（福州外語外貿(mào)學院，福建 福州350202）

引言

近年來城市人口密度將越來越大，建筑密也度越來越大，隨之而來出現(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，中國已有36個城市開通地鐵，在地鐵客流量方面，統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國城市軌道交通年客運量2019年底是22.76億人次，日均7340萬人次。然而，地鐵項目從決策、施工、運營不同時期參與方多，信息量龐大、不確定因素繁多，存在大量的不確定性風險。具有其獨特優(yōu)勢的BIM技術(shù)能夠有效解決該地下綜合的新問題和挑戰(zhàn)。

一、地下綜合體工程全周期風險管理分析

1 地下綜合體工程風險管理

風險管理最早由同濟大學的丁士昭教授應用與地鐵施工項目，丁士昭教授在1992對我國廣州地鐵首期工程、上海地鐵一號線工程等地鐵建設(shè)中的風險進行了一定研究。在丁士昭教授之后，天津大學的白峰青(1996)、香港的 L.McFeat-Smith(2000)、同濟大學的黃宏偉等專家學者對地鐵建設(shè)中風險管理領(lǐng)域的相關(guān)問題進行了進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）風險管理系統(tǒng)性不足，現(xiàn)階段風險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，而未對實際施工過程中其他重要的因素，如：資金投入，工期延誤，社會影響等加以重視，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，僅僅對施工階段的風險管理與控制給予了一定的關(guān)注，但是對相對更加重要的決策期、運營期卻并沒有足夠的重視。

（3）科學化、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)逐步開始進入我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中來，在“十三五”規(guī)劃綱要中要求全面提高信息化水平。地鐵工程作為一項關(guān)乎民生的大型地下綜合體建設(shè)項目，在運用數(shù)字化信息化手段進行風險管控這一方面，較西方先進國家仍有較大差距。很多地鐵項目的風險管理仍然停留在傳統(tǒng)的依靠人工經(jīng)驗進行管理的階段，對于先進的數(shù)字信息化風險管理技術(shù)運用仍顯不足。

2 地下綜合體工程風險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)：導致安全事故發(fā)生的根本原因為物質(zhì)（人、物）的不穩(wěn)定狀態(tài)和能量的意外釋放。將這一理論運用到全生命周期風險管理中，認為不同階段內(nèi)風險的產(chǎn)生是由于系統(tǒng)內(nèi)人、物的不穩(wěn)定而導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、項目多、施工技術(shù)復雜、不可預見風險因素多等特點。在工程的不同階段，會不斷有不同的“物質(zhì)”“能量”介入、撤出，而不同的“物質(zhì)”“能量”具有各自特點，可能導致的風險也不相同。綜上所述，本論文提出地下綜合體工程全生命周期風險演化模型，用來分析地下綜合體工程各個階段的風險變化及其風險管理過程中三個時期的具體劃分。

在工程進入施工期后，隨著施工隊伍以及施工設(shè)備的進場，產(chǎn)生了新的物質(zhì)和能量的流入，導致系統(tǒng)原有的穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生改變，這時工程主要風險表現(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)而導致的施工安全風險和施工工期風險；在施工期結(jié)束，運營期開始后，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)，同時大量乘客和地鐵運營管理人員的進入 （新的物質(zhì)能量流入），工程風險又主要表現(xiàn)為：運營期可能發(fā)生的公共安全風險。由此可以看出，在對地鐵工程進行風險管理時，不能簡單籠統(tǒng)的對所有風險一概而論，必須針對各個階段內(nèi)主要風險進行辨識和分析，針對其特點制定預控措施，才能更大程度的在全生命周期的范疇內(nèi)降低風險，減少損失。

基于以上分析，本文提出了地鐵工程全周期風險管理的概念，將整個項目風險管理周期分為三個階段，分別為：決策期（主要包括規(guī)劃和設(shè)計階段），施工期（主要指施工作業(yè)階段），與運營期（地鐵使用運營階段）。這三個時期各具特點，缺一不可。

二、BIM技術(shù)在地下綜合體工程風險管理中的應用分析

1 BIM技術(shù)介紹

BIM全稱為Building Information Modeling或者Building Information Model，意為“建筑信息模型”。BIM模型是將真實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。當決策期、施工期、運營期等各方人員需要獲取建筑信息時，可以從該模型中快速提取出來。BIM是由三維CAD技術(shù)發(fā)展而來，BIM致力于通過計算機建立三維模型，并在模型中存儲了設(shè)計師所需要的表達的所有信息，同時模型會根據(jù)信息的更新而實時關(guān)聯(lián)，改善建筑項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)的應用

2.1 應用分析

地下綜合體工程項目與民用建筑及一般的市政建設(shè)項目相比具有點多、線長、面廣、規(guī)模大、投資高、建設(shè)周期長的特點，且機電系統(tǒng)復雜設(shè)備繁多，建設(shè)、運營風險高、社會責任大。因此，建立一套完善的信息化系統(tǒng)來提高風險管理效率和水平，提高系統(tǒng)可靠性和應急處理能力，以降低安全風險顯得尤為必要。

BIM技術(shù)的信息化優(yōu)勢在于：可以構(gòu)建基于建筑信息模型的信息處理平臺，在這個平臺之上，我們可以將有關(guān)建筑工程的所有資料進行收集、匯總、分析、交流與共享，并將其應用于整個項目全生命周期的設(shè)計、施工和運營管理等階段，達到保證數(shù)據(jù)資料的完整性、真實性、準確性和連續(xù)性的目的。

基于以上分析，本論文嘗試將BIM項目全生命周期管理與地下綜合體工程風險管理的三個不同階段進行結(jié)合，針對地下綜合體工程各階段內(nèi)的工作特點，通過運用安全系統(tǒng)工程的理論方法對三個工程不同時期（決策期、施工期和運營期）中可能存在的主要風險進行辨識，并根據(jù)辨識結(jié)果進行“原因——后果”分析，尋找可能導致嚴重后果的風險原因，然后嘗試BIM技術(shù)運用于各階段的風險管理過程中[3]，結(jié)合其可視化、信息化、智能化的技術(shù)優(yōu)勢制定切實可行的控制措施，達到控制風險，降低風險的目的。

在決策期，有資金風險，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，導致資金的不當使用和浪費；各專業(yè)間信息的協(xié)調(diào)溝通不足，導致設(shè)計圖紙出現(xiàn)問題，無法施工，導致出現(xiàn)返工的現(xiàn)象，浪費資金。有工期風險，地下綜合體工程施工環(huán)境復雜，地下水、地下土質(zhì)等因素對不同施工方案的影響較大，選擇不合適的施工方案，導致工期浪費。有安全風險，未對應急通道，安防設(shè)備等進行有效規(guī)劃，在運營期發(fā)生突發(fā)事件時無法進行及時的控制和處理。BIM在技術(shù)風險控制中的應用如下：

（1）可以運用BIM的3D可視化功能，對整個工程的結(jié)構(gòu)、布局、外形進行初步了解；運用BIM技術(shù)的4D模擬施工對整個施工過程進行動態(tài)模擬，了解整個工程方案的施工流程；可以借助BIM構(gòu)建工程項目的信息庫（5D功能）詳細了解各個不同方案的工程造價，對整個項目進行造價管理，有助于業(yè)主進行施工方案的優(yōu)選，減少不必要的資金浪費和工期延誤。

（2）通過構(gòu)建BIM信息模型，并建立類似PW的數(shù)據(jù)共享平臺，將不同專業(yè)之間的信息進行整合，可以有效避免各個專業(yè)之間的溝通協(xié)調(diào)不足，增強各專業(yè)間的協(xié)同合作，提高工作效率，及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決，避免由于停工返工等所造成的資金和工期的浪費。

（3）通過構(gòu)建BIM信息模型，實際建筑結(jié)構(gòu)的信息進行整合模擬，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)進行高仿真的數(shù)值模擬分析，對可能導致運營安全的設(shè)計缺陷進行辨識和修改，做到提前發(fā)現(xiàn)危險，消除危險。

在施工期，有安全風險，地下綜合體工程工藝復雜，作業(yè)內(nèi)容種類繁多和技術(shù)要求極高，容易導致不同工種之間交叉作業(yè)時溝通不暢、安全技術(shù)交底不明確，培訓效果不理想可能，施工過程中容易發(fā)生安全事故[4]。有工期風險，地下綜合體工程施工場地有限，施工過程中對施工設(shè)備和材料未進行有效規(guī)劃和調(diào)度、現(xiàn)場施工進度管理不當，項目施工各方溝通不暢，施工現(xiàn)場混亂，進度緩慢，影響工期。有資金風險，地下綜合體施工材料設(shè)備種類和數(shù)量繁多，采購不當，施工現(xiàn)場管理難以進行有效管理和看護，施工材料的不必要浪費、丟失，導致資金浪費。BIM在技術(shù)風險控制中的應用如下：

（1）通過運用 4D（3D+時間）模擬施工技術(shù)，從宏觀和微觀兩個角度提前對將要進行作業(yè)進行模擬。宏觀上，提前對施工流程進行了解，有利于管理人員進行協(xié)調(diào)管理（尤其交叉作業(yè)），保證正確施工流程，避免資金浪費和工期延誤；微觀上，對風險性較大的作業(yè)內(nèi)容可進行以秒、分、時為單位的施工模擬，輔助進行施工方案的分析和優(yōu)化，同時對作業(yè)人員進行視覺上直觀的交底，有利于施工人員正確施工，避免出現(xiàn)錯誤。

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

（3）通過運用 5D（3D+時間+資金）模擬施工技術(shù)，可對材料設(shè)備的采購進行信息化管理，確保資金的有效使用，并利用所建立的信息庫對已建工程進行投資造價分析，有利于業(yè)主對整個工程的資金運用現(xiàn)狀進行了解，同時對將要進行工程的資金使用有初步規(guī)劃，避免資金的濫用，合理控制預算。

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

在運營期，有安全風險，在運營階段發(fā)生火災等重大安全事故，沒有進行有效的處理，造成重大人員損失。有資金風險，設(shè)備等沒有及時保養(yǎng)更新，導致無法正常使用，影響正常營運，造成資金損失。BIM在技術(shù)風險控制中的應用如下：

（1）BIM模型與安防系統(tǒng)的實時鏈接，保證對地鐵內(nèi)的實時監(jiān)控和穩(wěn)定的安全防范，及時發(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，通過運用數(shù)值模擬軟件進行人員應急疏散分析模擬，輔助安全應急方案的編制。如：在發(fā)生突發(fā)事件后，通過空間定位、實時人數(shù)統(tǒng)計和結(jié)構(gòu)可視化等技術(shù)實施應急綜合指揮。

（3）通過構(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，當建筑物需要進行擴建改造或設(shè)備需要更新時對所需信息進行準確高效的調(diào)取，保證工程順利進行，減少不必要資金的浪費。

2.2 工程應用

（1）規(guī)劃與設(shè)計

項目的構(gòu)建思路來源多方，在這個過程必然會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，見這些信息有效利用，建立這個階段的BIM模型，直觀展示項目的數(shù)據(jù)信息，為之后項目設(shè)計，施工提供基礎(chǔ)。該階段的成果還會幫助業(yè)主查看建筑師的初步設(shè)計是滿足要求，大大減少以后大量修改設(shè)計的巨大浪費。同時可以協(xié)助業(yè)主可以直觀指導自己投資的項目是什么[6]。

（2）碰撞檢測

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

（3）工程量統(tǒng)計

BIM是一個富含工程信息的數(shù)據(jù)庫，可以真實地提供造價管理需要的工程量信息，計算機可以快速對各種構(gòu)件進行統(tǒng)計分析，減少繁瑣的人工操作和潛在錯誤，實現(xiàn)工程量信息與設(shè)計方案的完全一致。

（4）施工現(xiàn)場利用

通過將BIM與施工進度計劃相鏈接，將空間信息與時間信息整合在一個可視的4D(3D+Time)模型中，按月、日、時進行施工安裝方案的分析優(yōu)化[8]。有利于對施工中重要節(jié)點和關(guān)鍵部位及現(xiàn)場的平面布置等進行模擬和分析，以便于制定合理的施工計劃、掌握精確的施工計劃和減少不必要的風險隱患。同時項目參與各方也能夠通過該數(shù)據(jù)信息模型掌握項目的實施情況，制定合理的項目方案，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)互動共享等先進的數(shù)字信息化技術(shù)，有效控制各類主要風險，減少事故的發(fā)生，在保證工期、避免資金損失的同時更能有效降低人員傷亡，具有極高的實際應用價值和社會經(jīng)濟效益[9]。

三、總結(jié)

將BIM技術(shù)與地鐵工程全生命周期風險管理相結(jié)合，可以有效控制各個不同階段內(nèi)的主要工程風險。根據(jù)工程現(xiàn)場的實際情況來看，BIM技術(shù)的應用在很大程度上提高了整個地鐵工程的風險管理水平，有效減少了不必要的經(jīng)濟損失和工期延誤，達到了控制風險的目的。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)有的實際工程中并沒有對BIM技術(shù)的優(yōu)勢進行充分利用，這也是我們在下一步研究中所要解決的主要問題。