BIM技術(shù)在地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理中的應(yīng)用

張祥超

（中國鐵建投資集團(tuán)有限公司，北京 100000）

BIM技術(shù)的發(fā)展也為地鐵施工項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理帶來了突破口。地鐵安裝施工項(xiàng)目施工復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)因素多，施工安全關(guān)鍵點(diǎn)不易控制，通過BIM的VR技術(shù)進(jìn)行工程信息集成管理與項(xiàng)目方案模擬，可以捕捉項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，簡化項(xiàng)目質(zhì)量安全分析的過程，使項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測與控制變得更準(zhǔn)確、可操作性更強(qiáng)。基于BIM的VR技術(shù)在地鐵安裝施工中的風(fēng)險(xiǎn)管理研究對于地鐵安裝施工風(fēng)險(xiǎn)管理有著重要的意義。

1 城市地鐵施工項(xiàng)目的特點(diǎn)及影響施工進(jìn)度的主要風(fēng)險(xiǎn)

1.1 城市地鐵施工項(xiàng)目的特點(diǎn)

城市地鐵施工項(xiàng)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(xiàng)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(shí)也能推動(dòng)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(xiàng)目不同于其他地上建筑物的施工，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(jì)等都提出了更高的要求。

（2）項(xiàng)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(gè)。因此，各參與方之間的信息傳遞和溝通難度大，對項(xiàng)目的工程管理要求高。

（3）施工風(fēng)險(xiǎn)大。地下土方的開挖會(huì)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(huì)引起地面坍塌；排水系統(tǒng)不合理會(huì)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(xiǎn)顯著加大。

1.2 影響地鐵施工進(jìn)度的主要風(fēng)險(xiǎn)因素

風(fēng)險(xiǎn)識別是識別項(xiàng)目施工過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)因素以及項(xiàng)目外部與項(xiàng)目內(nèi)部相互作用產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。通過風(fēng)險(xiǎn)識別、分析、評估，采取有效措施，降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率或者減少風(fēng)險(xiǎn)造成的損失。

2 BIM技術(shù)應(yīng)用的基本原則

BIM技術(shù)應(yīng)用的基本原則是“指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提高管理水平”。因此，在BIM模型、BIM協(xié)同管理平臺以及其App客戶端創(chuàng)建過程，均應(yīng)考慮是否能給施工管理帶來效能提升，尤其是協(xié)同管理平臺及App客戶端，必須具備操作簡單、系統(tǒng)性能好、平臺自動(dòng)處理數(shù)據(jù)能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

3 基于BIM技術(shù)的地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理模型的構(gòu)建

地鐵施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)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，然后在地鐵施工過程中進(jìn)行危險(xiǎn)分析、概率估算、隨機(jī)試驗(yàn)、仿真處理等方法在地鐵施工過程中對進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)評估、風(fēng)險(xiǎn)控制，以此降低施工返工率，提高地鐵施工進(jìn)度。

3.1 BIM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(shí)，相關(guān)人員對數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行更新和維護(hù)。從而當(dāng)有新的地鐵項(xiàng)目施工時(shí)，就可以與BIM數(shù)據(jù)庫中已有的信息進(jìn)行對比分析。

3.2 建立BIM模型并識別風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)因素集，在IFC標(biāo)準(zhǔn)格式的基礎(chǔ)上處理風(fēng)險(xiǎn)因素。

3.3 評估風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生概率和風(fēng)險(xiǎn)等級

利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣分析法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法、層次分析法等評估風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的概率和風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)因素所帶來的損失和項(xiàng)目能承受風(fēng)險(xiǎn)的能力，并及時(shí)商榷制定相應(yīng)的對策應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)，提高施工效率，在縮短工期的同時(shí)，也能降低施工成本。

4 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(xiǎn)大，造成施工周期增加。BIM應(yīng)用于項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理中，使高效率的施工管理成為可能，有利于縮短施工周期。

4.1 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多個(gè)單位和多個(gè)專業(yè)參與，如業(yè)主、監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)、采購等多個(gè)單位，巖土、建筑、結(jié)構(gòu)、暖通、機(jī)電等多個(gè)專業(yè)。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(gè)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(shí)進(jìn)行修改和上傳，及時(shí)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(xiǎn)的存在需要變動(dòng)時(shí)，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(shí)制定處理方案應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)，加快施工進(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(shí)效性，有效解決了信息傳遞的缺失和信息傳遞時(shí)間長的缺點(diǎn)。

4.2 BIM技術(shù)對地鐵施工資源的動(dòng)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(xiàng)目來說難度加劇。并且，由于地鐵施工本身的工作量大，因此，傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理無法兼顧對施工現(xiàn)場的每一個(gè)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(dòng)力配置等情況更加清晰合理。除此以外，BIM技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)，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，然后應(yīng)用到項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)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)場實(shí)時(shí)信息對地鐵施工過程中的資源使用情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，使施工中各項(xiàng)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(shí)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，等等。BIM技術(shù)和其他技術(shù)的結(jié)合使各參建單位更好地掌握施工現(xiàn)場的可視資料和靜、動(dòng)態(tài)信息，減少?zèng)Q策和處理的時(shí)間，便于資源得到合理安排，有效保證了施工進(jìn)度，節(jié)約了成本。

4.3 BIM技術(shù)有助于合理安排施工計(jì)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，對進(jìn)度計(jì)劃管理要求高。由于傳統(tǒng)的施工進(jìn)度計(jì)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，不可避免地會(huì)出現(xiàn)工序間的邏輯錯(cuò)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(jì)劃。這幾種編制方式可以使進(jìn)度邏輯更加合理、暢通。BIM技術(shù)將時(shí)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(dòng)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(xiàng)目參與方可以清晰直觀地了解整個(gè)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(shí)進(jìn)度不斷進(jìn)行對比分析，尋找相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素，再采取應(yīng)對措施消除風(fēng)險(xiǎn)。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(shí)提供施工場地，那么盾構(gòu)機(jī)就會(huì)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(yàn)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。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用難點(diǎn)

BIM技術(shù)雖具有較多優(yōu)勢，但因其自身的弊端以及目前存在的眾多問題，使得其在地鐵土建中推行仍有很大阻力。難點(diǎn)如下。

（1）目前，國內(nèi)BIM技術(shù)開發(fā)研究公司較多，BIM技術(shù)軟件也各不相同。很多需求需要不同軟件之間的交互與配合，增加了應(yīng)用難度。

（2）地鐵建模工作量大，且BIM技術(shù)相對還不成熟，短期內(nèi)投入成本大、效益小。

（3）人才短缺，尤其是既掌握BIM技術(shù)，又深入了解地鐵土建施工各模塊的專業(yè)人員少之又少。

（4）目前各公司管理模式已基本形成，推行BIM技術(shù)將對原來的管理模式造成沖擊。

6 結(jié)束語

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，文章旨在將BIM技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合，通過更科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)管理，有效緩解施工周期的壓力。這無論是對地鐵項(xiàng)目本身，還是對城市，或是居民，都十分有利。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，不僅局限于進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)管理，還可以應(yīng)用于成本分析、質(zhì)量跟蹤等。推動(dòng)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，提高工程質(zhì)量。