基于BIM的地铁隧道施工风险管理研究

基于BIM的地铁隧道施工风险管理研究

袁晋

中铁二十局集团第四工程有限公司266061

摘要：本文将BIM技术与地铁隧道施工风险管理相结合，介绍了BIM技术的特点以及BIM技术于地铁施工风险管理的优势，提出了隧道施工风险评估四级指标，对地铁隧道施工过程中的风险源进行了分析与处理，确保地铁隧道施工安全顺利进行。

关键词：BIM；风险评估；施工管理

1引言

随着我国城市规模的不断扩展，导致城市交通压力也在不断增长，修建地铁已经成为缓解我国大型城市交通压力的主要措施之一。在地铁修建过程中，由于地质环境特殊、地铁施工工艺复杂以及施工人员的不当操作等不确定因素导致地铁在施工过程中出现隧道塌方、周围街通道结构开裂变形过大等问题频频出现。这些问题轻则导致隧道施工工期延长，施工质量下降，重则危及人们的生命财产安全。因此，如何提高地铁现场施工管理水平以及对隧道施工潜在风险进行预测，已成为地铁施工的当务之急。BIM技术具有可视化、模拟形、协调性高等优势，将BIM技术应用于地铁施工风险管理中能够使管理者更加直观的对隧道施工可能出现的风险进行辨识和与评价，大大提高了施工管理人员规避施工风险的能力和决策水平。

2BIM的特点

（1）可视化

与传统设计相比，BIM技术可以通过设计施工图纸，精确建立三维地铁隧道模型，三维地铁隧道模型可以直观的反应隧道各构件的几何信息（如隧道二衬厚度、锚杆间距等）及构件属性（如锚杆类型、隧道围岩材质等）等各类信息。如图1所示。施工管理人员可以根据需要，提取相应隧道信息，以大提高施工管理人员的管理效率和风险识别能力。

图1地铁隧道BIM模型

（2）模拟性

BIM可以对地铁隧道的施工准备阶段、施工阶段进行动态模拟，如隧道施工准备阶段的场地设备布置、施工阶段隧道施工工艺的预演，从而使施工管理人员在施工模拟过程中发现可能出现的风险因素，对隧道施工方案进行及时调整，施工人员也可通过对隧道施动态模拟，实现对隧道施工工艺的直观了解和细节把控，便于隧道风险评估及指导施工。

（3）协调性

地铁施工项目的顺利完成需要设计、施工、监测等多专业、多单位相互配合完成。隧道施工过程中若各单位沟通不当或理解失误误，轻则导致工期延误，重则导致施工事故，大大增加了施工风险和管理难度。通过BIM技术各单位可共同建立一个信息管理平台，各单位管理人员可以通过平台实时上传和获取施工管理信息，可大大提高沟通效率，方便各专业的信息传递。

3BIM技术于地铁施工风险管理的优势

（1）使施工场地布局更加合理

地铁项目在施工前，首先进要对隧道施工现场场地布局是否合理进行决策评估，地铁施工场地的布设多处于城市中，由于城市用地紧张，施工场地周围建筑物密集，城市人员流动量较大，这给地铁隧道的场地分析带来了巨大的困难。传统场地分析往往存在分析数据有限、数据准确度不高、人的主观意识影响大等问题，往往使场地分析达不到最佳效果。为了克服这一困难，采用BIM与GIS相结合的方式，对地铁场地信息进行大量采集，结合BIM可视化特点，可以使管理人员对场地布置周边环境具有直观认识，从而使场地分析更加客观准确，大大降低了地铁在施工准备前场地布置的决策风险。

（2）减少碰撞问题的产生

地铁隧道设计阶段往往需要多部门、多专业的共同参与，传统CAD平面图只能保证本专业内设计合理可靠，很难确保各专业之间的协同设计加上隧道项目规模大，复杂度高这就导致隧道施工阶段出现各种碰撞问题，大大增加了隧道施工风险概率的发生。通过BIM技术，可以将各部门设计的三维模型进行碰撞检查，碰撞检查可以快速找到各个碰撞点的位置，项目负责人可以根据碰撞信息对设计方案进行方案调整，对设计方案进行优化，从而达到降低施工风险目的。检测模拟流程图如2所示

图2碰撞检测模拟流程

（3）实现施工阶段的动态跟踪

BIM技术可以在BIM3D模型的基础上实现对时间和空间的融合，形成BIM5D模型，BIM5D模型可以实现对隧道施工过程的动态预演，直观清晰的找到施工过程中的重点和难点，从而对隧道施工组织进行合理规划，找到最优的施工组织方案。BIM5D模型还可对隧道施工资源进行动态追踪，对资源进行合理分配，有效解决了资源分配冲突问题，直观全面的把握隧道施工进展，可有效降低施工预算成本，提高地铁风险管理水平。

4BIM于地铁隧道施工风险管理中的应用

4.1风险识别

根据隧道施工图纸，建立隧道地铁施工BIM场地模型和施工模型。按照隧道施工前准备阶段和施工阶段对隧道模型进行动态预演。找到隧道施工准备阶段和施工阶段可能出现的风险问题。如：隧道在施工准备前场地布置是否合理，隧道施工过程中施工工艺顺序合理性分析，隧道模型碰撞检查是否合理，隧道施工对周围建筑物和管线的影响，以及隧道施工过程中可能出现的塌方、突水突泥等风险问题。

4.2风险分析与应对

建立地铁风险管控预警机制，根据对隧道施工影响程度进行四色预警分级，红色代表特重大事故风险预警，如隧道突水、突泥、隧道坍塌等对施工和生命安全造成巨大威胁的不可逆的后果。橙色预警代表隧道施工过程中可能发生较严重的地质灾害，会严重影响施工进度。黄色预警代表人为因素可能导致的施工进度减缓，如场地布置不当，隧道施工进度推迟等。蓝色为其他。根据风险等级，将隧道施工可能出现的风险源以不同的颜色标注到隧道BIM模型中。管理人员根据风险等级对隧道施工出现的潜在风险进行把控。

总结

地铁隧道施工风险管理是保证隧道安全高效施工的重要内容。本文将BIM技术引入到地铁施工风险管理中，介绍了BIM技术的特点以及应用于地铁施工风险管理的优势。并根据对隧道施工影响的程度进行了四色分级，便于管理人员对隧道施工过程中的风险把控，进而促进隧道有效施工顺利开展。

参考文献

[1]刘佳.谈高速公路隧道施工风险管理技术[J].公路交通科技(应用技术版),2019,15(01):195-196.

[2]王亮,汪爱东.盾构下穿既有地铁隧道施工风险及运营安全管理[J].现代城市轨道交通,2018(12):63-66.

[3]桂志敬,吴忠广,严琼,张晨曦.公路隧道施工安全风险评估方法优化研究[J].中国安全生产科学技术,2018,14(09):136-143.

[4]宾彬.地铁隧道盾构法施工下穿既有构筑物风险管理探析[J].安徽建筑,2018,24(05):277-279.

[5]田云建.高速公路隧道安全风险评估及现场管理研究[J].工程建设与设计,2018(15):283-285.