徐惠云

摘要：城市地鐵的建設(shè)對我國社會發(fā)展能起到積極的促進(jìn)作用。文章綜合分析地鐵施工建設(shè)的特點(diǎn)和主要風(fēng)險因素，在已有研究的理論基礎(chǔ)上構(gòu)建基于BIM數(shù)據(jù)庫的施工進(jìn)度風(fēng)險管理模型，并且結(jié)合BIM技術(shù)及其他信息技術(shù)對地鐵施工進(jìn)度易滯后問題進(jìn)行應(yīng)用分析，為提高地鐵施工進(jìn)度提供參考依據(jù)。

Abstract： The construction of urban subway can play an active role in promoting the social development of China. The article comprehensively analyzes the characteristics and main risk factors of subway construction. It then builds a construction schedule risk management model with the help of BIM-based database based on existing research theory. In addition， the application of BIM technology and other information technology is analyzed for the problem of easy lag on subway， providing reference for improving the subway construction progress.

關(guān)鍵詞：BIM;地鐵施工;風(fēng)險;管理

Key words： BIM;subway construction;risks;management

中圖分類號：TU17;X947 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）06-0224-03

0 ?引言

城市地鐵是高密度、特大型、綜合性軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，其建設(shè)要求高、專業(yè)性強(qiáng)、機(jī)械種類繁多等特點(diǎn)使得城市地鐵施工困難，建設(shè)周期長。城市地鐵的施工進(jìn)度的滯后不斷加大了施工成本，同時也阻礙了城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了居民的生活質(zhì)量。因此，加強(qiáng)地鐵的風(fēng)險管理，做到事前、事中、事后的控制，對于提高地鐵施工進(jìn)度具有重要意義。目前，BIM技術(shù)的發(fā)展在我國建設(shè)行業(yè)逐漸成熟。BIM技術(shù)具有參數(shù)化建模功能和施工模擬功能，應(yīng)用BIM技術(shù)能有效解決地鐵施工中存在的一些問題[1]。然而，當(dāng)前BIM應(yīng)用于風(fēng)險管理方面的研究不多。陳一鳴等[2]基于BIM技術(shù)構(gòu)建PPP項目風(fēng)險管理平臺，對存在的風(fēng)險進(jìn)行識別和控制;秦松華等[3]基于BIM和AR技術(shù)建立風(fēng)險管理模型，并探討了該模型的應(yīng)用效果，驗證風(fēng)險管理的效率和準(zhǔn)確率;陳明欣[4]分析了BIM技術(shù)在建設(shè)項目各階段風(fēng)險管理中的優(yōu)勢。本文通過查閱大量文獻(xiàn)資料，以盾構(gòu)法施工為例，分析論證了BIM技術(shù)結(jié)合其他信息技術(shù)在地鐵盾構(gòu)法施工進(jìn)度風(fēng)險管理中的應(yīng)用，為有效縮短地鐵建設(shè)周期提供參考價值。

1 ?城市地鐵施工項目的特點(diǎn)及地鐵施工影響進(jìn)度的主要風(fēng)險集

1.1 城市地鐵施工項目的特點(diǎn)

城市地鐵施工項目由于其特殊的建設(shè)地理位置，其施工難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地上建筑項目的施工。城市地鐵一般建設(shè)于城市的繁華地帶，以此緩解城市交通壓力，改善居民生活，提高生活質(zhì)量，同時也能推動城市的全面發(fā)展。地鐵施工的主要特點(diǎn)如下：

①施工環(huán)境復(fù)雜。城市地鐵施工項目不同與其它地上建筑物的施工，其附近地上建筑眾多，人車流量大，由于其特殊的建設(shè)地理位置導(dǎo)致其施工場地狹小，空間有限，建設(shè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管線分部密集，安裝難度大，施工周期長。因此，在地鐵施工中對管理人員和施工人員的綜合素質(zhì)以及施工設(shè)計等都提出了更高的要求。

②項目參建單位眾多且涉及的專業(yè)復(fù)雜，工程管理難度大。城市地鐵施工包括土方開挖，軌道、站臺、站廳等建設(shè)，其任務(wù)繁重，涉及的參建單位包括土建、機(jī)電、結(jié)構(gòu)等多達(dá)數(shù)十家，其中專業(yè)就有40多個。因此，各參與方之間的信息傳遞和溝通難度大，對項目的工程管理要求高。

③施工風(fēng)險大。地下土方的開挖會影響地上附近的建筑物，路面、綠化、管線等;基坑支護(hù)不當(dāng)會引起地面坍塌;排水系統(tǒng)不合理會導(dǎo)致潛水排污泵堵塞而發(fā)生基坑積水現(xiàn)象等。不難看出，地鐵施工相對于地上建筑施工而言，其現(xiàn)場施工風(fēng)險顯著加大。

1.2 影響地鐵施工進(jìn)度的主要風(fēng)險因素

風(fēng)險識別是識別項目施工過程中存在的風(fēng)險因素以及項目外部與項目內(nèi)部相互作用產(chǎn)生的風(fēng)險。通過風(fēng)險識別，分析，評估，采取有效措施，降低風(fēng)險發(fā)生的概率或者減少風(fēng)險造成的損失[4-5]。本文通過查閱大量文獻(xiàn)資料，以盾構(gòu)法施工為例，采用歸納總結(jié)法和系統(tǒng)分析法找出影響地鐵施工進(jìn)度的主要風(fēng)險因素[5-9]如表1。

2 ?基于BIM技術(shù)的地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險管理模型的構(gòu)建

地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險管理是基于BIM技術(shù)，以BIM數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，依托BIM的相關(guān)軟件（如：Revit Architecture、Project、4D技術(shù)等）建立模型[2、10-12]，然后在地鐵施工過程中進(jìn)行危險分析、概率估算、隨機(jī)試驗、仿真處理等方法在地鐵施工過程中對進(jìn)度風(fēng)險進(jìn)行風(fēng)險識別、風(fēng)險評估、風(fēng)險控制，以此降低施工返工率，提高地鐵施工進(jìn)度[2]。文章基于BIM的地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險管理總模型如圖1所示。

①BIM數(shù)據(jù)庫的建立。文章通過查閱大量文獻(xiàn)資料，參考互聯(lián)網(wǎng)信息以及收集以往類似已完工的地鐵施工案例，將這些信息儲存在BIM中，形成BIM數(shù)據(jù)庫，當(dāng)有新信息出現(xiàn)時，相關(guān)人員對數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新和維護(hù)。那么當(dāng)新的地鐵項目施工時，就可以與BIM數(shù)據(jù)庫中已有的信息進(jìn)行對比分析。

②建立BIM模型，識別風(fēng)險因素。各參與單位根據(jù)自身需求構(gòu)建自己的BIM模型，然后參照BIM數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行相關(guān)的模擬仿真，分析仿真結(jié)果，導(dǎo)出風(fēng)險因素集，在IFC標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)上處理風(fēng)險因素。

③利用風(fēng)險矩陣分析法，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法，層次分析法等評估風(fēng)險事件發(fā)生的概率和風(fēng)險等級，然后將預(yù)測的信息導(dǎo)入BIM模型中。通過專家及相關(guān)工作人員進(jìn)行分析和判斷，評估風(fēng)險因素所帶來的損失和項目能承受風(fēng)險的能力，并及時商榷制定相應(yīng)的對策應(yīng)對風(fēng)險，提高施工效率，在縮短工期的同時，也能降低施工成本。

3 ?BIM技術(shù)在城市地鐵施工進(jìn)度管理中的應(yīng)用研究

地鐵工程具有施工要求嚴(yán)格，投資金額龐大，建設(shè)周期長，施工空間局促，涉及參建單位眾多且復(fù)雜的特點(diǎn)。因此，在地鐵施工中，很容易出現(xiàn)溝通障礙，各專業(yè)協(xié)同不暢，面臨的風(fēng)險大，造成施工周期增加。BIM應(yīng)用于項目的風(fēng)險管理中，使高效率的施工管理成為了可能，有利于縮短施工周期。

3.1 BIM信息集成加強(qiáng)地鐵施工中各參建單位和各專業(yè)之間的交流與協(xié)作

城市地鐵施工過程中涉及到多個單位和多個專業(yè)參與，如業(yè)主、監(jiān)理、施工、設(shè)計、采購等多個單位，巖土、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、機(jī)電等多個專業(yè)[13]。各單位以及各專業(yè)之間相互協(xié)作是保證施工順利進(jìn)行的重要前提。BIM技術(shù)具有信息集成功能，能構(gòu)建一個平臺，將各單位和各專業(yè)的數(shù)據(jù)信息集統(tǒng)一為標(biāo)準(zhǔn)的IFC格式，相關(guān)人員可以在自己的平臺上查看相關(guān)的信息，必要時進(jìn)行修改和上傳，及時實(shí)現(xiàn)信息的共享和傳遞。例如，當(dāng)預(yù)先設(shè)定的軌道開挖路線在實(shí)際施工過程中由于某種風(fēng)險的存在需要變動時，軌道專業(yè)的工作人員只需要把相關(guān)信息輸入BIM模型中，其他專業(yè)人員就可以通過BIM平臺的信息共享及時制定處理方案應(yīng)對風(fēng)險，提高施工進(jìn)度。

BIM使地鐵施工中各參建單位及各專業(yè)人員由傳統(tǒng)一對多的交流模式轉(zhuǎn)變成一對一信息傳遞的方式，保證了信息的時效性，有效解決了信息傳遞的缺失和信息傳遞時間長的缺點(diǎn)?；贐IM平臺各參建單位各專業(yè)的信息共享平臺如2圖所示。

3.2 BIM技術(shù)對地鐵施工資源的動態(tài)跟蹤

地鐵施工空間的有限性，使得物資的堆放，機(jī)械的出入，人員的容納相對于地上施工項目來說難度加劇。而且，由于地鐵施工本身的工作量大，傳統(tǒng)的項目管理無法兼顧對施工現(xiàn)場的每一個材料進(jìn)行跟蹤管理。然而，BIM可以掛接商務(wù)、物資、合約等資料，使設(shè)備材料進(jìn)場，機(jī)械排班，勞動力配置等情況更加清晰合理。除此以外，BIM技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)[14]，各類電子設(shè)備，如GPS、RFID（無線射頻識別電子標(biāo)簽）、紅外線等結(jié)合應(yīng)用到項目風(fēng)險管理中，可以清晰地掌握現(xiàn)場施工情況，并根據(jù)反饋的現(xiàn)場的時實(shí)信息對地鐵施工過程中的資源使用情況進(jìn)行動態(tài)跟蹤，使施工中各項工作安排更加經(jīng)濟(jì)合理，從而加強(qiáng)了對施工進(jìn)度及質(zhì)量的管理。例如：盾構(gòu)機(jī)何時推進(jìn)以及推進(jìn)的程度;不同地質(zhì)情況下盾構(gòu)機(jī)的種類和規(guī)格的選擇等。BIM技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合使各參建單位更好的掌握施工現(xiàn)場的可視資料和靜、動態(tài)信息，減少決策和處理的時間，便于資源得到合理安排，有效保證了施工進(jìn)度，節(jié)約成本。

3.3 BIM技術(shù)有助于合理安排施工計劃

地鐵施工規(guī)模大，施工過于復(fù)雜，受場地限制許多專業(yè)要在有限的空間各自開展不同的專業(yè)工作，因此對進(jìn)度計劃管理要求高。傳統(tǒng)的施工進(jìn)度計劃是由相關(guān)干系人進(jìn)行編制，因此進(jìn)度控制容易受到人為因素的干擾，不可避免會出現(xiàn)工序間的邏輯錯誤，造成工期延誤。然而，BIM可以通過Autodesk Navisworks或Trimble Vico Office等工作方式進(jìn)行輔助進(jìn)度編制，也可以通過Asta Powerproject BIM等直接編制進(jìn)度計劃。這幾種編制方式可以使進(jìn)度邏輯更加合理、暢通。而且，BIM技術(shù)將時間和空間信息進(jìn)行整合，在原有的3D基礎(chǔ)上形成4D模型，利用4D可視化技術(shù)動態(tài)模擬地鐵施工過程。通過BIM四維施工模擬，施工方和業(yè)主方及其他項目參與方可以清晰直觀地了解整個施工環(huán)節(jié)的施工進(jìn)度，施工工序的合理性以及技術(shù)工藝的適用性。將BIM模型和進(jìn)度編制結(jié)合成整理，預(yù)測可能出現(xiàn)的沖突，并將模型模擬情況與實(shí)時進(jìn)度不斷進(jìn)行對比分析，尋找相關(guān)風(fēng)險因素，再采取應(yīng)對措施消除風(fēng)險。例如：當(dāng)某一因素或多種因素相互作用導(dǎo)致車站施工進(jìn)度滯后，未能按時提供施工場地，那么盾構(gòu)機(jī)就會被迫采用盾構(gòu)轉(zhuǎn)場、盾構(gòu)調(diào)頭等間接過站方式，嚴(yán)重增加盾構(gòu)工期壓力，影響整體的施工進(jìn)度。BIM技術(shù)與其他信息技術(shù)的結(jié)合能充分驗證施工方案的可行性，極大提高了施工效率，縮短了施工工期。

4 ?結(jié)論

地鐵建設(shè)在我國各大中小城市的興起，加快了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但是施工進(jìn)度的滯后不斷增加了施工成本，也給城市的面貌帶來嚴(yán)重的影響，降低了居民的生活質(zhì)量。因此，本文的目的是將BIM技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合，通過更科學(xué)的風(fēng)險管理，大大緩解施工周期的壓力。這無論是對地鐵項目本身，或是城市，或是居民，都是非常有利的。BIM技術(shù)與其他信息技術(shù)的結(jié)合，其功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，不僅僅局限于進(jìn)度風(fēng)險管理，還可以應(yīng)用于成本分析，質(zhì)量跟蹤等。推動BIM技術(shù)和相關(guān)技術(shù)的升級能夠加快建筑行業(yè)的發(fā)展，縮短工期，降低成本，提高質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳洋.BIM技術(shù)在綜合體建設(shè)工程風(fēng)險控制中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2017（5）：508-511.

[2]陳一鳴，唐會芳.基于BIM技術(shù)的PPP項目全生命周期風(fēng)險管理[J].項目管理技術(shù)，2017（5）：51-56.

[3]秦松華，劉強(qiáng).基于BIM和AR技術(shù)的石化項目全生命周期風(fēng)險管理[J].項目管理技術(shù)，2015（9）：106-111.

[4]陳明欣.基于BIM的建筑項目風(fēng)險管理研究[D].河北：河北工程大學(xué)，2017.

[5]趙馳.城市地鐵項目施工進(jìn)度風(fēng)險管理研究[D].江蘇：中國礦業(yè)大學(xué)，2014.

[6]文艷芳，劉嘉欣.地鐵施工階段險兆事件危險源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究[J].城市軌道交通研究，2017（12）：33-37.

[7]趙金先，李堃.基于AHP-SPA的地鐵建設(shè)項目施工風(fēng)險評價[J].土木工程與管理學(xué)報，2017（6）：10-16.

[8]梅江鐘，馬玉潔，郭建斌.地鐵施工風(fēng)險應(yīng)急管理研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2017（9）：20-27.

[9]梅江鐘，馬玉潔.基于綜合相似度的地鐵施工風(fēng)險應(yīng)急推理研究[J].隧道建設(shè)，2017（9）：1126-1133.

[10]李俊.BIM技術(shù)在醫(yī)院建設(shè)項目中的應(yīng)用價值和風(fēng)險分析[J].技術(shù)裝備，2019（20）：91-93.

[11]夏端林.工程建設(shè)項目BIM應(yīng)用風(fēng)險分析與應(yīng)對[J].2018（9）：265.

[12]周明科，張鑫，張波，等.基于BIM技術(shù)的城市軌道交通工程風(fēng)險識別方法研究[J].施工技術(shù)，2019（3）：107-110.

[13]蘇小超，蔡浩.BIM技術(shù)在城市地下空間開發(fā)中的應(yīng)用[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報，2014（3）：220-224.

[14]王慧琛.BIM技術(shù)在地下建筑建造中的應(yīng)用研究——以地鐵車站為例.中國科技信息，2013（15）：72-73.