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《交大法學(xué)》2017年第3期
摘要:為了提高城市軌道交通工程施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理效率和有效性,本文提出了構(gòu)建基于BIM城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的云平臺(tái)信息系統(tǒng),對該平臺(tái)信息系統(tǒng)的框架,功能和管理流程等方面進(jìn)行了闡述。最后,以天津一條城市軌道交通線為例,進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源管理實(shí)證研究和部分模擬研究,使傳統(tǒng)的二維安全管理向以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的三維協(xié)同方式轉(zhuǎn)變,體現(xiàn)了對城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與預(yù)警的可行性和優(yōu)越性。
關(guān)鍵詞:BIM;城市軌道交通;施工安全;風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別
0引言
近年來,我國城市軌道交通進(jìn)入了高速發(fā)展階段,截至2016年初,共有44個(gè)城市軌道交通規(guī)劃獲批,規(guī)劃規(guī)模4705km,預(yù)計(jì)總投資達(dá)24287億元。在“十三五”期間,我國還將加大對城市軌道交通的投入,至2020年全國運(yùn)營里程將達(dá)到6000公里以上[1]。城市軌道交通是城市公共交通中最重要的基礎(chǔ)工程設(shè)施之一,與一般建設(shè)項(xiàng)目不同,具有建設(shè)規(guī)模大、工期長,地下及地上周邊因素復(fù)雜,涉及面廣、施工方眾多等特點(diǎn),無論是盾構(gòu)推進(jìn),還是車站深基坑,都存在重大危險(xiǎn)源,屬于高風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)工程。同時(shí),隨著城市軌道交通建設(shè)大規(guī)模、高速度的建設(shè),設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施工計(jì)劃的沖突,施工安全管理的復(fù)雜性,工程周邊環(huán)境因素的影響等,也使得近幾年城市軌道交通建設(shè)安全事故時(shí)有發(fā)生,給社會(huì)造成不安全隱患。如2003年7月1日上海軌道交通4號(hào)線橫通道透水事故,造成直接經(jīng)濟(jì)損失為1.5億元左右;2007年北京地鐵10號(hào)線“3.28”塌方、深圳地鐵1號(hào)線“3.10”基坑地表沉陷、2004年廣州地鐵5號(hào)線“8.3”地質(zhì)補(bǔ)勘鉆破煤氣、2008年杭州地鐵一號(hào)線“11.15”基坑坍塌等,結(jié)果表明:除了一部分施工技術(shù)問題,導(dǎo)致這些安全事故發(fā)生的主要原因在于工程安全責(zé)任體系不健全,安全管理流程不落實(shí),對地下構(gòu)建的空間定位不準(zhǔn),參與方之間信息傳遞不及時(shí),監(jiān)管力度不夠等。
1城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)研究
近年來隨著我國城市交通的發(fā)展,城市軌道交通工程建設(shè)安全管理工作仍處于完善階段,國內(nèi)學(xué)者也都做了大量研究。丁烈云[2]等針對地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)警,提出了利用計(jì)算機(jī)技術(shù)從工程圖紙中自動(dòng)識(shí)別施工安全風(fēng)險(xiǎn)和地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)信息融合與時(shí)空耦合的預(yù)警方法。郭紅領(lǐng)[3]等通過構(gòu)建BIM與定位技術(shù)(PT)的工人不安全行為預(yù)警系統(tǒng)來預(yù)防施工安全事故發(fā)生。陳帆[4]等構(gòu)建了基于因子分析與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的地鐵施工安全預(yù)警模型。仲青[5]等提出了將BIM與RFID進(jìn)行集成,并應(yīng)用于施工現(xiàn)場安全的監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場實(shí)時(shí)可視化、信息自動(dòng)化、多方協(xié)同參與的安全監(jiān)控。王艷輝[6]等提出了建設(shè)基于GIS的城市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)。范斌[7]等討論了地鐵工程建設(shè)安全控制管理與信息技術(shù)結(jié)合的重要性,提出了應(yīng)用先進(jìn)信息技術(shù)加強(qiáng)地鐵工程建設(shè)安全監(jiān)管的基本途徑和方法。但并沒有文獻(xiàn)在城市軌道交通建設(shè)安全管理中對BIM、云平臺(tái)集成進(jìn)行系統(tǒng)化闡述和研究。本文認(rèn)為,隨著各類技術(shù)集成應(yīng)用在建筑業(yè)的不斷發(fā)展,提高城市軌道交通建設(shè)的安全性,需要建立一個(gè)基于BIM云平臺(tái)的城市軌道交通建設(shè)安全系統(tǒng)用以從宏觀層面上預(yù)防、分析、控制安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)的管理平臺(tái),最大程度上把控影響城市軌道交通建設(shè)安全的信息數(shù)據(jù),提高安全風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測能力,加強(qiáng)安全主體責(zé)任,按照“事先控制、主動(dòng)控制”的原則,防范和避免施工事故的發(fā)生。
2基于BIM云平臺(tái)在城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的必要性
2.1城市軌道交通建設(shè)
對于BIM應(yīng)用的局限性BIM(BuildingInformationModeling),即建筑信息模型,從20世紀(jì)90年代提出至今,已經(jīng)從概念普及進(jìn)入到應(yīng)用普及階段[8],具有三維可視化,協(xié)調(diào)性,模擬性,優(yōu)化性和可出圖性等特點(diǎn)。BIM目前在軌道交通上主要是以設(shè)計(jì)為導(dǎo)向,借助三維模型的工具。近年來,BIM技術(shù)逐漸引入到城市軌道交通建設(shè)上來。在上海地鐵9號(hào)線三期(東延伸)項(xiàng)目中,上海市地下空間設(shè)計(jì)研究總院有限公司成功地將BIM技術(shù)運(yùn)用到項(xiàng)目設(shè)計(jì)和施工全過程階段,實(shí)現(xiàn)了場地仿真、管線搬遷模擬、交通疏解模擬、管線綜合設(shè)計(jì)、施工仿真[9]等。中建五局土木工程有限公司在長沙地鐵3號(hào)線松雅湖南站的施工過程中也首次應(yīng)用了BIM技術(shù),如施工動(dòng)畫漫游、三維動(dòng)畫交底、施工方案模擬等,減少了建筑質(zhì)量安全問題和返工。然而,BIM技術(shù)在城市軌道交通的應(yīng)用仍存在一定的局限性[10],對于BIM技術(shù)的深入拓展與其他技術(shù)的集成還有待加強(qiáng)。
2.2BIM云平臺(tái)應(yīng)用于城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的優(yōu)勢分析
BIM云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)、云計(jì)算與3DGIS之間形成無縫和屬性信息無損綜合集成應(yīng)用,將豐富的地理空間信息和成熟的應(yīng)用技術(shù),直接引入建筑信息模型(BIM)的應(yīng)用中,支持工程項(xiàng)目建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的可視化、精細(xì)化、一體化和智能化管理與應(yīng)用。與傳統(tǒng)城市軌道交通建設(shè)安全管理的優(yōu)勢如下:
2.2.1提高信息安全的存儲(chǔ)能力
城市軌道交通項(xiàng)目從設(shè)計(jì)到施工,由于工程量大,必定會(huì)產(chǎn)生大量的資料信息,傳統(tǒng)BIM技術(shù)又只能使用戶在個(gè)人終端或個(gè)人BIM工作站上進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查閱。而BIM的云平臺(tái)系統(tǒng),以天津超算中心為依托,有強(qiáng)大的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力作為支持。經(jīng)平臺(tái)的云端存儲(chǔ),與工程項(xiàng)目建設(shè)安全相關(guān)的數(shù)據(jù)信息使用人員無論何地登錄平臺(tái),可按類按時(shí)按需的進(jìn)行上傳,查閱。
2.2.2優(yōu)化BIM技術(shù)在建設(shè)安全管理上的協(xié)同能力
城市軌道交通質(zhì)量管理雖然有較多的地質(zhì)監(jiān)測,但由于信息化方面的滯后和缺乏與其他技術(shù)的集成,導(dǎo)致施工監(jiān)測實(shí)時(shí)而安全問題控制不及時(shí)。而BIM云平臺(tái)利用BIM技術(shù)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)的同時(shí),3DGIS可表達(dá)項(xiàng)目室外周邊環(huán)境,各參與方共享同一套工程信息數(shù)據(jù),可以通過平臺(tái)可視化模型準(zhǔn)確定位工程質(zhì)量安全問題所在,保證了信息的完整性和同一性并且最大程度的利用工程數(shù)據(jù)信息。
2.2.3提高應(yīng)急處置的反應(yīng)效率和速度
城市軌道交通不可避免的要從一些建筑物多,商業(yè)繁華,人流量大的敏感區(qū)地下穿過,一旦出現(xiàn)危機(jī),很容易造成重大的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和次生災(zāi)害。將BIM云平臺(tái)中的基礎(chǔ)工程數(shù)據(jù)信息應(yīng)用于建設(shè)施工事故應(yīng)急處置以及人員疏散等,可快速控制災(zāi)害的蔓延,提高工程應(yīng)急處置力量。
2.2.4加強(qiáng)安全責(zé)任體系的落實(shí)
落實(shí)安全責(zé)任體系是城市軌道交通建設(shè)的關(guān)鍵和根本。當(dāng)前工程建設(shè)過程難免會(huì)受到進(jìn)度、成本和質(zhì)量等制約,參與建設(shè)的任何一方若質(zhì)量安全管理意識(shí)淡薄,都會(huì)使得工程安全管理流程和責(zé)任制度難以落實(shí)。通過BIM云平臺(tái),可實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息安全高速采集、整合到統(tǒng)計(jì)分析的全過程,同時(shí)建立一個(gè)閉環(huán)的安全管理流程。
3BIM云平臺(tái)框架設(shè)計(jì)
3.1BIM云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)
BIM云平臺(tái)的提出首先是一個(gè)集合多方管控,基于國家超級計(jì)算中心天河云平臺(tái)建設(shè),以BIM作為項(xiàng)目相關(guān)數(shù)字化信息模型基礎(chǔ),以3DGIS技術(shù)作為地理空間支持,關(guān)聯(lián)工程項(xiàng)目的進(jìn)度、成本、質(zhì)量、安全、資源等信息,為工程項(xiàng)目全壽命周期服務(wù)的云端平臺(tái)。除BIM模型整合服務(wù)器外,均使用天河云平臺(tái)提供IAAS服務(wù),包括云服務(wù)器、可視化云桌面、云存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)真正意義上的對城市軌道交通建設(shè)安全的協(xié)同化、系統(tǒng)化和信息化管理。基于該平臺(tái)的引入,業(yè)主及工程項(xiàng)目各參與方可從前期設(shè)計(jì)開始將工程圖紙、BIM信息模型、動(dòng)態(tài)信息等上傳于云端,經(jīng)過云端服務(wù)器的處理,將模型和數(shù)據(jù)進(jìn)行整合集成存儲(chǔ)于云端。地端用戶可通過網(wǎng)絡(luò)即可及時(shí)收集、查看、分析和管理工程各個(gè)標(biāo)段的安全數(shù)據(jù)信息,增強(qiáng)了工程安全信息的共享程度,實(shí)現(xiàn)了對安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警,為決策者提供決策依據(jù)。
3.2基于BIM云平臺(tái)的施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)用集成
城市軌道交通建設(shè)的特點(diǎn)決定了其安全管理信息平臺(tái)實(shí)質(zhì)上是由技術(shù)集成、信息集成、進(jìn)程集成、主體集成組成。安全技術(shù)集成是在平臺(tái)強(qiáng)大兼容能力的基礎(chǔ)上,讓不同技術(shù)有效融合,BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型可視化,3DGIS則能更好的表達(dá)工程周邊建筑環(huán)境,給設(shè)計(jì)方、施工方以直接的空間結(jié)構(gòu)感,有效減少設(shè)計(jì)和施工安全問題和隱患。安全信息集成使得不同軟件技術(shù)的信息能夠全部匯總到平臺(tái),不同階段不同標(biāo)段的安全信息、安全知識(shí)可以通過平臺(tái)準(zhǔn)確的提供給相關(guān)責(zé)任主體。安全進(jìn)程集成是在3DGIS、BIM模型與設(shè)計(jì)文件、施工資料等動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)條件下,實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目整體安全信息的動(dòng)態(tài)管理。安全主體集成實(shí)現(xiàn)了合理分配不同參與人員使用平臺(tái)各個(gè)功能的權(quán)限,并且進(jìn)行問題追蹤時(shí),對安全責(zé)任主體進(jìn)行了明確劃分,同時(shí)共享安全管理的信息。
3.3基于BIM云平臺(tái)的安全管理的流程集成
傳統(tǒng)的安全質(zhì)量管理一般多采用手工方式管理,缺乏有效的質(zhì)量安全管理流程方式,很難實(shí)現(xiàn)安全問題的有效跟蹤,本平臺(tái)以WBS(工作任務(wù)分解)為主線、以工作包為單位[11],按照城市軌道交通工程開展的時(shí)間進(jìn)度,建立了一個(gè)閉環(huán)的管理流程,以安全問題的發(fā)現(xiàn),安全問題確認(rèn),安全問題修正,安全問題驗(yàn)證,安全問題關(guān)閉為一個(gè)閉環(huán),從而保證促進(jìn)工程建設(shè)安全問題的快速、有效解決[12]。
4基于BIM云平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
本文以天津市某條城市軌道交通線為例。該交通線串接濱海新區(qū)南北片區(qū)與核心區(qū)的骨干線路,總長約43.7公里,各個(gè)區(qū)段于2017年逐步啟動(dòng)建設(shè),最終在2020年實(shí)現(xiàn)通車試運(yùn)營。該交通線一期工程就引進(jìn)了BIM應(yīng)用技術(shù),在該項(xiàng)目中,通過云平臺(tái),將BIM模型與3DGIS結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了三維模型和地理信息系統(tǒng)無縫和信息無損結(jié)合,實(shí)現(xiàn)3D瀏覽和3D漫游、距離測量等工程,并且將會(huì)把BIM技術(shù)應(yīng)用到建設(shè)以及后期運(yùn)營維護(hù)過程中。由于該工程剛剛開工建設(shè),下面以風(fēng)險(xiǎn)源管理為重點(diǎn),以針對該交通線平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)為例,來介紹和探討B(tài)IM云平臺(tái)對于項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量安全管理的功能架構(gòu)。
4.1風(fēng)險(xiǎn)源管理
風(fēng)險(xiǎn)源管理是在項(xiàng)目建設(shè)過程中需進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控和關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一,對不同類別的風(fēng)險(xiǎn)源信息(包括風(fēng)險(xiǎn)源區(qū)域、分類,等級和影響關(guān)系等)進(jìn)行歸類匯總。此模塊主要實(shí)現(xiàn)對施工前和施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,以及事故險(xiǎn)情和安全隱患的管理。
4.2管線切改
基于BIM云平臺(tái),在設(shè)計(jì)圖紙完成后,通過BIM三維可視化技術(shù)手段,對地下隱藏的各類管線進(jìn)行可視化展示,規(guī)避施工風(fēng)險(xiǎn)。
4.3復(fù)雜節(jié)點(diǎn)施工方案模擬
3DGIS技術(shù)可將復(fù)雜節(jié)點(diǎn)專項(xiàng)施工方案模擬數(shù)據(jù)整合,并關(guān)聯(lián)相關(guān)模型構(gòu)件以定位復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的具體空間位置。平臺(tái)支持單獨(dú)顯示關(guān)聯(lián)的構(gòu)件和復(fù)雜節(jié)點(diǎn)相關(guān)資料,通過專項(xiàng)施工模擬,對地下施工環(huán)境有著很好的指導(dǎo)和可預(yù)見性,能避免很多施工安全風(fēng)險(xiǎn)和隱患,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工的高效精準(zhǔn)。
4.4進(jìn)度管理平臺(tái)
將施工進(jìn)度計(jì)劃與施工BIM模型進(jìn)行整合,形成5D(包括3D可視化、時(shí)間,成本)施工模型,模擬項(xiàng)目整體施工計(jì)劃進(jìn)度安排,施工單位上報(bào)施工進(jìn)度計(jì)劃至該平臺(tái),平臺(tái)自動(dòng)化的對比出現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)度,輔助業(yè)主單位及施工單位對現(xiàn)場施工進(jìn)度進(jìn)行整體的把控。圖7顯示的是工程實(shí)際施工進(jìn)度。圖8所示為各個(gè)工作包的實(shí)際進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度的偏差分析,實(shí)際施工時(shí)間,結(jié)束時(shí)間通過平臺(tái)統(tǒng)一顯示。這種雙模型的對比,通過檢查施工工序銜接,可減少由于施工方不按計(jì)劃施工而帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。對于直接關(guān)系到建設(shè)安全的關(guān)鍵步驟,安全責(zé)任主體能更及時(shí)的得到回饋并做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和安全控制工作。
4.5監(jiān)控量測本模塊
主要基于BIM、3DGIS和軌道綜合監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)監(jiān)測,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)報(bào)警(用戶可以自行配置檢測功能的報(bào)警值和責(zé)任人,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)郵件和短信進(jìn)行報(bào)告)。對于已建立的安全隱患排查流程,如果該流程由該用戶開始,可根據(jù)該流程新建流程任務(wù),并在進(jìn)行處理后,發(fā)送到下一個(gè)流程節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)人處。如圖9,圖10所示。
4.5結(jié)論
影響城市軌道交通施工安全的因素復(fù)雜多變,建立BIM云平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)科學(xué)、全面、動(dòng)態(tài)、直觀地掌握地鐵在建工程的安全現(xiàn)狀,推進(jìn)城市軌道交通建設(shè)質(zhì)量安全信息化和集成化程度。本文通過分析總結(jié)現(xiàn)有城市軌道交通建設(shè)安全事故特征和安全管理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了基于BIM云平臺(tái)對城市軌道交通建設(shè)安全的管理。BIM天河云平臺(tái)在天津某條城市軌道交通線設(shè)計(jì)階段的成功應(yīng)用,有效實(shí)現(xiàn)了對城市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)識(shí)別和預(yù)警,同時(shí),平臺(tái)中存儲(chǔ)的BIM模型和相關(guān)安全信息數(shù)據(jù)也會(huì)為今后工程建設(shè)的安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和預(yù)警提供有效的支持。今后的研究中將在BIM云平臺(tái)的應(yīng)用激勵(lì)機(jī)制以及BIM與其他技術(shù)集合等方面進(jìn)行深一步的探討和完善,以期為城市軌道交通建設(shè)質(zhì)量安全管理提供參考建議,促進(jìn)工程建設(shè)的發(fā)展,保障城市軌道交通建設(shè)的安全。
參考文獻(xiàn):
[1]郭聖煜,駱漢賓,滕哲,蔣曉燕.地鐵施工工人不安全行為關(guān)聯(lián)規(guī)則研究[J].中國安全生產(chǎn)科科學(xué)技術(shù),2015(10):185-190.
[2]丁烈云,周誠.復(fù)雜環(huán)境下地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)自動(dòng)識(shí)別與預(yù)警研究[J].中國工程科學(xué),2012(12):85-93.
[3]郭紅領(lǐng),劉文平,張偉勝.集成BIM和PT的工人不安全行為預(yù)警系統(tǒng)研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014(04):104-109.
[4]陳帆,謝洪濤.基于因子分析和BP網(wǎng)絡(luò)的地鐵施工安全預(yù)警研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2012(08):85-91.
[5]仲青,蘇振民,佘小頡.基于RFID與BIM集成的施工現(xiàn)場安全監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)建[J].建筑經(jīng)濟(jì),2014(10):35-39.
[6]王艷輝,羅俊,張晨琛.基于GIS的城市軌道交通建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息,2010(04):33-37.
[7]范斌,駱漢賓,周誠.武漢地鐵工程建設(shè)安全預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版),2010(01):79-83.
[8]本書編委會(huì).中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報(bào)告(2015)-BIM深度應(yīng)用與發(fā)展[R].北京:中國城市出版社,2015.
[10]陳永高,單豪良.基于BIM與物聯(lián)網(wǎng)的地下工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與實(shí)時(shí)控制研究[J].科技通報(bào),2016(07):94-98.
[11]蔡蔚.建筑信息模型(BIM)技術(shù)在城市軌道交通項(xiàng)目管理中的應(yīng)用與探索[J].城市軌道交通研究,2014(05):1-4.
[12]許碧華.基于GIS的地鐵保護(hù)區(qū)信息管理系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2016(06):175-179.
作者:劉維躍1;曹溥晶1;曾敏2;徐海林3;崔留強(qiáng)3 單位:1天津城建大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院,,2北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)建設(shè)發(fā)展局,3天河大成建筑云科技(天津)有限公司