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BIM技术在地铁施工进度风险管理中的应用

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徐惠云

摘要：城市地铁的建设对我国社会发展能起到积极的促进作用。文章综合分析地铁施工建设的特点和主要风险因素，在已有研究的理论基础上构建基于BIM数据库的施工进度风险管理模型，并且结合BIM技术及其他信息技术对地铁施工进度易滞后问题进行应用分析，为提高地铁施工进度提供参考依据。

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.

关键词：BIM;地铁施工;风险;管理

Key words： BIM;subway construction;risks;management

中图分类号：TU17;X947 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）06-0224-03

0 ?引言

城市地铁是高密度、特大型、综合性轨道交通运输系统，其建设要求高、专业性强、机械种类繁多等特点使得城市地铁施工困难，建设周期长。城市地铁的施工进度的滞后不断加大了施工成本，同时也阻碍了城市经济的发展，影響了居民的生活质量。因此，加强地铁的风险管理，做到事前、事中、事后的控制，对于提高地铁施工进度具有重要意义。目前，BIM技术的发展在我国建设行业逐渐成熟。BIM技术具有参数化建模功能和施工模拟功能，应用BIM技术能有效解决地铁施工中存在的一些问题[1]。然而，当前BIM应用于风险管理方面的研究不多。陈一鸣等[2]基于BIM技术构建PPP项目风险管理平台，对存在的风险进行识别和控制;秦松华等[3]基于BIM和AR技术建立风险管理模型，并探讨了该模型的应用效果，验证风险管理的效率和准确率;陈明欣[4]分析了BIM技术在建设项目各阶段风险管理中的优势。本文通过查阅大量文献资料，以盾构法施工为例，分析论证了BIM技术结合其他信息技术在地铁盾构法施工进度风险管理中的应用，为有效缩短地铁建设周期提供参考价值。

1 ?城市地铁施工项目的特点及地铁施工影响进度的主要风险集

1.1 城市地铁施工项目的特点

城市地铁施工项目由于其特殊的建设地理位置，其施工难度远远大于地上建筑项目的施工。城市地铁一般建设于城市的繁华地带，以此缓解城市交通压力，改善居民生活，提高生活质量，同时也能推动城市的全面发展。地铁施工的主要特点如下：

①施工环境复杂。城市地铁施工项目不同与其它地上建筑物的施工，其附近地上建筑众多，人车流量大，由于其特殊的建设地理位置导致其施工场地狭小，空间有限，建设结构复杂，管线分部密集，安装难度大，施工周期长。因此，在地铁施工中对管理人员和施工人员的综合素质以及施工设计等都提出了更高的要求。

②项目参建单位众多且涉及的专业复杂，工程管理难度大。城市地铁施工包括土方开挖，轨道、站台、站厅等建设，其任务繁重，涉及的参建单位包括土建、机电、结构等多达数十家，其中专业就有40多个。因此，各参与方之间的信息传递和沟通难度大，对项目的工程管理要求高。

③施工风险大。地下土方的开挖会影响地上附近的建筑物，路面、绿化、管线等;基坑支护不当会引起地面坍塌;排水系统不合理会导致潜水排污泵堵塞而发生基坑积水现象等。不难看出，地铁施工相对于地上建筑施工而言，其现场施工风险显著加大。

1.2 影响地铁施工进度的主要风险因素

风险识别是识别项目施工过程中存在的风险因素以及项目外部与项目内部相互作用产生的风险。通过风险识别，分析，评估，采取有效措施，降低风险发生的概率或者减少风险造成的损失[4-5]。本文通过查阅大量文献资料，以盾构法施工为例，采用归纳总结法和系统分析法找出影响地铁施工进度的主要风险因素[5-9]如表1。

2 ?基于BIM技术的地铁施工进度风险管理模型的构建

地铁施工进度风险管理是基于BIM技术，以BIM数据库为基础，依托BIM的相关软件（如：Revit Architecture、Project、4D技术等）建立模型[2、10-12]，然后在地铁施工过程中进行危险分析、概率估算、随机试验、仿真处理等方法在地铁施工过程中对进度风险进行风险识别、风险评估、风险控制，以此降低施工返工率，提高地铁施工进度[2]。文章基于BIM的地铁施工进度风险管理总模型如图1所示。

①BIM数据库的建立。文章通过查阅大量文献资料，参考互联网信息以及收集以往类似已完工的地铁施工案例，将这些信息储存在BIM中，形成BIM数据库，当有新信息出现时，相关人员对数据库信息进行更新和维护。那么当新的地铁项目施工时，就可以与BIM数据库中已有的信息进行对比分析。

②建立BIM模型，识别风险因素。各参与单位根据自身需求构建自己的BIM模型，然后参照BIM数据库中的信息进行相关的模拟仿真，分析仿真结果，导出风险因素集，在IFC标准格式的基础上处理风险因素。

③利用风险矩阵分析法，贝叶斯网络法，层次分析法等评估风险事件发生的概率和风险等级，然后将预测的信息导入BIM模型中。通过专家及相关工作人员进行分析和判断，评估风险因素所带来的损失和项目能承受风险的能力，并及时商榷制定相应的对策应对风险，提高施工效率，在缩短工期的同时，也能降低施工成本。

3 ?BIM技术在城市地铁施工进度管理中的应用研究

地铁工程具有施工要求严格，投资金额庞大，建设周期长，施工空间局促，涉及参建单位众多且复杂的特点。因此，在地铁施工中，很容易出现沟通障碍，各专业协同不畅，面临的风险大，造成施工周期增加。BIM应用于项目的风险管理中，使高效率的施工管理成为了可能，有利于缩短施工周期。

3.1 BIM信息集成加强地铁施工中各参建单位和各专业之间的交流与协作

城市地铁施工过程中涉及到多个单位和多个专业参与，如业主、监理、施工、设计、采购等多个单位，岩土、建筑、结构、暖通、机电等多个专业[13]。各单位以及各专业之间相互协作是保证施工顺利进行的重要前提。BIM技术具有信息集成功能，能构建一个平台，将各单位和各专业的数据信息集统一为标准的IFC格式，相关人员可以在自己的平台上查看相关的信息，必要时进行修改和上传，及时实现信息的共享和传递。例如，当预先设定的轨道开挖路线在实际施工过程中由于某种风险的存在需要变动时，轨道专业的工作人员只需要把相关信息输入BIM模型中，其他專业人员就可以通过BIM平台的信息共享及时制定处理方案应对风险，提高施工进度。

BIM使地铁施工中各参建单位及各专业人员由传统一对多的交流模式转变成一对一信息传递的方式，保证了信息的时效性，有效解决了信息传递的缺失和信息传递时间长的缺点。基于BIM平台各参建单位各专业的信息共享平台如2图所示。

3.2 BIM技术对地铁施工资源的动态跟踪

地铁施工空间的有限性，使得物资的堆放，机械的出入，人员的容纳相对于地上施工项目来说难度加剧。而且，由于地铁施工本身的工作量大，传统的项目管理无法兼顾对施工现场的每一个材料进行跟踪管理。然而，BIM可以挂接商务、物资、合约等资料，使设备材料进场，机械排班，劳动力配置等情况更加清晰合理。除此以外，BIM技术与计算机技术[14]，各类电子设备，如GPS、RFID（无线射频识别电子标签）、红外线等结合应用到项目风险管理中，可以清晰地掌握现场施工情况，并根据反馈的现场的时实信息对地铁施工过程中的资源使用情况进行动态跟踪，使施工中各项工作安排更加经济合理，从而加强了对施工进度及质量的管理。例如：盾构机何时推进以及推进的程度;不同地质情况下盾构机的种类和规格的选择等。BIM技术和其他技术的结合使各参建单位更好的掌握施工现场的可视资料和静、动态信息，减少决策和处理的时间，便于资源得到合理安排，有效保证了施工进度，节约成本。

3.3 BIM技术有助于合理安排施工计划

地铁施工规模大，施工过于复杂，受场地限制许多专业要在有限的空间各自开展不同的专业工作，因此对进度计划管理要求高。传统的施工进度计划是由相关干系人进行编制，因此进度控制容易受到人为因素的干扰，不可避免会出现工序间的逻辑错误，造成工期延误。然而，BIM可以通过Autodesk Navisworks或Trimble Vico Office等工作方式进行辅助进度编制，也可以通过Asta Powerproject BIM等直接编制进度计划。这几种编制方式可以使进度逻辑更加合理、畅通。而且，BIM技术将时间和空间信息进行整合，在原有的3D基础上形成4D模型，利用4D可视化技术动态模拟地铁施工过程。通过BIM四维施工模拟，施工方和业主方及其他项目参与方可以清晰直观地了解整个施工环节的施工进度，施工工序的合理性以及技术工艺的适用性。将BIM模型和进度编制结合成整理，预测可能出现的冲突，并将模型模拟情况与实时进度不断进行对比分析，寻找相关风险因素，再采取应对措施消除风险。例如：当某一因素或多种因素相互作用导致车站施工进度滞后，未能按时提供施工场地，那么盾构机就会被迫采用盾构转场、盾构调头等间接过站方式，严重增加盾构工期压力，影响整体的施工进度。BIM技术与其他信息技术的结合能充分验证施工方案的可行性，极大提高了施工效率，缩短了施工工期。

4 ?结论

地铁建设在我国各大中小城市的兴起，加快了我国经济的发展，但是施工进度的滞后不断增加了施工成本，也给城市的面貌带来严重的影响，降低了居民的生活质量。因此，本文的目的是将BIM技术和其他技术的结合，通过更科学的风险管理，大大缓解施工周期的压力。这无论是对地铁项目本身，或是城市，或是居民，都是非常有利的。BIM技术与其他信息技术的结合，其功能强大，应用广泛，不仅仅局限于进度风险管理，还可以应用于成本分析，质量跟踪等。推动BIM技术和相关技术的升级能够加快建筑行业的发展，缩短工期，降低成本，提高质量。

参考文献：

[1]吴洋.BIM技术在综合体建设工程风险控制中的应用[J].建筑技术，2017（5）：508-511.

[2]陈一鸣，唐会芳.基于BIM技术的PPP项目全生命周期风险管理[J].项目管理技术，2017（5）：51-56.

[3]秦松华，刘强.基于BIM和AR技术的石化项目全生命周期风险管理[J].项目管理技术，2015（9）：106-111.

[4]陈明欣.基于BIM的建筑项目风险管理研究[D].河北：河北工程大学，2017.

[5]赵驰.城市地铁项目施工进度风险管理研究[D].江苏：中国矿业大学，2014.

[6]文艳芳，刘嘉欣.地铁施工阶段险兆事件危险源系统结构研究[J].城市轨道交通研究，2017（12）：33-37.

[7]赵金先，李堃.基于AHP-SPA的地铁建设项目施工风险评价[J].土木工程与管理学报，2017（6）：10-16.

[8]梅江钟，马玉洁，郭建斌.地铁施工风险应急管理研究[J].中国安全生产科学技术，2017（9）：20-27.

[9]梅江钟，马玉洁.基于综合相似度的地铁施工风险应急推理研究[J].隧道建设，2017（9）：1126-1133.

[10]李俊.BIM技术在医院建设项目中的应用价值和风险分析[J].技术装备，2019（20）：91-93.

[11]夏端林.工程建设项目BIM应用风险分析与应对[J].2018（9）：265.

[12]周明科，张鑫，张波，等.基于BIM技术的城市轨道交通工程风险识别方法研究[J].施工技术，2019（3）：107-110.

[13]苏小超，蔡浩.BIM技术在城市地下空间开发中的应用[J].解放军理工大学学报，2014（3）：220-224.

[14]王慧琛.BIM技术在地下建筑建造中的应用研究——以地铁车站为例.中国科技信息，2013（15）：72-73.

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