4 Quản lý các nguy cơ TNLĐ trong quá trình xây dựng dựa trên các biện pháp thi công đã được phê duyệt, 5 Lập kế hoạch quản lý ATLĐ tại công trường và quản lý an toàn trong giai đoạn vận hành dự án

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 15 | 109

Kế hoạch ATLĐ bao gồm việc xác định các mối nguy gây TNLĐ và từ đó đưa

ra biện pháp phòng tránh hoặc giảm thiểu nguy cơ tai nạn Việc xác định chính xác các mối nguy TNLĐ có ý nghĩa quyết định đối với kế hoạch ATLĐ Tuy nhiên, kế hoạch ATLĐ phụ thuộc rất nhiều vào kế hoạch thi công và nhiều tác nhân khác, kỹ sư thi công chỉ quan tâm đến tiến độ, kỹ sư an toàn lao động chú trọng công tác an toàn,

sự thiếu liên lạc giữa các bên càng làm cho công tác đánh giá các mối nguy ATLĐ trở nên khó khăn hơn, kỹ sư ATLĐ không biết khi nào, ở đâu, công tác nào cần được đánh giá rủi ro và đưa ra các biện pháp giảm thiểu nguy cơ TNLĐ

Sự ra đời và phát triển của việc ứng dụng BIM trong ngành xây dựng làm thay đổi cách chúng ta tiếp cận vấn đề ATLĐ BIM được công nhận rộng rãi như một công

cụ giúp các bên liên quan cải thiện vấn đề thông tin liên lạc trong công trường, cải thiện chất lượng của thông tin giúp cho việc ra quyết định nhanh hơn, rút ngắn thời gian thi công, giảm chi phí trong tất cả các giai đoạn của vòng đời dự án Một trong những thế mạnh của BIM so với CAD 2D, 3D truyền thống là ngoài khả năng trình diễn mô hình 3D và quản lý dữ liệu, BIM còn cung cấp các thông tin cần thiết cho các bên liên quan của dự án, giúp trình bày bản vẽ, báo cáo, thống kê tự động và luôn dễ dàng cập nhật khi có thay đổi, mô phỏng thi công, tích hợp tiến độ, quản lý thiết bị,…, trên cơ sở đó, BIM giúp người quản lý ra quyết định nhanh và dễ dàng hơn (Zhang et

mô hình ảo song song với công trình thực tế BIM có thể góp phần đem lại thành công

1 Nguy cơ từ điều kiện làm việc không an toàn Cụ thể là nguy cơ do té ngã

từ trên cao, là nguyên nhân gây thương vong chủ yếu trên công trường xây dựng

2 Nguy cơ từ công tác thi công Ví dụ các mối nguy có thể xảy ra cho công nhân trong quá trình đổ bê tông, lắp dựng dàn giáo, tháo lắp cốp pha

3 Nguy cơ do sự xung đột không gian thi công với các công tác khác Ví dụ công tác vận chuyển vật tư hoặc đổ bê tông bằng cẩu tháp có thể gây tai nạn

do vật rơi cho công nhân đang làm việc bên dưới tầm hoạt động của cần cẩu

Công tác thi công trên công trường xây dựng luôn tiềm ẩn các mối nguy Ứng với mỗi bên liên quan, mỗi giai đoạn thi công, mỗi công tác đều có nguy cơ mất ATLĐ Tính phức tạp và luôn thay đổi của công trường xây dựng làm cho việc thiết lập và theo dõi kế hoạch ATLĐ trở nên khó khăn, sử dụng BIM trong việc tự động phát hiện các mối nguy và đưa ra các biện pháp giảm thiểu nguy cơ TNLĐ có thể khắc phục được nhược điểm này

1.2 Xác định vấn đề nghiên cứu

1.2.1 Lý do hình thành nghiên cứu

Khi các dự án xây dựng trở nên phức tạp hơn, các giải pháp thiết kế, hoạch định, lập tiến độ và thi công cũng càng trở nên tiến bộ hơn (Ganah và John 2015) và BIM là một trong những tiến bộ của ngành xây dựng trong những năm gần đây Suermann và Issa (2009) chỉ ra rằng mô hình thông tin công trình (BIM) có thể giúp

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 17 | 109

các nhà thiết kế, nhà quản lý, nhà thầu thi công hoàn thành công việc hiệu quả hơn,

mở ra một ngành công nghiệp xây dựng chuyên nghiệp hơn BIM giúp nhà thầu và các bên liên quan trong dự án xây dựng quan tâm hơn đến vấn đề ATLĐ, giúp dễ dàng hình dung được tác động của công trường, các thay đổi của môi trường làm việc trên công trường ảnh hưởng tới ATLĐ, giúp cải thiện việc thông tin liên lạc trên công trường trong vấn đề ATLĐ Với sự phát triển của BIM, ngày nay vòng đời dự án được

mô phỏng gần như đầy đủ trong một môi trường ảo, tất cả các thông tin an toàn cũng

có thể được tích hợp trong môi trường ảo này (Ganah và John 2015)

Những nỗ lực áp dụng BIM trong quản lý ATLĐ : 1 Lập kế hoạch thi công theo tiến độ công trình đồng thời với việc quản lý ATLĐ, kiểm tra sự phù hợp của các thiết bị ATLĐ, 2 Bảo đảm công trình và các bộ phận công trình có thể được xây dựng với ít nguy cơ tai nạn nhất, có đủ điều kiện để triển khai các biện pháp ATLĐ phù hợp, 3.Lập kế hoạch ATLĐ trực quan, dễ hiểu, giúp các bên liên quan trong quá trình thi công đều hiểu được và ngay cả công nhân xây dựng cũng có thể hiểu được, 4 Cập nhật thông tin trên công trường chính xác để các công tác thi công không bị xung đột hay vướng mắc khi có thay đổi (Sulankivi et al 2010)

Việc áp dụng công nghệ BIM tại Việt Nam vẫn còn khá mới mẻ, và thực sự BIM chỉ mới được ngành xây dựng Việt Nam quan tâm nhiều trong vài năm trở lại đây, các dự án được tích hợp BIM trong giai đoạn thi công chưa thực sự nhiều, chưa tích hợp được BIM trong quy trình làm việc của dự án Ứng dụng BIM trong ngành xây dựng Việt Nam hiện nay chủ yếu dùng trong giai đoạn thiết kế, việc tận dụng mô hình BIM từ giai đoạn thiết kế vào công tác quản lý thi công, quản lý an toàn lao động vẫn chưa được chú trọng và hiện tại chưa có nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này ở Việt Nam

Đảm bảo ATLĐ giúp cải thiện năng suất lao động trên công trường, đảm bảo môi trường làm việc an toàn là trách nhiệm chung của các bên trong dự án, đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng của bộ phận thi công, quản lý dự án, các tổ đội, thầu phụ và bộ phận giám sát ATLĐ Để đạt được kết quả đó, kế hoạch ATLĐ phải bám sát với kế hoạch thi công và cập nhật các thay đổi trên công trường nhanh chóng để đảm bảo xác

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 18 | 109

định các mối nguy TNLĐ kịp thời và có các biện pháp giảm thiểu nguy cơ TNLĐ cần thiết Kế hoạch ATLĐ truyền thống vốn dựa trên các bản vẽ 2D, đánh giá an toàn dựa vào kinh nghiệm của người kỹ sư – sẽ không đáp ứng được yêu cầu trên do sự biến đổi liên tục cũng như tính phức tạp của công trường xây dựng

Việc xác định các mối nguy TNLĐ và việc thực thi các biện pháp an toàn trên công trường có thể tham khảo từ nhiều nguồn như: dựa trên kinh nghiệm, thói quen, các trường hợp tai nạn đã được ghi nhận, sổ tay ATLĐ, Luật An toàn vệ sinh lao động, OSHA, JHA…tuy nhiên, bộ phận thi công và các tổ đội và ngay cả kỹ sư ATLĐ cũng khó có thể nắm bắt hết được các yêu cầu về ATLĐ theo các quy định trên

Công trường xây dựng có sự tham gia của rất nhiều bên cùng thực hiện các công tác khác nhau của quá trình xây dựng, do đó việc xung đột không gian thi công giữa các nhóm, tổ đội, giữa các công tác khác nhau trên công trường là khó có thể tránh khỏi, sự xung đột này dễ dẫn đến nguy cơ mất ATLĐ Việc xác định không gian thi công đồng thời của nhiều công tác ứng tại một thời điểm sẽ giúp kỹ sư an toàn lao động hình dung dễ dang hơn Nhưng với số lượng công tác thi công lớn và thời gian thi công kéo dài, tính chất thường xuyên biến đổi của công trường xây dựng… việc xác định xung đột không gian thi công đòi hỏi một công cụ có thể hiển thị không gian thi công theo tiến độ thi công một cách tự động

Với mong muốn khắc phục các hạn chế trên bằng việc tích hợp ATLĐ vào mô hình BIM, giúp các kỹ sư công trường chủ động hơn trong việc kiểm tra, lập kế hoạch

an toàn lao động, nhìn thấy trước các rủi ro, hỗ trợ việc ra quyết định kịp thời, giúp các bên thuộc dự án cùng phối hợp tốt hơn trong vấn đề đảm bảo ATLĐ trên công trường xây dựng Đó cũng là lý do hình thành đề tài: “Ứng dụng BIM trong công tác

và lập kế hoạch an toàn lao động trên công trường xây dựng”

Nghiên cứu sẽ tập trung giải quyết 03 dạng nguy cơ, các nguy cơ này được xác định các từ mô hình của một công trình xây dựng ảo

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 19 | 109

1 Nguy cơ từ điều kiện làm việc không an toàn Cụ thể là nguy cơ do té ngã

từ trên cao, là nguyên nhân gây thương vong chủ yếu trên công trường xây dựng

2 Nguy cơ từ công tác thi công Ví dụ các mối nguy có thể xảy ra cho công nhân trong quá trình đổ bê tông, lắp dựng dàn giáo, tháo lắp cốp pha

3 Nguy cơ do sự xung đột không gian thi công với các công tác khác Ví dụ công tác vận chuyển vật tư hoặc đổ bê tông bằng cẩu tháp có thể gây tai nạn

do vật rơi cho công nhân đang làm việc bên dưới tầm hoạt động của cần cẩu

1.2.2 Các câu hỏi nghiên cứu

Làm cách nào để phát hiện và giảm thiểu các mối nguy TNLĐ trong quá trình thi công?

Làm cách nào để giúp bộ phận thi công và bộ phận ATLĐ trên công trường phối hợp tốt hơn trong công tác ATLĐ?

Làm cách nào để kế hoạch ATLĐ có thể cập nhật kịp thời so với kế hoạch thi công cũng như các thay đổi của công trường xây dựng?

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Đánh giá các nguy cơ gây mất ATLĐ của các công tác thi công và đề xuất các biện pháp giảm thiểu Tích hợp đánh giá này vào mô hình BIM 4D

Mô phỏng không gian thực hiện công tác thi công trong mô hình BIM theo tiến

độ thi công Phát hiện và giải quyết xung đột không gian thi công

Tích hợp BIM vào kế hoạch ATLĐ trên công trường, giúp các bên trong dự án đều tiếp cận được thông tin tiến độ và ATLĐ kịp thời và chính xác

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Ứng dụng BIM trong công tác lập kế hoạch an toàn lao động trên công trường xây dựng

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 6/2016 đến tháng 6/2017

Quan điểm phân tích: theo quan điểm của nhà thầu, tư vấn quản lý dự án/ ban quản lý dự án, tư vấn an toàn lao động

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 21 | 109

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

Nội dung chương này sẽ giới thiệu và tổng quan tình hình nghiên cứu của các nghiên cứu trước có ứng dụng BIM trong hỗ trợ giải quyết các vấn đề như: giảm thiểu nguy cơ té ngã trên cao, thực hiện công tác JHA trong mô hình ảo, mô phỏng và giải quyết xung đột không gian thi công

2.1 Các khái niệm chung:

Kế hoạch ATLĐ: kế hoạch ATLĐ (Heath & Safety plan) là kế hoạch tại nơi làm việc được thiết kế dựa trên các quy định về an toàn, quy định cụ thể trách nhiệm của các bên, kế hoạch hành động khẩn cấp khi có sự cố… Kế hoạch ATLĐ được thiết

kế để phục vụ và bảo vệ các cá nhân bị ảnh hưởng bởi tất cả các vấn đề liên quan đến sức khoẻ, tinh thần và an toàn Kế hoạch ATLĐ là một phần mở rộng của kế hoạch tổ chức thi công, được phát triển ở giai đoạn chuẩn bị của dự án và thực thi vào giai đoạn thực hiện dự án (SAFE OPEDIA, n.d.)

JHA: Job hazard analysis (OSHA, 2002)– phân tích mối nguy của công tác, là một kỹ thuật tập trung vào các bước công việc của một công tác để xác định trước các mối nguy có thể xảy ra JHA tập trung vào mối quan hệ giữa công nhân, công tác, công cụ và môi trường làm việc Thực hiện JHA sẽ giúp xác định các mối nguy và từng bước loại bỏ hoặc giảm nhẹ các mối nguy tới mức chấp nhận được trước khi tiến hành thi công

Không gian làm việc (Workspace): là không gian tối thiểu để có thể thực hiện một công tác xây lắp, không gian làm việc phụ thuộc vào các yếu tố như: hành dáng, kích thước của cấu kiện cần thi công; số lượng cấu kiện; điều kiện sàn công tác; vật liệu yêu cầu; biện pháp, công cụ thi công; số lượng nhân công và không gian đảm bảo

an toàn cần thiết (Thabet and Beliveau, 1994)

BIM – Mô hình thông tin công trình: (Autodesk, 2015) định nghĩa BIM (Building Information Modeling) là một quy trình bắt đầu bằng việc tạo ra một mô hình 3D thông minh của công trình và sử dụng mô hình đó để điều phối, mô phỏng, và trực quan hoá cũng như giúp chủ đầu tư và nhà cung cấp dịch vụ cải thiện cách công trình hay cơ sở hạ tầng được hoạch định, thiết kế, xây dựng, và quản lý Eastman và các tác giả (2008) định nghĩa BIM là một công nghệ mô hình hóa giúp liên kết, tập hợp các quá trình sản xuất, giao tiếp và phân tích mô hình công trình Mô hình BIM là một dạng hồ sơ kỹ thuật số của công trình bao gồm hiệu năng công trình, sự hoạch định, thi công và quản lý vận hành

BIM 4D: Sự liên kết thông minh giữa mô hình 3D của công trình và thông tin

về tiến độ Mô hình 4D giúp cho các bên của dự án (kiến trúc sư, thiết kế, nhà thầu,

lý mô hình sẽ cập nhật và thông báo cho người dùng Các nền tảng cloud-BIM hiện nay cung cấp cho người dùng kênh liên lạc hiệu quả khi tất cả các thông tin của mô hình BIM được chia sẻ và cập nhật đồng thời đến các bên thuộc dự án

Tham số: Tham số trong mô hình BIM được hiểu là các biến chứa thông tin của các đối tượng 3D như: kích thước, cao độ, vật liệu, tiến độ…và một số thông tin đặc trưng của đối tượng Tham số trong mô hình BIM có thể là tham số báo cáo (không chỉnh sửa trực tiếp được) hoặc tham số cho phép người dùng tự khai báo thêm thông tin

Dynamo: một công cụ hỗ trợ lập trình của Revit, Dynamo sẽ đọc thông tin tiến

độ trong Excel và tự động liên kết tiến độ đó vào các phần tử của Revit (Dầm-Sàn, Cột, Vách), tiến độ này là tiến độ chi tiết cho từng công tác thi công; với mô hình Revit được kế thừa từ giai đoạn thiết kế

2.2 Ứng dụng BIM trong công tác quản lý ATLĐ trên công trường:

Theo số liệu báo cáo Tình hình tai nạn lao động năm 2015, TNLĐ do nguyên nhân ngã từ trên cao chiếm 28,1% tổng số vụ chết người và 26,4% tổng số người chết, chiếm tỉ lệ cao nhất trong số các nguyên nhân TNLĐ trong ngành (Cục An toàn lao động, 2016)

Tính riêng tại Hoa Kỳ, nơi có nền công nghiệp xây dựng rất phát triển, có tới 40% số thương vong do TNLĐ trong ngành xây dựng là do té ngã trên cao (U.S Bureau of Labor Statistics, 2014)

Trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu sâu rộng được tiến hành về việc sử dụng công nghệ BIM trong ngành xây dựng như: quy hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành (Azhar, 2011) Tuy nhiên, rất ít nghiên cứu khai thác vào việc sử dụng BIM cho việc lập kế hoạch và quản lý ATLĐ Một số nghiên cứu nổi bật về ứng dụng BIM trong việc hỗ trợ quản lý ATLĐ tại công trường:

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 23 | 109

Giai đoạn

thiết kế

Ku và Mills (2010) BIM trong thiết kế tích hợp an toàn (DFs)

Qi et al (2010) BIM trong thiết kế tích hợp kiểm tra ATLĐ

Kiviniemi et al (2011) BIM 4D và ứng dụng trong ATLĐ Kim và Cho (2015) Tự động tạo giàn giáo tạm theo biên dạng công trình Zhang et al (2013) Tự động tạo lan can theo cạnh sàn, lỗ trên sàn

Godfaurd và Abdulkadir

Giai đoạn

thi công

Park and Kim (2013)

Mô hình BIM tích hợp công nghệ thực tế ảo trong trong huấn luyện ATLĐ và cảnh báo sớm các mối nguy ATLĐ

Zhang C và ctg (2013) Tích hợp công nghệ RFID trong cảnh báo mối nguy

ATLĐ trên công trường

Bảng 1: Một số nghiên cứu nổi bật về ứng dụng BIM trong việc hỗ trợ quản lý

ATLĐ tại công trường

Ku and Mills (2010) đánh giá tiềm năng của BIM như một công cụ thiết kế tích hợp an toàn (DFS) Nghiên cứu chỉ ra rằng BIM có thể tạo thuận lợi cho sự phối hợp giữa các kiến trúc sư, kỹ sư và nhà thầu xây dựng trong giai đoạn đầu của dự án, thông qua danh sách kiểm tra tự động các thông tin an toàn dựa trên nguyên tắc như các quy định và luật Thông qua một khung lý thuyết, nghiên cứu đánh giá tính hữu dụng của BIM như một công cụ DFS và mở ra hướng nghiên cứu cho việc thiết kế các công cụ BIM trong quản lý ATLĐ trong thiết kế Dựa trên khái niệm được trình bày bởi Ku và Mills, Qi et al (2011) thiết kế một hệ thống kiểm tra an toàn trong xây

kế công tác tạm có thể gây rất nhiều rủi ro trong quá trình thi công Nghiên cứu đã phát triển một hệ thống thiết kế nhằm mô tả việc lắp đặt và tháo dỡ giàn giáo trong các

dự án nhà cao tầng

A Sattineni and S Azhar (2010) đã nghiên cứu sự chuyển động của công nhân

có trang bị thẻ Radio Frequency Identification (RFID) trong mô hình BIM Nghiên cứu chỉ ra phương pháp giám sát này có thể được sử dụng để cải thiện sự an toàn và năng suất của công nhân trên công trường xây dựng Hơn nữa kỹ thuật này cũng có thể được sử dụng để theo dõi các thiết bị và vật liệu xây dựng trên công trường do đó cho phép chuyên gia ATLĐ có thể xác định bất kỳ mối nguy hiểm liên quan

Ganah and John (2015) đã đưa ra một khung khái niệm cho việc tích hợp công nghệ BIM với phần mềm lập tiến độ nhằm hỗ trợ cho việc huấn luyện ATLĐ trên công trường

Merivirta et al (2011) sử dụng mô hình 4D BIM cho việc quản lý kế hoạch ATLĐ thông tin liên lạc trên công trường Nghiên cứu sử dụng BIM cho các hoạt động liên quan đến vấn đề an toàn: (1) Bố trí công trường và kế hoạch chống lật cho các loại máy cẩu; (2) Trực quan hóa công tác tháo dỡ tường; (3) Mô hình lan can an toàn; (4) Kế hoạch cốp pha tích hợp với bảo vệ chống té ngã trên cao; (5) Thiết kế tích hợp kiểm tra mô hình an toàn Nghiên cứu chỉ ra rằng BIM là công cụ hiệu quả để thảo luận và trao đổi các vấn đề an toàn liên quan tại công trường với các nhà quản lý

dự án, giám đốc dự án và công nhân

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 25 | 109

Zhang et al (2013) phát triển một công cụ chạy trên phần mềm Tekla Structure giúp tự động phát hiện các nguy cơ té ngã từ cạnh sàn và lỗ mở trên sàn và tự động tạo

ra các lan can an toàn, tiến độ lắp đặt các lan can này được tự động tích hợp vào tiến

độ thi công của công trình

Kim and Cho (2015) sử dụng thông tin về biên dạng công trình trong mô hình BIM kết hợp với giải thuật để tự động tính toán vị trí tạo ra cầu thang tạm trong công tác thi công mái trong mô hình ảo của dự án, đồng thời đánh giá tác động của công trình tạm này đến ATLĐ của dự án

Azhar et al (2012) lập mô hình 4D BIM để kiểm tra ATLĐ thông qua 5 trường hợp: (1) Quản lý máy cẩu, (2) Quản lý rủi ro thi công đào đất, (3) Chống té ngã cho khu vực cạnh sàn đang thi công, (4) Chống té ngã cho công tác hoàn thiện mái, (5) Kế hoạch ứng phó trong trường hợp có tai nạn Dựa trên mô hình 4D, nghiên cứu cũng thực hiện khảo sát với các chuyên gia ATLĐ và kết luận BIM giúp các bên dễ dàng tiếp cận, trao đổi vấn đề ATLĐ trong công trường

Park and Kim (2013) tích hợp công nghệ thực tế ảo tăng cường (augmented reality) vào mô hình BIM để huấn luyện ATLĐ cho công nhân, cảnh báo sớm nguy cơ mất ATLĐ bằng công nghệ thực tế ảo tăng cường

Zhang C et al (2013) thực hiện thử nghiệm công nghệ RFID tích hợp cùng mô hình ATLĐ ảo trong BIM để cảnh báo công nhân khi đến gần khu vực có nguy cơ té ngã

Các nghiên cứu trên đã cho thấy tiềm năng to lớn của việc sử dụng BIM cho lập kế hoạch và quản lý an toàn tại công trường BIM đã được ứng dụng trong kiểm soát ATLĐ tại công trường xây dựng thông qua việc xác định các mối nguy ATLĐ trong môi trường xây dựng ảo BIM với khả năng hỗ trợ mô phỏng rất nhiều giai đoạn của công trình trong quá trình xây dựng nhằm hỗ trợ kỹ sư, kiến trúc sư và nhà thầu phát hiện, trực quan hoá và giải quyết hoặc giảm nhẹ các mối nguy trước khi các nguy

cơ TNLĐ xảy ra tại công trường Mặc dù có rất nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin và BIM trong nỗ lực cải thiện công tác ATLĐ tại công trường, nhưng chưa

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 26 | 109

có nghiên cứu nào đề cập đến việc xác định và mô phỏng các mối nguy ATLĐ ở cấp

độ công tác thi công

2.3 Phân tích mối nguy ATLĐ trong công tác thi công - JHA:

Theo số liệu thống kê hàng năm về tình hình tai nạn lao động xảy ra trên toàn quốc do Cục An toàn vệ sinh lao động - Bộ Lao động Thương binh và Xã hội công bố (giai đoạn từ 2008-2011), việc người lao động “Vi phạm các quy trình, biện pháp về

an toàn lao động” là một trong các nguyên nhân chủ yếu gây ra TNLĐ trên công trường Trong phần lớn trường hợp có tai nạn, bản thân người lao động không nhận thức được nguyên nhân gây tai nạn và không có ý thức phòng tránh thì tai nạn có thể xảy ra từ những hoạt động hàng ngày trên công trường (Bộ Xây dựng và JICA, 2012)

Với đặc thù của ngành xây dựng Việt Nam, trình độ học vấn chưa cao của công nhân, sự nhận thức chưa đúng về ATLĐ, công tác huấn luyện ATLĐ sơ sài là một trong những nhân tố chính dẫn đến TNLĐ trên công trường (Lưu et al 2009)

JHA: Job hazard analysis (OSHA, 2002) – hay JSA (Job Safety Analysis) - phân tích mối nguy trong công tác, là một kỹ thuật tập trung vào các bước thực hiện của một công tác để xác định trước các mối nguy có thể xảy đến JHA tập trung vào mối quan hệ giữa công nhân, công tác, công cụ và môi trường làm việc Xác định các mối nguy TNLĐ trong quá trình thi công là một phần vô cùng quan trọng của công tác lập kế hoạch ATLĐ, xác định đúng mối nguy TNLĐ góp phần đến việc ra quyết định

và lựa chọn biện pháp an toàn phù hợp

JHA hoặc được biết đến nhiều hơn trong các ngành công nghiệp sản xuất, chế tạo, trong môi trường công nghiệp, nhà máy sản xuất…nhưng với đặc thù của ngành xây dựng với các yếu tố như: môi trường làm việc luôn thay đổi, điều kiện làm việc ngoài trời phụ thuộc vào thời tiết, tỉ lệ công nhân có tay nghề chưa cao, các tổ đội thi công không cố định, điều kiện công trường thay đổi theo tiến độ thi công, nhịp độ lao động không cố định…Vì các lý do trên, việc nhận diện trước các mối nguy TNLĐ và đánh giá rủi ro cho các công tác thi công cho ngành xây dựng sẽ trở nên phức tạp hơn (Ophir et al 2009)

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 27 | 109

Xác định, nhận diện các mối nguy TNLĐ ứng với từng bước thực hiện của công tác phải đi đôi với việc áp dụng các quy định ATLĐ phù hợp nhằm giảm thiểu các mối nguy TNLĐ tới mức chấp nhận được Cục An toàn và sức khoẻ nghề nghiệp Hoa kỳ (OSHA) khuyến nghị thực hiện đánh giá JHA cho từng bước thực hiện công việc trước khi tiến hành thi công Quá trình thực hiện JHA có thể tóm tắt như sau: 1) Xác định các bước công việc của một công tác, 2) Xác định các mối nguy TNLĐ cho từng bước công việc cụ thể, 3) Đề xuất các biện pháp ATLĐ phù hợp

JHA phải được phổ biến và giải thích cho công nhân trước khi tiến hành thực hiện công tác Mỗi công nhân phải nắm rõ các mối nguy được đề cập trong JHA và ký xác nhận trước khi thực hiện công tác Thực tế trên công trường xây dựng có rất nhiều loại công tác khác nhau, việc thực hiện, áp dụng, phổ biến JHA cho từng công tác đến

tổ đội thi công sẽ tốn rất nhiều thời gian Đòi hỏi cần có một công cụ tự động đề xuất các biểu mẫu JHA ứng với tiến độ thi công, ứng với các bước công việc cụ thể đang tiến hành

Phương pháp JHA truyền thống đòi hỏi người kỹ sư phải thực hiện rất nhiều công việc: nghiên cứu các tài liệu, các ghi nhận về TNLĐ ở các dự án đã thực hiện và

áp dụng các kiến thức ATLĐ vào dự án mới Áp dụng JHA cho một công trình xây dựng là một công việc phức tạp, tốn sức người và thời gian, khó áp dụng JHA chính xác khi tiến độ thi công hay kế hoạch thi công của dự án thay đổi (Wang, H and Boukamp, F., 2011)

Ophir et al 2009 phát triển một phương pháp phân tích và đánh giá các mối nguy trong các hoạt động xây dựng (CJSA), nghiên cứu tiến hành khảo sát các chuyên gia nhằm đánh giá JHA cho 14 công tác thi công xây dựng

Có rất nhiều nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong hỗ trợ đánh giá rủi

ro TNLĐ, phát hiện mối nguy ATLĐ, Trung tâm VTT (Phần Lan) phát triển một phương pháp phân tích mối nguy ATLĐ thông qua sự trợ giúp của mô hình công trường xây dựng ảo (Kiviniemi, 2011)

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 28 | 109

Bansal, 2011 ứng dụng công nghệ GIS giúp cảnh báo các vị trí và các công tác

có nhiều nguy cơ xảy ra TNLĐ, các mối nguy TNLĐ này được kết nối với tiến độ Hadikusumo, B and Rowlinson, S., 2004 phát triển công cụ DFSP (design for safety process) nhằm hỗ trợ người dùng phát hiện các mối nguy TNLĐ ứng với các cấu kiện

và quy trình thi công Cơ sở dữ liệu của DFSP bao gồm loại cấu kiện, các nguy cơ TNLĐ, cơ sở dữ liệu các cảnh báo sớm

Zhang et al 2015 đã phát triển một ứng dụng chạy trên nền phần mềm Tekla Structure nhằm tự động đưa ra các biểu đánh giá JHA cho các công tác thi công trong

mô hình BIM, nghiên cứu xây dựng một cơ sở dữ liệu các đánh giá JHA và kết nối các dữ liệu này vào các đối tượng như dầm, cột, sàn của mô hình BIM cũng như tiến

độ dự án

Thực hiện JHA cho các bước công tác thi công là một trong những biện pháp hữu hiệu nhất nhằm giảm thiểu TNLĐ, để đạt được hiệu quả cao nhất, JHA cần phải đúng thời gian, đúng địa điểm Tuy nhiên, khi lập tiến độ dự án, không thể đưa ra tiến

độ chi tiết tới cấp độ các bước công tác thi công Do đó đòi hỏi một phương pháp tự động chia nhỏ tiến độ các hạng mục thi công tới cấp độ các bước công tác và dễ dàng cập nhật vào tiến độ chung của dự án Khi đó việc cập nhập biểu đánh giá JHA sẽ kịp thời và hiệu quả hơn

2.4 Mô phỏng không gian thi công và phát hiện xung đột không gian thi công

Mô phỏng và phân tích không gian thi công cho các công tác xây dựng được áp dụng trong lập kế hoạch, tiến độ và trong cả giai đoạn thiết kế nhằm giảm thiểu nguy

cơ xung đột không gian trong quá trình thi công Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện nhằm xác định không gian thi công yêu cầu cho các công tác thi công và phát hiện xung đột không gian thi công trên công trường

Thabet and Beliveau (1994) đề xuất một mô hình tiến độ có kể đến sự ràng buộc của không gian thi công trong thi công nhà nhiều tầng, nghiên cứu đưa ra cách xác định và tính toán không gian làm việc cần thiết của các loại công tác như đổ bê tông sàn, cột, vách, xây tường ngăn Nếu có sự xung đột không gian thi công, công tác

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 29 | 109

thi công liên quan sẽ bị hoãn lại hoặc giảm nhịp độ thi công xuống Vì giới hạn công nghệ ở thời điểm nghiên cứu, các dữ liệu đầu vào dùng để tính toán không gian – tiến

độ được nhập bằng phương pháp thủ công

Mallasi and Dawood (2004) phát triển công cụ PECASO để mô phỏng không gian làm việc trong mô hình CAD 3D nhằm phát hiện các xung đột trong không gian làm việc có thể gây mất ATLĐ Nghiên cứu coi không gian bao quanh cấu kiện thi công là không gian làm việc, không gian này được tính toán dự trên toạ độ của các điểm góc của đối tượng thi công bằng cách tính toán thủ công Dựa vào mô phỏng không gian làm việc theo biến thời gian, xung đột không gian làm việc được xác định, xung đột này được giải quyết bằng cách thay đổi hướng thi công hoặc giảm nhịp độ thi công của công tác bị xung đột không gian

Akinci et al (2002) xây dựng một bộ dữ liệu không gian làm việc yêu cầu của các công tác đơn lẻ, sau đó kết nối dữ liệu đó vào mô hình công trình ảo, khi đó không gian làm việc của các công tác được mô phỏng trong công trình ảo theo trình tự thời gian Nghiên cứu tập trung vào phân tích mối quan hệ giữa vị trí của đối tượng được thi công và biện pháp thi công được sử dụng Khi các đối tượng thi công thay đổi kích thước hay biện pháp, không gian làm việc yêu cầu cũng thay đổi theo Các phân tích xung đột không gian - thời gian được tiến hành và xếp hạng dựa trên mức độ xung đột không gian làm việc và loại công tác xung đột giúp người ra quyết định có thể điều chỉnh lại tiến độ thi công Tuy nhiên nghiên cứu chưa kể đến các yếu tố như không gian di chuyển của vật liệu và chưa đưa ra nhiều công tác

Haque and Rahman (2009) sử dụng mô phỏng 4D trên mô hình BIM của dự án

để trực quan hoá không gian làm việc yêu cầu cầu của các công tác, khi áp tiến độ thi công vào mô hình ảo, các công tác có xung đột không gian-thời gian sẽ được hiển thị trên mô hình Tuy nhiên không gian làm việc của các đối tượng thi công được nhập liệu thủ công

Guo (2002) sử dụng CAD 2D để xác định không gian làm việc cho các công tác thi công có tính đến đường di chuyển vật liệu, vị trí lưu trữ vật liệu, không gian yêu cầu cho công tác tạm Tuy nhiên việc tính toán, xác định không gian làm việc, xác định xung đột không gian được thực hiện thủ công trên mặt bằng 2D

Bansal (2011) đề xuất một mô hình quản lý không gian thi công, kết hợp giữa phương pháp lập tiến độ đường găng (CPM) và mô hình BIM, 1) Xác định không gian làm việc yêu cầu của các đối tượng thi công, 2) Xác định xung đột không gian làm việc, 3) Giải quyết xung đột không gian làm việc Nghiên cứu chia ra 4 loại không gian yêu cầu cần thiết cho việc tiến hành thi công một công tác: không gian thi công chính (không gian cần thiết cho công nhân, giàn giáo hỗ trợ), không gian phụ trợ (Lưu

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 30 | 109

trữ, vận chuyển vật liệu), không gian của đối tượng thi công, không gian an toàn (không gian tối thiểu để 2 công tác không xung đột lẫn nhâu trong 1 thời điểm) Các xung đột cũng được phân loại dựa trên mức độ không gian bị xung đột và loại công tác xung đột

Tác giả

Thabet and Beliveau (1994)

Mallasi and Dawood (2004)

Akinci et

al (2002)

Haque and Rahman (2009)

Guo (2002)

Bansal (2011)

Công nhân, thiết bị, vật liệu, đối tượng thi công

Công nhân, thiết bị, vật liệu, đối tượng thi công

Công nhân, thiết bị, vật liệu, đối tượng thi công

Công nhân, thiết bị, vật liệu, đối tượng thi công

Công nhân, thiết bị, vật liệu, đối tượng thi công, không gian an toàn Không gian

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 32 | 109

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng BIM trong công tác lập kế hoạch an toàn lao động trên công trường xây dựng dân dụng nhà nhiều tầng (kết cấu bê tông cốt thép) trong giai đoạn thi công phần thân với các cấu kiện chính là dầm, sàn, cột, vách Phương pháp thi công là phương pháp đổ tại chỗ

3.1 Quy trình nghiên cứu:

Để đạt được các mục tiêu nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu bao gồm các bước sau:

Bước 1: Tổng quan tài liệu Trình bày các nỗ lực cải thiện tình hình ATLĐ trên công trường xây dựng thông qua ứng dụng công nghệ thông tin và BIM Kết quả của các nghiên cứu sẽ được sử dụng và phát triển thêm trong nghiên cứu này Tổng hợp các đánh giá JHA cần thiết cho các hạng mục thi công chính, các phương pháp tính toán không gian làm việc

Bước 2: Đối với các đối tượng thi công chính trong mô hình ảo như dầm, sàn, cột, vách, cầu thang: (1) Bổ sung vào các đối tượng trên các biến như tiến độ thi công, thời gian thi công, thông tin an toàn (2) Tổng hợp cơ sở dữ liệu các đánh giá JHA cho các công tác thi công của các đối tượng trên

Bước 3: Lập trình công cụ để áp tiến độ thi công vào mô hình BIM và liên kết

cơ sở dữ liệu các thông tin an toàn, các đánh giá JHA vào mô hình BIM Tính toán và

mô phỏng không gian thi công của các công tác thi công

Bước 4: Nghiên cứu tình huống từ một công trình thực tế: Lập mô hình BIM mặt bằng bố trí công trường, liên kết mô hình kết cấu từ giai đoạn thiết kế vào mô hình ảo công trường

Bước 5: Chạy Dynamo BIM trên mô hình BIM để tự động hiển thị không gian thi công theo tiến độ thi công, tự động tích hợp JHA vào đối tượng thi công theo tiến

độ, mô phỏng xung đột không gian thi công Mô phỏng 4D và kiểm tra lại mô hình

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 33 | 109

Bước 6: Tải mô hình BIM-4D lên cloud-BIM để các bên liên quan theo dõi,

cập nhật tình hình thi công thực tế vào mô hình BIM, giám sát tiến trình thi công thực

tế và liên lạc với các bên liên quan của dự án thông qua nền tảng cloud-BIM

Bước 7: Đánh giá và kết luận Sau đó, đưa ra một số kiến nghị và hướng

nghiên cứu tiếp theo của đề tài

Tiến độ Công tác thi công Không gian thi công

Thông tin từ mô hình BIM

Cơ sở dữ liệu ATLĐ

Đánh giá JHA cho từng công tác thi công

Cloud BIM

Dynamo Excel

Synchro 4D Pro Revit

MS Project/ Excel/Dynamo Dynamo/Revit

Liên kết tiến độ thi công tới các cấu kiện trong Revit

Xuất tiến độ từ MS

Project sang Excel

Tính toán không gian làm việc/ Không gian an toàn cho từng cấu kiện theo tiến độ thi công

Sử dụng các thiết bị di động truy cập vào mô hình trên Cloud BIM Synchro SITE

Hình 1 Quy trình nghiên cứu Ứng dụng BIM trong công tác lập kế hoạch

ATLĐ trên công trường xây dựng

Mã WBS

Gán mã WBS vào đối tượng

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 34 | 109

Autodesk Revit

(*)

Xây dựng mô hình BIM cho công trường

Tạo thư viện 3D các máy móc, thiết bị sử dụng trong quá trình thi công, các công trình tạm, lan can an toàn…mục đích để mô hình

ảo sát với thực tế công trường nhất

Dynamo BIM

Revit API

Đưa thông tin tiến độ từ MS Project, Excel vào mô hình BIM Tính toán và xác định không gian làm việc

Đưa dữ liệu ATLĐ vào các đối tượng thi công trong mô hình BIM

nối dữ liệu (JHA, tiến độ,…), vào mô hình BIM

Bảng 3 Các phần mềm được sử dụng trong nghiên cứu

(*) Autodesk Revit (2016) học viên sử dụng bản quyền Education License –Student Version

(**) Synchro 4D Pro sử dụng trong luận văn là bản dùng thử nhưng với đầy đủ tính năng như bản chính thức (một key dùng thử có thời hạn 30 ngày)

(***) Synchro SITE là ứng dụng miễn phí trên iOS (chỉ khả dụng trên các model Ipad Air 2 và mới hơn), nhưng muốn sử dụng dịch vụ BIM cloud thì phải thuê bản quyền Synchro Link

3.2 Đánh giá JHA cho công tác thi công tích hợp với tiến độ trong mô hình BIM: 3.2.1 Xây dựng cơ sở dữ liệu JHA cho các bước công việc

HVTH: Trần Việt Thắng - 7140115 Trang 35 | 109

Quá trình thực hiện JHA có thể tóm tắt như sau: 1) Xác định các bước công việc của một công tác, 2) Xác định các mối nguy TNLĐ cho từng bước công việc cụ thể, 3) Đề xuất các biện pháp ATLĐ phù hợp

Xác định các bước

công việc của một

công tác

Xác định các mối nguy TNLĐ cho từng bước công việc cụ thể

Đề xuất các biện pháp ATLĐ phù hợp

Các công tác thi công trong ngành xây dựng rất đa dạng, phụ thuộc nhiều vào việc lựa chọn biện pháp, tiến độ cũng như chi phí cho phép Việc đánh giá JHA cho các công tác xây dựng đòi hỏi rất nhiều thời gian công sức Để giới hạn mục tiêu nghiên cứu, nghiên cứu sẽ chỉ tập trung vào các đánh giá JHA cho các công tác phổ biến trong thi công nhà nhiều tầng liên quan đến các hạng mục như cột/ vách/dầm sàn BTCT thi công theo phương pháp đổ tại chỗ Các đánh giá JHA cho công tác thi công này sẽ được tích hợp vào các công tác thi công trong mô hình BIM 4D theo tiến độ thi công

phân ra cụ thể từng bước thực hiện

việc, những rủi ro đối với các công việc đó là gì Việc xác định các nguy cơ này dựa vào kinh nghiệm, các đánh giá có sẵn, các trường hợp TNLĐ có liên quan Trong nghiên cứu này sẽ sử dụng dữ liệu đánh giá rủi ro của Hiệp hội các nhà thầu bê tông Hoa kỳ cho các công tác thi công cấu kiện BTCT

đổ tại chỗ (ASCC, 2017)

thiết để loại bỏ hoặc giảm nhẹ mối nguy

Định nghĩa mối nguy

Đo lường mức

độ nguy hiểm

Phân tích mối nguy

Áp dụng các biện pháp phòng tránh, giảm nhẹ

Hình 3 Quy trình xác định mối nguy cho một công tác thi công

Mối nguy

Mức độ nghiêm trọng

Khả năng xảy ra

Mức độ rủi ro của mối nguy

Cao

Trung bình

Thấp

Ma trận rủi ro

Hình 4 Xác định mức độ rủi ro của mối nguy

3.2.2 Thực hiện JHA cho các công tác thi công cấu kiện BTCT đổ tại chỗ

Nghiên cứu thực hiện đánh giá JHA cho các công tác thi công cấu kiện BTCT

đổ tại chỗ, ứng với các mối nguy trong quá trình thi công của công tác sẽ đi kèm với các biện pháp giảm thiểu rủi ro phù hợp Việc đánh giá JHA cần được bộ phận ATLĐ trên công trường thông qua và JHA phải được phổ biến cho công nhân trước khi thực hiện công việc

Để thu hẹp phạm vi nghiên cứu, đề tài chỉ tập trung đánh giá JHA cho các công tác thi công các cấu kiện chính như dầm, cột, sàn, vách

Công tác đổ bê tông

Làm việc với bê

Kiểm tra và giám sát các thiết bị trước và trong quá trình vận hành Phải luôn chuẩn bị bình chữa cháy

Tất cả công nhân phải biết vị trí của xe bơm, cần bơm

Lắp dựng giàn giáo/ ván khuôn

Lắp dựng giàn

giáo

Giàn giáo sập

do lắp dựng không đúng kỹ thuật

Việc lắp đặt giàn giáo phải được giám sát của người

có chuyên môn

Trước khi lắp đặt giàn giáo, phải kiểm tra các mối nguy (Dây điện trên cao, có tải trên cao, điều kiện chân giàn giáo, độ ổn định kết cấu, giấy kiểm định, chứng chỉ xuất xưởng)

Không sử dụng giàn giáo cho các công việc ngoài khuyến nghị của nhà sản xuất