李夢(mèng)晨，趙之仲

山東交通學(xué)院 交通土建工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357

0 引言

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，工程安全因?yàn)橹苯佑绊懭松砗蛧邑?cái)產(chǎn)安全而受到重視，相應(yīng)提出“安全第一，預(yù)防為主，防治結(jié)合”的理念,我國對(duì)生產(chǎn)安全的重視程度和管理要求不斷提升，2020年上半年全國公路工程安全事故發(fā)生率同比去年下降9.4%，呈現(xiàn)穩(wěn)中向好的趨勢(shì)。近5 a來，大數(shù)據(jù)技術(shù)和科學(xué)管控理念的引入及信息化進(jìn)程的加速，給安全生產(chǎn)管理創(chuàng)造了巨大的提升空間。建立公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫，全面辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)源，可以實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)在施工階段的定性定量評(píng)估，從源頭治理，最大限度預(yù)防安全隱患，降低事故發(fā)生率。建筑信息模型(building information modeling，BIM)技術(shù)和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控理念要求施工風(fēng)險(xiǎn)源和公路工程BIM構(gòu)件一一對(duì)應(yīng)，及時(shí)、快速地識(shí)別、統(tǒng)計(jì)和分析風(fēng)險(xiǎn)源，為管理者提供科學(xué)決策的依據(jù)[1-3]。

目前，風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)仍沿用20世紀(jì)60年代貝爾的事故樹分析法(fault tree analysis，F(xiàn)TA)及20世紀(jì)80年代美國安全專家格雷厄姆和金尼提出的LEC(likelihood exposure criticality，事故發(fā)生的可能性、人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境中的頻繁程度和事故發(fā)生可能造成的后果)評(píng)價(jià)法等[4-5]，這些方法僅局限于對(duì)具體工程風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，在如何統(tǒng)一風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)方法、建立安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼規(guī)則及建立風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫方面尚未統(tǒng)一。

對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編碼是建立數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化的前提。本文基于BIM的建筑信息編碼標(biāo)準(zhǔn)[6]，分析公路工程的施工安全管理特點(diǎn)，改進(jìn)編碼規(guī)則，以字母+數(shù)字形式建立七段十六位編碼結(jié)構(gòu)，對(duì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行編碼，充分發(fā)揮BIM技術(shù)信息共享性、交換性等優(yōu)勢(shì)，全面辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)源，建立風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫，以期實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)化與信息化。

1 基于BIM的公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼體系

1.1 基于BIM的公路工程施工安全管理特點(diǎn)

公路工程施工周期長(zhǎng)，施工環(huán)境復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)不到位，安全管理存在很大缺陷。安全管控以預(yù)防為主，風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)是關(guān)鍵一環(huán)，僅憑事后分析、事后補(bǔ)救已不能滿足當(dāng)前施工的需要，信息化技術(shù)的出現(xiàn)為提高辨識(shí)的時(shí)效性奠定了基礎(chǔ)，全面提升全員、全過程的參與度。

為全面、及時(shí)辨別風(fēng)險(xiǎn)源，順應(yīng)公路工程安全管理發(fā)展特點(diǎn)，將信息化技術(shù)與風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)相結(jié)合，以BIM 編碼規(guī)則為基礎(chǔ)，研究風(fēng)險(xiǎn)源編碼規(guī)則。通過編碼標(biāo)識(shí)，克服風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別的隨機(jī)性等問題，迅速確定風(fēng)險(xiǎn)源，快速定位安全隱患，及時(shí)反映安全管理重點(diǎn)在時(shí)空上的分布狀態(tài)，高效進(jìn)行公路工程施工安全管理[7-9]。

1.2 編碼體系現(xiàn)狀

2007年，美國發(fā)布了NBIMS編碼標(biāo)準(zhǔn)[10]，隨后英國頒布AEC(UK) BIM Standard[11]。參考國際編碼標(biāo)準(zhǔn)，我國制定了適合本國國情的編碼標(biāo)準(zhǔn)體系。對(duì)比國內(nèi)外編碼體系，結(jié)果如表1所示。

表1 國內(nèi)外建筑信息分類與編碼體系對(duì)比

Omni Class是目前國際上應(yīng)用較廣泛的編碼規(guī)則。以大學(xué)校園功能類為例：假設(shè)第一級(jí)編號(hào)為13, 教育和訓(xùn)練場(chǎng)所為第二級(jí)標(biāo)題的01, 教育和訓(xùn)練場(chǎng)所又分為圖書館、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)室等，將其分別編號(hào)為01、02、03，則實(shí)驗(yàn)室的編號(hào)為 13-01-03[15]。這種編碼方式邏輯性強(qiáng)，可讀性好，但必須按級(jí)劃分，各級(jí)之間不能隨機(jī)組合，缺乏靈活性。若采用Omni Class對(duì)公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行編碼，代碼結(jié)構(gòu)冗長(zhǎng)呆板，儲(chǔ)存及傳遞的信息量有限，可擴(kuò)展性及開放性弱。

本文分析公路工程施工的特點(diǎn)，基于BIM編碼規(guī)則調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)源編碼規(guī)則，充分適應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的多樣性和隨機(jī)性。

1.3 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼體系建立

1.3.1 公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)源分類

將公路工程作為對(duì)象進(jìn)行分類，按照分部分項(xiàng)工程劃分后，以分項(xiàng)工程為分類依據(jù)進(jìn)行具體劃分，將其各工序所含過程區(qū)域中可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)源，按照人為、設(shè)備、環(huán)境及管理等因素分類后，對(duì)應(yīng)可能導(dǎo)致的安全事故，完成公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)[16-19]。以公路工程中的路基土石方工程為例進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)，結(jié)果如表2所示。

表2 路基土石方工程風(fēng)險(xiǎn)源分類

1.3.2 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼規(guī)則

目前國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施工程信息編碼體系主要覆蓋建筑工程和鐵路工程等[20]，公路工程尚未涉足。遵循編碼唯一性、可擴(kuò)展性、簡(jiǎn)短性和穩(wěn)定性等原則，對(duì)公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源采用字母+數(shù)字的方式編碼[21]。

將分項(xiàng)工程作為主體，按照單位工程、分部工程和分項(xiàng)工程各過程區(qū)域的邏輯順序進(jìn)行代碼編制。每10 km路基工程作為單位工程，視為一級(jí)編碼，邏輯位置固定；其內(nèi)各分部分項(xiàng)工程，依次視為二級(jí)、三級(jí)編碼。前三級(jí)編碼間存在包含關(guān)系，必須依次編制且順序固定不變。將各分項(xiàng)工程中的施工工序作為第四級(jí)編碼，各工序中涉及的過程區(qū)域作為第五級(jí)編碼；將致險(xiǎn)因子按照人為、機(jī)械、環(huán)境及管理等因素各自編碼，作為第六級(jí)編碼[22]；在第六級(jí)編碼的基礎(chǔ)上，按照事故發(fā)生頻率的高低用數(shù)字進(jìn)行順序編號(hào)，作為第七級(jí)編碼，第六、七級(jí)編碼間存在因果關(guān)系，第七級(jí)編碼以第六級(jí)編碼作為開頭，后綴以數(shù)字編號(hào)，根據(jù)第七級(jí)編碼判斷某風(fēng)險(xiǎn)源的造成原因，快速規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)，增加質(zhì)量可靠度；將風(fēng)險(xiǎn)源可能導(dǎo)致的20種安全事故，依據(jù)發(fā)生頻率的高低，按漢語拼音首字母進(jìn)行編碼，作為第八級(jí)編碼，只要確定了第七級(jí)編碼就確定了第八級(jí)編碼，由此形成七段十六位編碼。

第四～八級(jí)編碼雖有一定的邏輯性，但特征性強(qiáng)，可根據(jù)具體施工情況放在編碼任意位置，也可與前三級(jí)編碼自由組合，靈活性強(qiáng)。各級(jí)編碼均擁有足夠的空間，包容性較強(qiáng)，可容納施工過程中隨時(shí)出現(xiàn)的各類風(fēng)險(xiǎn)源。若風(fēng)險(xiǎn)源伴隨有意外情況發(fā)生，此編碼的首尾位置均可對(duì)意外情況按規(guī)則編碼，開放性和擴(kuò)展性較強(qiáng)。

1.3.3 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼體系建立

按照第一～八級(jí)編碼順序排列原則，對(duì)公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行編碼，如表3所示。

表3 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)編碼體系

以路基工程為例，路基工程是單位工程，其編碼作為一級(jí)編碼，編號(hào)為J，每10 km的路基工程為1個(gè)單位工程，將路基工程具體位置以下標(biāo)形式標(biāo)注為J1、J2等；路基工程中包含路基土石方工程、路基排水工程等分部工程[23-25]，將分部工程按照在標(biāo)準(zhǔn)中出現(xiàn)的順序，依次編碼為 Ja、Jb 等；每3 km作為一個(gè)分部工程，將各分部工程根據(jù)具體位置以下標(biāo)形式標(biāo)注為Ja1、Jb1等,作為第二級(jí)編碼；路基土石方工程中所含土方路基、填石路基等分項(xiàng)工程，以其所屬分部工程開頭+分項(xiàng)工程材料特性的首字母形式，依次編碼為at、as等，作為第三級(jí)編碼；將各分項(xiàng)工程中所含清表、分層填筑壓實(shí)等施工工序，根據(jù)所屬分項(xiàng)工程材料特性，按照施工順序依次編碼為t01、t02、s01、s02等，作為第四級(jí)編碼；清表中存在砍伐樹木、拆除構(gòu)造物等過程區(qū)域，分層填筑壓實(shí)中存在土方開挖等過程區(qū)域，按其常用施工順序進(jìn)行編碼，分別編號(hào)為1a、1b、2a等，作為第五級(jí)編碼；致險(xiǎn)因子的“人、機(jī)、環(huán)、管”4因素相互獨(dú)立，又與風(fēng)險(xiǎn)源密不可分，依次編碼為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，將其作為第六級(jí)編碼；在第六級(jí)編碼的基礎(chǔ)上，將各過程區(qū)域中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)源按照發(fā)生頻率高低排序，以第六級(jí)編碼+數(shù)字編號(hào)作為第七級(jí)編碼，例如人為因素造成的未按規(guī)定操作電鋸，編碼為I01；將風(fēng)險(xiǎn)源可能導(dǎo)致的20種事故類型，依據(jù)發(fā)生頻率的高低按漢語拼音首字母進(jìn)行編碼，作為第八級(jí)編碼，例如物體打擊、車輛傷害等分別編碼為W、C，若編碼重復(fù)，事故發(fā)生頻率高者采用首字母，另一個(gè)按此事故類型全拼中的第2個(gè)字母編碼，例如車輛傷害和觸電首字母都是C，但車輛傷害發(fā)生的頻率大于觸電，則車輛傷害編碼為C，觸電編碼為H。由于人為因素造成的未按規(guī)定操作電鋸屬于砍伐樹木過程，此風(fēng)險(xiǎn)源可能造成觸電，因此，風(fēng)險(xiǎn)源“路基工程中路基土石方工程的土方路基清表時(shí)砍伐樹木過程中未按規(guī)定操作電鋸”編碼為J1-Ja1.at.t01.1a.I.I001.E。

七段十六位的編碼不一定每級(jí)都需要編制，應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工需求對(duì)編碼進(jìn)行分段截取，自由組合。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)源“路基工程中路基土石方工程的土方路基中清表時(shí)砍伐樹木過程中未按規(guī)定操作電鋸”在具體施工時(shí)僅需施工工序，可截取編碼為t01.1a.I.I001.E；僅需其致險(xiǎn)因子，可編碼為I.I001；僅需事故類型，可編碼為I001.E等形式。按照前三級(jí)編碼順序固定，后五級(jí)編碼隨機(jī)組合的原則，此風(fēng)險(xiǎn)源還可組合成J1-I.Ja.at.t01.1a.I001.E、I.I001.E.J1-Ja.at.t01.1a等形式。

2 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼的具體應(yīng)用

公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)源編碼流程

2.1 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源編碼

將風(fēng)險(xiǎn)源各級(jí)編碼拆開，根據(jù)具體情況自由組合，最終可形成66種編碼結(jié)構(gòu)。以部分路基土石方工程中風(fēng)險(xiǎn)源編碼為例進(jìn)行說明，如表4～6所示。

表4 分部工程編碼(第一～三級(jí)編碼)

表5 路基工程編碼(第四～七級(jí)編碼)

表6 事故及編碼(第八級(jí)編碼)

2.2 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫實(shí)際應(yīng)用

為驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫能否切實(shí)滿足實(shí)際施工需求，本文以武城縣路網(wǎng)改造提升工程安全管理系統(tǒng)(如圖2所示)為依托，將數(shù)據(jù)庫植入其中，如圖3所示。

圖2 武城縣路網(wǎng)改造提升工程安全管理系統(tǒng)

圖3 風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫植入實(shí)際工程安全管理系統(tǒng)

施工實(shí)施階段，施工人員可通過風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)依次檢查并排除可能出現(xiàn)的安全隱患，通過現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的攝像頭對(duì)事故即將發(fā)生時(shí)顯露的風(fēng)險(xiǎn)源特征預(yù)警，便于現(xiàn)場(chǎng)人員及時(shí)、有序處理可能發(fā)生的安全事故，保護(hù)人員和財(cái)產(chǎn)的安全，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)、科學(xué)、及時(shí)、靈活的安全管理。

3 結(jié)論

1)為結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)與信息化，反映安全管理的空間分布，參照相關(guān)BIM編碼標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行編碼。

2)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)流程及劃分依據(jù)，將編碼按照單位工程、分部工程、分項(xiàng)工程、施工工序、過程區(qū)域等分為八級(jí)，采用字母+數(shù)字的方式，最終形成七段十六位的編碼結(jié)構(gòu)：J-JX.XX.XXX.XX.X.XXXX.X。編碼整體結(jié)構(gòu)較長(zhǎng)，可根據(jù)具體施工需求，分段截取，自由組合，形成66種編碼形式。

3)按照此編碼規(guī)則對(duì)公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行編碼，每種編碼能夠唯一標(biāo)識(shí)相對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)源，初步建立風(fēng)險(xiǎn)源數(shù)據(jù)庫。將數(shù)據(jù)庫應(yīng)用于實(shí)際工程中，減少安全隱患，減少事故率。