BIM技術在地鐵施工進度風險管理中的應用

徐惠云

摘要：城市地鐵的建設對我國社會發展能起到積極的促進作用。文章綜合分析地鐵施工建設的特點和主要風險因素，在已有研究的理論基礎上構建基于BIM數據庫的施工進度風險管理模型，并且結合BIM技術及其他信息技術對地鐵施工進度易滯后問題進行應用分析，為提高地鐵施工進度提供參考依據。

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.

關鍵詞：BIM;地鐵施工;風險;管理

Key words： BIM;subway construction;risks;management

中圖分類號：TU17;X947 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：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、綜合性軌道交通運輸系統，其建設要求高、專業性強、機械種類繁多等特點使得城市地鐵施工困難，建設周期長。城市地鐵的施工進度的滯后不斷加大了施工成本，同時也阻礙了城市經濟的發展，影響了居民的生活質量。因此，加強地鐵的風險管理，做到事前、事中、事后的控制，對于提高地鐵施工進度具有重要意義。目前，BIM技術的發展在我國建設行業逐漸成熟。BIM技術具有參數化建模功能和施工模擬功能，應用BIM技術能有效解決地鐵施工中存在的一些問題[1]。然而，當前BIM應用于風險管理方面的研究不多。陳一鳴等[2]基于BIM技術構建PPP項目風險管理平臺，對存在的風險進行識別和控制;秦松華等[3]基于BIM和AR技術建立風險管理模型，并探討了該模型的應用效果，驗證風險管理的效率和準確率;陳明欣[4]分析了BIM技術在建設項目各階段風險管理中的優勢。本文通過查閱大量文獻資料，以盾構法施工為例，分析論證了BIM技術結合其他信息技術在地鐵盾構法施工進度風險管理中的應用，為有效縮短地鐵建設周期提供參考價值。

1 ?城市地鐵施工項目的特點及地鐵施工影響進度的主要風險集

1.1 城市地鐵施工項目的特點

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

①施工環境復雜。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，由于其特殊的建設地理位置導致其施工場地狹小，空間有限，建設結構復雜，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以及施工設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復雜，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，其任務繁重，涉及的參建單位包括土建、機電、結構等多達數十家，其中專業就有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;基坑支護不當會引起地面坍塌;排水系統不合理會導致潛水排污泵堵塞而發生基坑積水現象等。不難看出，地鐵施工相對于地上建筑施工而言，其現場施工風險顯著加大。

1.2 影響地鐵施工進度的主要風險因素

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

2 ?基于BIM技術的地鐵施工進度風險管理模型的構建

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

①BIM數據庫的建立。文章通過查閱大量文獻資料，參考互聯網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數據庫，當有新信息出現時，相關人員對數據庫信息進行更新和維護。那么當新的地鐵項目施工時，就可以與BIM數據庫中已有的信息進行對比分析。

②建立BIM模型，識別風險因素。各參與單位根據自身需求構建自己的BIM模型，然后參照BIM數據庫中的信息進行相關的模擬仿真，分析仿真結果，導出風險因素集，在IFC標準格式的基礎上處理風險因素。

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

3 ?BIM技術在城市地鐵施工進度管理中的應用研究

地鐵工程具有施工要求嚴格，投資金額龐大，建設周期長，施工空間局促，涉及參建單位眾多且復雜的特點。因此，在地鐵施工中，很容易出現溝通障礙，各專業協同不暢，面臨的風險大，造成施工周期增加。BIM應用于項目的風險管理中，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信息集成加強地鐵施工中各參建單位和各專業之間的交流與協作

城市地鐵施工過程中涉及到多個單位和多個專業參與，如業主、監理、施工、設計、采購等多個單位，巖土、建筑、結構、暖通、機電等多個專業[13]。各單位以及各專業之間相互協作是保證施工順利進行的重要前提。BIM技術具有信息集成功能，能構建一個平臺，將各單位和各專業的數據信息集統一為標準的IFC格式，相關人員可以在自己的平臺上查看相關的信息，必要時進行修改和上傳，及時實現信息的共享和傳遞。例如，當預先設定的軌道開挖路線在實際施工過程中由于某種風險的存在需要變動時，軌道專業的工作人員只需要把相關信息輸入BIM模型中，其他專業人員就可以通過BIM平臺的信息共享及時制定處理方案應對風險，提高施工進度。

BIM使地鐵施工中各參建單位及各專業人員由傳統一對多的交流模式轉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。基于BIM平臺各參建單位各專業的信息共享平臺如2圖所示。

3.2 BIM技術對地鐵施工資源的動態跟蹤

地鐵施工空間的有限性，使得物資的堆放，機械的出入，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，傳統的項目管理無法兼顧對施工現場的每一個材料進行跟蹤管理。然而，BIM可以掛接商務、物資、合約等資料，使設備材料進場，機械排班，勞動力配置等情況更加清晰合理。除此以外，BIM技術與計算機技術[14]，各類電子設備，如GPS、RFID（無線射頻識別電子標簽）、紅外線等結合應用到項目風險管理中，可以清晰地掌握現場施工情況，并根據反饋的現場的時實信息對地鐵施工過程中的資源使用情況進行動態跟蹤，使施工中各項工作安排更加經濟合理，從而加強了對施工進度及質量的管理。例如：盾構機何時推進以及推進的程度;不同地質情況下盾構機的種類和規格的選擇等。BIM技術和其他技術的結合使各參建單位更好的掌握施工現場的可視資料和靜、動態信息，減少決策和處理的時間，便于資源得到合理安排，有效保證了施工進度，節約成本。

3.3 BIM技術有助于合理安排施工計劃

地鐵施工規模大，施工過于復雜，受場地限制許多專業要在有限的空間各自開展不同的專業工作，因此對進度計劃管理要求高。傳統的施工進度計劃是由相關干系人進行編制，因此進度控制容易受到人為因素的干擾，不可避免會出現工序間的邏輯錯誤，造成工期延誤。然而，BIM可以通過Autodesk Navisworks或Trimble Vico Office等工作方式進行輔助進度編制，也可以通過Asta Powerproject BIM等直接編制進度計劃。這幾種編制方式可以使進度邏輯更加合理、暢通。而且，BIM技術將時間和空間信息進行整合，在原有的3D基礎上形成4D模型，利用4D可視化技術動態模擬地鐵施工過程。通過BIM四維施工模擬，施工方和業主方及其他項目參與方可以清晰直觀地了解整個施工環節的施工進度，施工工序的合理性以及技術工藝的適用性。將BIM模型和進度編制結合成整理，預測可能出現的沖突，并將模型模擬情況與實時進度不斷進行對比分析，尋找相關風險因素，再采取應對措施消除風險。例如：當某一因素或多種因素相互作用導致車站施工進度滯后，未能按時提供施工場地，那么盾構機就會被迫采用盾構轉場、盾構調頭等間接過站方式，嚴重增加盾構工期壓力，影響整體的施工進度。BIM技術與其他信息技術的結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 ?結論

地鐵建設在我國各大中小城市的興起，加快了我國經濟的發展，但是施工進度的滯后不斷增加了施工成本，也給城市的面貌帶來嚴重的影響，降低了居民的生活質量。因此，本文的目的是將BIM技術和其他技術的結合，通過更科學的風險管理，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技術與其他信息技術的結合，其功能強大，應用廣泛，不僅僅局限于進度風險管理，還可以應用于成本分析，質量跟蹤等。推動BIM技術和相關技術的升級能夠加快建筑行業的發展，縮短工期，降低成本，提高質量。

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