郭璐璐

（武城縣水利工程有限公司，山東德州 253300）

我國國土面積廣闊，江河分布廣泛，有治水的傳統(tǒng)。從都江堰到長江三峽，具有許多優(yōu)秀的水利工程項目，在歷史上發(fā)揮巨大的作用，有效緩解了當(dāng)時的水患且改變了自然環(huán)境造福后人。隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)戰(zhàn)略的發(fā)展需要以及水力發(fā)電需求的增加，各級地方政府加大了水利工程項目的建設(shè)力度。泵站的建設(shè)與水利工程運(yùn)行的安全穩(wěn)定性密切相關(guān)。在長期的水利工程泵站建設(shè)過程中，我國積累了豐富的施工經(jīng)驗，形成一整套高效的施工工藝流程。隨著信息技術(shù)與工程項目建設(shè)技術(shù)融合發(fā)展，建筑信息模型（Building Information Model，BIM）技術(shù)在水利工程泵站施工風(fēng)險分析與工業(yè)改進(jìn)方面發(fā)揮了強(qiáng)大的作用。

1 水利工程泵站施工基礎(chǔ)工藝分析

水利工程泵站的施工工序一般分為施工前準(zhǔn)備、基坑處理、土方施工、支模、混凝土施工等。

水利工程泵站施工基礎(chǔ)工藝流程如圖1所示。

圖1 水利工程泵站施工基礎(chǔ)工藝流程

2 基于BIM技術(shù)進(jìn)行泵站施工工藝安全風(fēng)險辨識

2.1 BIM技術(shù)概述

BIM技術(shù)是信息技術(shù)與傳統(tǒng)工程項目建設(shè)技術(shù)相互融合的產(chǎn)物，主要利用地質(zhì)勘察及工程項目建設(shè)基本信息構(gòu)建三維數(shù)據(jù)模型，基于該模型開展一系列工程項目管理與優(yōu)化活動。利用BIM進(jìn)行工程項目管理與優(yōu)化，可以對施工安全風(fēng)險進(jìn)行定量分析，利用大數(shù)據(jù)計算與分析對安全風(fēng)險的演變進(jìn)行預(yù)測，提前擬定風(fēng)險應(yīng)對預(yù)案，避免風(fēng)險的發(fā)生，確保工程項目的順利建設(shè)。

2.2 利用BIM技術(shù)開展泵站施工工藝安全風(fēng)險辨識的流程

在施工過程中，水利工程泵站的施工前準(zhǔn)備、基坑處理、土方施工、支模和混凝土施工等工序流程均存在一定風(fēng)險隱患，會影響工程項目的順利實施以及工程項目的建設(shè)質(zhì)量。利用BIM技術(shù)開展泵站施工工藝安全風(fēng)險辨識，主要是利用BIM的三維建模技術(shù)全流程模擬泵站建設(shè)工藝的開展情況，采用專家打分、主成分分析的方法定量分析其中的風(fēng)險因素，并建立數(shù)學(xué)模型，完成施工風(fēng)險對施工質(zhì)量及安全目標(biāo)的影響分析。

利用BIM技術(shù)開展泵站施工工藝安全風(fēng)險辨識，需要建立安全風(fēng)險庫。安全風(fēng)險庫的建立基于知識規(guī)則的邏輯判斷原理，將施工過程中的安全風(fēng)險按照一定的分類標(biāo)準(zhǔn)組織并形成有序且相互關(guān)聯(lián)的知識集合，利用規(guī)則之間的邏輯關(guān)系在計算機(jī)中存儲，采用IF OR THEN方式進(jìn)行調(diào)取和識別。

施工安全風(fēng)險庫建立方法如圖2所示。

圖2 施工安全風(fēng)險庫建立方法

2.3 利用BIM技術(shù)識別出的泵站施工工藝安全風(fēng)險

泵站施工工藝安全風(fēng)險如表1所示。

表1 泵站施工工藝安全風(fēng)險

采用圖2所示的方法建立施工安全風(fēng)險庫，利用BIM三維模型模擬水利工程泵站建設(shè)的全壽命周期施工流程，對其中容易出現(xiàn)的風(fēng)險隱患進(jìn)行專家打分。打分時，設(shè)置0～10分標(biāo)準(zhǔn)分段，取小數(shù)后一位，分值高表示風(fēng)險易發(fā)生、分值低表示風(fēng)險不易發(fā)生，共邀請10位專家進(jìn)行打分，對打出的分?jǐn)?shù)取平均值，辨識風(fēng)險隱患及得分。

2.4 利用概率風(fēng)險分析法判別泵站施工工藝安全風(fēng)險

利用BIM技術(shù)識別泵站施工工藝安全風(fēng)險，通過專家打分的方法獲得各種風(fēng)險的分?jǐn)?shù)值，表明該項風(fēng)險對水利工程泵站建設(shè)的影響程度?？梢岳酶怕曙L(fēng)險分析法計算風(fēng)險出現(xiàn)的概率。

概率風(fēng)險分析法分析泵站施工工藝安全風(fēng)險的流程如圖3所示。

圖3 概率風(fēng)險分析法分析泵站施工工藝安全風(fēng)險的流程

利用概率風(fēng)險分析法進(jìn)行泵站施工工藝安全風(fēng)險分析時，蒙特卡洛模擬是在獲得專家風(fēng)險打分?jǐn)?shù)值（見表1）并設(shè)定風(fēng)險參數(shù)概率值范圍的基礎(chǔ)上，進(jìn)行概率計算的重要方法。蒙特卡洛計算過程中，需要利用已設(shè)定的工程風(fēng)險參數(shù)的概率分布作為隨機(jī)變量模型，通過模擬執(zhí)行多組隨機(jī)試驗獲得風(fēng)險發(fā)生概率。經(jīng)常使用的概率分布模型是LogNormal模型，其概率分布函數(shù)可以表示為：

式中：x——專家打分?jǐn)?shù)值；S——風(fēng)險概率平均值；M——校正方差；P（x）——風(fēng)險發(fā)生的概率。

針對辨識出的水利工程泵站項目施工工藝安全風(fēng)險，在專家打分的基礎(chǔ)上，計算各項風(fēng)險發(fā)生的基礎(chǔ)概率。

風(fēng)險專家打分值及發(fā)生的基礎(chǔ)概率如表2所示。

表2 風(fēng)險專家打分值及發(fā)生的基礎(chǔ)概率

由表2可知，采用蒙特卡洛模擬進(jìn)行分析后，對于不同的專家打分?jǐn)?shù)值，各種風(fēng)險出現(xiàn)的概率不同。在工程項目實施過程中，可以根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的概率制定不同等級的風(fēng)險控制措施，從而有效控制風(fēng)險，對發(fā)生概率較低的施工風(fēng)險可以適當(dāng)減少資源的投入、對發(fā)生風(fēng)險概率較大的風(fēng)險需要加大資源投入，這樣可以在有效控制風(fēng)險的基礎(chǔ)上減少施工成本。

3 結(jié)論

水利工程泵站施工過程中，施工工藝相對簡單。對基礎(chǔ)施工工藝進(jìn)行分析，在工藝實施過程中，存在不同類型的施工風(fēng)險，施工單位應(yīng)該投入資源消除這些風(fēng)險隱患，確保施工安全。本文利用BIM技術(shù)結(jié)合概率風(fēng)險分析及蒙特卡洛模擬的方法，對施工過程中的相關(guān)風(fēng)險進(jìn)行辨識、專家打分并預(yù)測發(fā)生概率，可以作為施工風(fēng)險控制的指導(dǎo)原則。本文所提方法在工程實際實行過程中需要結(jié)合具體項目特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)充，增強(qiáng)理論的指導(dǎo)性。