（福州外語(yǔ)外貿(mào)學(xué)院，福建 福州350202）

引言

近年來(lái)城市人口密度將越來(lái)越大，建筑密也度越來(lái)越大，隨之而來(lái)出現(xiàn)了一些地下大型城市綜合體，城市大型地下綜合體的出現(xiàn)對(duì)有效緩解土地緊張和交通堵塞，如城市地鐵交通，根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止2019年，中國(guó)已有36個(gè)城市開(kāi)通地鐵，在地鐵客流量方面，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)城市軌道交通年客運(yùn)量2019年底是22.76億人次，日均7340萬(wàn)人次。然而，地鐵項(xiàng)目從決策、施工、運(yùn)營(yíng)不同時(shí)期參與方多，信息量龐大、不確定因素繁多，存在大量的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。具有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)的BIM技術(shù)能夠有效解決該地下綜合的新問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

一、地下綜合體工程全周期風(fēng)險(xiǎn)管理分析

1 地下綜合體工程風(fēng)險(xiǎn)管理

風(fēng)險(xiǎn)管理最早由同濟(jì)大學(xué)的丁士昭教授應(yīng)用與地鐵施工項(xiàng)目，丁士昭教授在1992對(duì)我國(guó)廣州地鐵首期工程、上海地鐵一號(hào)線(xiàn)工程等地鐵建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了一定研究。在丁士昭教授之后，天津大學(xué)的白峰青(1996)、香港的 L.McFeat-Smith(2000)、同濟(jì)大學(xué)的黃宏偉等專(zhuān)家學(xué)者對(duì)地鐵建設(shè)中風(fēng)險(xiǎn)管理領(lǐng)域的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了進(jìn)一步的深入研究探討[1]，雖然取得了一定的研究成果，但也存在一些不足。

（1）風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)性不足，現(xiàn)階段風(fēng)險(xiǎn)管理多將目光投入到地鐵地下綜合體建筑結(jié)構(gòu)本身或施工人員的安全上，而未對(duì)實(shí)際施工過(guò)程中其他重要的因素，如：資金投入，工期延誤，社會(huì)影響等加以重視，而這些因素恰恰是業(yè)主和建設(shè)單位最為關(guān)注的。

（2）全周期的概念不足，僅僅對(duì)施工階段的風(fēng)險(xiǎn)管理與控制給予了一定的關(guān)注，但是對(duì)相對(duì)更加重要的決策期、運(yùn)營(yíng)期卻并沒(méi)有足夠的重視。

（3）科學(xué)化、信息化不足，信息化這一概念已經(jīng)不再是遙不可及的技術(shù)名詞，而已經(jīng)逐步開(kāi)始進(jìn)入我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中來(lái)，在“十三五”規(guī)劃綱要中要求全面提高信息化水平。地鐵工程作為一項(xiàng)關(guān)乎民生的大型地下綜合體建設(shè)項(xiàng)目，在運(yùn)用數(shù)字化信息化手段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管控這一方面，較西方先進(jìn)國(guó)家仍有較大差距。很多地鐵項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理仍然停留在傳統(tǒng)的依靠人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行管理的階段，對(duì)于先進(jìn)的數(shù)字信息化風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)運(yùn)用仍顯不足。

2 地下綜合體工程風(fēng)險(xiǎn)管理的全生命周期分析

安全致因理論的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)致安全事故發(fā)生的根本原因?yàn)槲镔|(zhì)（人、物）的不穩(wěn)定狀態(tài)和能量的意外釋放。將這一理論運(yùn)用到全生命周期風(fēng)險(xiǎn)管理中，認(rèn)為不同階段內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生是由于系統(tǒng)內(nèi)人、物的不穩(wěn)定而導(dǎo)致其具有的某種能量意外釋放，破壞了系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)而產(chǎn)生異常。地下綜合體工程建設(shè)具有投資大、施工周期長(zhǎng)、項(xiàng)目多、施工技術(shù)復(fù)雜、不可預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素多等特點(diǎn)。在工程的不同階段，會(huì)不斷有不同的“物質(zhì)”“能量”介入、撤出，而不同的“物質(zhì)”“能量”具有各自特點(diǎn)，可能導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)也不相同。綜上所述，本論文提出地下綜合體工程全生命周期風(fēng)險(xiǎn)演化模型，用來(lái)分析地下綜合體工程各個(gè)階段的風(fēng)險(xiǎn)變化及其風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中三個(gè)時(shí)期的具體劃分。

在工程進(jìn)入施工期后，隨著施工隊(duì)伍以及施工設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)，產(chǎn)生了新的物質(zhì)和能量的流入，導(dǎo)致系統(tǒng)原有的穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生改變，這時(shí)工程主要風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)為：由于施工人員的不安全行為和施工設(shè)備的不穩(wěn)定狀態(tài)而導(dǎo)致的施工安全風(fēng)險(xiǎn)和施工工期風(fēng)險(xiǎn)；在施工期結(jié)束，運(yùn)營(yíng)期開(kāi)始后，隨著施工人員和施工設(shè)備的撤出(原有的物質(zhì)能量流出)，同時(shí)大量乘客和地鐵運(yùn)營(yíng)管理人員的進(jìn)入 （新的物質(zhì)能量流入），工程風(fēng)險(xiǎn)又主要表現(xiàn)為：運(yùn)營(yíng)期可能發(fā)生的公共安全風(fēng)險(xiǎn)。由此可以看出，在對(duì)地鐵工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理時(shí)，不能簡(jiǎn)單籠統(tǒng)的對(duì)所有風(fēng)險(xiǎn)一概而論，必須針對(duì)各個(gè)階段內(nèi)主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)和分析，針對(duì)其特點(diǎn)制定預(yù)控措施，才能更大程度的在全生命周期的范疇內(nèi)降低風(fēng)險(xiǎn)，減少損失。

基于以上分析，本文提出了地鐵工程全周期風(fēng)險(xiǎn)管理的概念，將整個(gè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理周期分為三個(gè)階段，分別為：決策期（主要包括規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段），施工期（主要指施工作業(yè)階段），與運(yùn)營(yíng)期（地鐵使用運(yùn)營(yíng)階段）。這三個(gè)時(shí)期各具特點(diǎn)，缺一不可。

二、BIM技術(shù)在地下綜合體工程風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用分析

1 BIM技術(shù)介紹

BIM全稱(chēng)為Building Information Modeling或者Building Information Model，意為“建筑信息模型”。BIM模型是將真實(shí)建筑物不同周期信息輸入電腦中建立數(shù)字化模型的記錄。當(dāng)決策期、施工期、運(yùn)營(yíng)期等各方人員需要獲取建筑信息時(shí)，可以從該模型中快速提取出來(lái)。BIM是由三維CAD技術(shù)發(fā)展而來(lái)，BIM致力于通過(guò)計(jì)算機(jī)建立三維模型，并在模型中存儲(chǔ)了設(shè)計(jì)師所需要的表達(dá)的所有信息，同時(shí)模型會(huì)根據(jù)信息的更新而實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)，改善建筑項(xiàng)目全生命周期的性能表現(xiàn)和信息整合[2]。

2 地下綜合體工程全生命周期中BIM技術(shù)的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用分析

地下綜合體工程項(xiàng)目與民用建筑及一般的市政建設(shè)項(xiàng)目相比具有點(diǎn)多、線(xiàn)長(zhǎng)、面廣、規(guī)模大、投資高、建設(shè)周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，且機(jī)電系統(tǒng)復(fù)雜設(shè)備繁多，建設(shè)、運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)高、社會(huì)責(zé)任大。因此，建立一套完善的信息化系統(tǒng)來(lái)提高風(fēng)險(xiǎn)管理效率和水平，提高系統(tǒng)可靠性和應(yīng)急處理能力，以降低安全風(fēng)險(xiǎn)顯得尤為必要。

BIM技術(shù)的信息化優(yōu)勢(shì)在于：可以構(gòu)建基于建筑信息模型的信息處理平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)之上，我們可以將有關(guān)建筑工程的所有資料進(jìn)行收集、匯總、分析、交流與共享，并將其應(yīng)用于整個(gè)項(xiàng)目全生命周期的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)管理等階段，達(dá)到保證數(shù)據(jù)資料的完整性、真實(shí)性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性的目的。

基于以上分析，本論文嘗試將BIM項(xiàng)目全生命周期管理與地下綜合體工程風(fēng)險(xiǎn)管理的三個(gè)不同階段進(jìn)行結(jié)合，針對(duì)地下綜合體工程各階段內(nèi)的工作特點(diǎn)，通過(guò)運(yùn)用安全系統(tǒng)工程的理論方法對(duì)三個(gè)工程不同時(shí)期（決策期、施工期和運(yùn)營(yíng)期）中可能存在的主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行“原因——后果”分析，尋找可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果的風(fēng)險(xiǎn)原因，然后嘗試BIM技術(shù)運(yùn)用于各階段的風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中[3]，結(jié)合其可視化、信息化、智能化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)制定切實(shí)可行的控制措施，達(dá)到控制風(fēng)險(xiǎn)，降低風(fēng)險(xiǎn)的目的。

在決策期，有資金風(fēng)險(xiǎn)，由于地下綜合體工程施工方案涉及不可控因素多，選擇不合適的施工方案，導(dǎo)致資金的不當(dāng)使用和浪費(fèi)；各專(zhuān)業(yè)間信息的協(xié)調(diào)溝通不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)圖紙出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法施工，導(dǎo)致出現(xiàn)返工的現(xiàn)象，浪費(fèi)資金。有工期風(fēng)險(xiǎn)，地下綜合體工程施工環(huán)境復(fù)雜，地下水、地下土質(zhì)等因素對(duì)不同施工方案的影響較大，選擇不合適的施工方案，導(dǎo)致工期浪費(fèi)。有安全風(fēng)險(xiǎn)，未對(duì)應(yīng)急通道，安防設(shè)備等進(jìn)行有效規(guī)劃，在運(yùn)營(yíng)期發(fā)生突發(fā)事件時(shí)無(wú)法進(jìn)行及時(shí)的控制和處理。BIM在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制中的應(yīng)用如下：

（1）可以運(yùn)用BIM的3D可視化功能，對(duì)整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)、布局、外形進(jìn)行初步了解；運(yùn)用BIM技術(shù)的4D模擬施工對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，了解整個(gè)工程方案的施工流程；可以借助BIM構(gòu)建工程項(xiàng)目的信息庫(kù)（5D功能）詳細(xì)了解各個(gè)不同方案的工程造價(jià)，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行造價(jià)管理，有助于業(yè)主進(jìn)行施工方案的優(yōu)選，減少不必要的資金浪費(fèi)和工期延誤。

（2）通過(guò)構(gòu)建BIM信息模型，并建立類(lèi)似PW的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，將不同專(zhuān)業(yè)之間的信息進(jìn)行整合，可以有效避免各個(gè)專(zhuān)業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)不足，增強(qiáng)各專(zhuān)業(yè)間的協(xié)同合作，提高工作效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并予以解決，避免由于停工返工等所造成的資金和工期的浪費(fèi)。

（3）通過(guò)構(gòu)建BIM信息模型，實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)的信息進(jìn)行整合模擬，借助于pathfinder人員疏散模擬、FDS煙氣模擬等軟件在構(gòu)建的完整模型內(nèi)進(jìn)行高仿真的數(shù)值模擬分析，對(duì)可能導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)安全的設(shè)計(jì)缺陷進(jìn)行辨識(shí)和修改，做到提前發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)，消除危險(xiǎn)。

在施工期，有安全風(fēng)險(xiǎn)，地下綜合體工程工藝復(fù)雜，作業(yè)內(nèi)容種類(lèi)繁多和技術(shù)要求極高，容易導(dǎo)致不同工種之間交叉作業(yè)時(shí)溝通不暢、安全技術(shù)交底不明確，培訓(xùn)效果不理想可能，施工過(guò)程中容易發(fā)生安全事故[4]。有工期風(fēng)險(xiǎn)，地下綜合體工程施工場(chǎng)地有限，施工過(guò)程中對(duì)施工設(shè)備和材料未進(jìn)行有效規(guī)劃和調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度管理不當(dāng)，項(xiàng)目施工各方溝通不暢，施工現(xiàn)場(chǎng)混亂，進(jìn)度緩慢，影響工期。有資金風(fēng)險(xiǎn)，地下綜合體施工材料設(shè)備種類(lèi)和數(shù)量繁多，采購(gòu)不當(dāng)，施工現(xiàn)場(chǎng)管理難以進(jìn)行有效管理和看護(hù)，施工材料的不必要浪費(fèi)、丟失，導(dǎo)致資金浪費(fèi)。BIM在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制中的應(yīng)用如下：

（1）通過(guò)運(yùn)用 4D（3D+時(shí)間）模擬施工技術(shù)，從宏觀(guān)和微觀(guān)兩個(gè)角度提前對(duì)將要進(jìn)行作業(yè)進(jìn)行模擬。宏觀(guān)上，提前對(duì)施工流程進(jìn)行了解，有利于管理人員進(jìn)行協(xié)調(diào)管理（尤其交叉作業(yè)），保證正確施工流程，避免資金浪費(fèi)和工期延誤；微觀(guān)上，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)性較大的作業(yè)內(nèi)容可進(jìn)行以秒、分、時(shí)為單位的施工模擬，輔助進(jìn)行施工方案的分析和優(yōu)化，同時(shí)對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行視覺(jué)上直觀(guān)的交底，有利于施工人員正確施工，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤。

（2）通過(guò)構(gòu)建BIM信息模型，可以借助于統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)將所有工程信息進(jìn)行集成，有利于進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，提高傳遞項(xiàng)目信息的效率，降低出錯(cuò)概率。同時(shí)有助于管理人員及時(shí)了解實(shí)際的施工狀態(tài)和工作進(jìn)度[5]。

（3）通過(guò)運(yùn)用 5D（3D+時(shí)間+資金）模擬施工技術(shù)，可對(duì)材料設(shè)備的采購(gòu)進(jìn)行信息化管理，確保資金的有效使用，并利用所建立的信息庫(kù)對(duì)已建工程進(jìn)行投資造價(jià)分析，有利于業(yè)主對(duì)整個(gè)工程的資金運(yùn)用現(xiàn)狀進(jìn)行了解，同時(shí)對(duì)將要進(jìn)行工程的資金使用有初步規(guī)劃，避免資金的濫用，合理控制預(yù)算。

（4）同時(shí)通過(guò)建立基于BIM模型的數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，可以將施工中有關(guān)建筑物的所有信息集成保存，為之后運(yùn)營(yíng)期可能進(jìn)行的結(jié)構(gòu)改造，設(shè)備更新，系統(tǒng)升級(jí)等及時(shí)提供可靠的數(shù)據(jù)信息。

在運(yùn)營(yíng)期，有安全風(fēng)險(xiǎn)，在運(yùn)營(yíng)階段發(fā)生火災(zāi)等重大安全事故，沒(méi)有進(jìn)行有效的處理，造成重大人員損失。有資金風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)備等沒(méi)有及時(shí)保養(yǎng)更新，導(dǎo)致無(wú)法正常使用，影響正常營(yíng)運(yùn)，造成資金損失。BIM在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)控制中的應(yīng)用如下：

（1）BIM模型與安防系統(tǒng)的實(shí)時(shí)鏈接，保證對(duì)地鐵內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和穩(wěn)定的安全防范，及時(shí)發(fā)現(xiàn)突發(fā)事件，并采取有效措施。

（2）在BIM模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)運(yùn)用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行人員應(yīng)急疏散分析模擬，輔助安全應(yīng)急方案的編制。如：在發(fā)生突發(fā)事件后，通過(guò)空間定位、實(shí)時(shí)人數(shù)統(tǒng)計(jì)和結(jié)構(gòu)可視化等技術(shù)實(shí)施應(yīng)急綜合指揮。

（3）通過(guò)構(gòu)建BIM信息模型，將建筑物及其包含的所有設(shè)備、材料及其備品的信息集中管理，當(dāng)建筑物需要進(jìn)行擴(kuò)建改造或設(shè)備需要更新時(shí)對(duì)所需信息進(jìn)行準(zhǔn)確高效的調(diào)取，保證工程順利進(jìn)行，減少不必要資金的浪費(fèi)。

2.2 工程應(yīng)用

（1）規(guī)劃與設(shè)計(jì)

項(xiàng)目的構(gòu)建思路來(lái)源多方，在這個(gè)過(guò)程必然會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，見(jiàn)這些信息有效利用，建立這個(gè)階段的BIM模型，直觀(guān)展示項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，為之后項(xiàng)目設(shè)計(jì)，施工提供基礎(chǔ)。該階段的成果還會(huì)幫助業(yè)主查看建筑師的初步設(shè)計(jì)是滿(mǎn)足要求，大大減少以后大量修改設(shè)計(jì)的巨大浪費(fèi)。同時(shí)可以協(xié)助業(yè)主可以直觀(guān)指導(dǎo)自己投資的項(xiàng)目是什么[6]。

（2）碰撞檢測(cè)

通過(guò)搭建各專(zhuān)業(yè)的BIM模型，設(shè)計(jì)師能夠在虛擬的三維環(huán)境下方便地發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的碰撞沖突，從而大大提高了管線(xiàn)綜合的設(shè)計(jì)能力和工作效率。這不僅能及時(shí)排除項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中可以遇到的碰撞，減少由此產(chǎn)生的變更申請(qǐng)單，更大大提高了施工現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)效率，降低了由于施工協(xié)調(diào)造成的成本增長(zhǎng)和工期延誤[7]。

（3）工程量統(tǒng)計(jì)

BIM是一個(gè)富含工程信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以真實(shí)地提供造價(jià)管理需要的工程量信息，計(jì)算機(jī)可以快速對(duì)各種構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，減少繁瑣的人工操作和潛在錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)工程量信息與設(shè)計(jì)方案的完全一致。

（4）施工現(xiàn)場(chǎng)利用

通過(guò)將BIM與施工進(jìn)度計(jì)劃相鏈接，將空間信息與時(shí)間信息整合在一個(gè)可視的4D(3D+Time)模型中，按月、日、時(shí)進(jìn)行施工安裝方案的分析優(yōu)化[8]。有利于對(duì)施工中重要節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵部位及現(xiàn)場(chǎng)的平面布置等進(jìn)行模擬和分析，以便于制定合理的施工計(jì)劃、掌握精確的施工計(jì)劃和減少不必要的風(fēng)險(xiǎn)隱患。同時(shí)項(xiàng)目參與各方也能夠通過(guò)該數(shù)據(jù)信息模型掌握項(xiàng)目的實(shí)施情況，制定合理的項(xiàng)目方案，減少變更的產(chǎn)生，降低成本的增加，提高施工質(zhì)量。

綜上所述，在地下綜合體工程全生命周期的不同階段內(nèi)，可以分別借助于BIM的3D可視化、4D施工模擬、數(shù)據(jù)互動(dòng)共享等先進(jìn)的數(shù)字信息化技術(shù)，有效控制各類(lèi)主要風(fēng)險(xiǎn)，減少事故的發(fā)生，在保證工期、避免資金損失的同時(shí)更能有效降低人員傷亡，具有極高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益[9]。

三、總結(jié)

將BIM技術(shù)與地鐵工程全生命周期風(fēng)險(xiǎn)管理相結(jié)合，可以有效控制各個(gè)不同階段內(nèi)的主要工程風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)看，BIM技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上提高了整個(gè)地鐵工程的風(fēng)險(xiǎn)管理水平，有效減少了不必要的經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤，達(dá)到了控制風(fēng)險(xiǎn)的目的。但是由于現(xiàn)有技術(shù)和相關(guān)規(guī)范不健全等因素的限制，現(xiàn)有的實(shí)際工程中并沒(méi)有對(duì)BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行充分利用，這也是我們?cè)谙乱徊窖芯恐兴鉀Q的主要問(wèn)題。