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关键词:轨道交通;施工管理;建议措施
中图分类号:TU71文献标识码:A
一、发展城市轨道对改善城市交通的重要性
随着国民经济的飞速发展,我国城市化速度不断加快,城市人口增加,城市范围不断扩大,使城市公交客运量大幅度增加。加上私家车拥有量急剧膨胀,使得各大城市出现了不同程度的交通阻塞、乘车难,行车难的现象,交通事故呈逐年上升趋势。城市交通状况对城市经济的发展有着重大的意义,城市交通紧张将严重地阻碍城市经济的发展、城市区域群的发展。
城市公共交通体系由公共汽电车、小公共汽车、出租车、快速轨道交通(主要包括地铁和轻轨)等组成。其中小公共汽车与出租车因载客量小,难以成为城市公共交通的主流。公共汽电车,对道路条件要求不高,票价低廉,成为许多城市尤其是中小城市的主要公共交通方式。但同时公共汽电车依然存在着种种缺陷和不足:载客量较小,发车间隔和站点通过能力有限,在单一的平面路网中,大量的自行车与人流,对公交车的干扰极大,使机动车的速度降低,加重了交通拥挤和乘车困难。如遇到客流高峰时间与节假日,客流量增大,车辆难以准时开出,导致交通状况更为恶化。
在我国土地资源日益紧张的条件下,城市交通的发展已经不能用单纯的拓宽道路来解决。发展地铁、轻轨等大容量快速轨道交通对于提高城市交通系统资源、能源利用效率,降低城市交通污染以及引导城市结构优化方面有着积极的作用。据统计美国城市轨道交通客运量占总客运量的31%,加拿大占38%,快速轨道交通已成为不容忽视的交通工具。1863年伦敦修建了世界上第一条地铁,自此之后世界上许多大城市纷纷建立了地下轨道交通系统。我国地铁建设有近40年的历史,地铁建设的规模和水平远远落后于欧美等国家。轻轨运输则是近几十年在欧美流行的交通方式。它由轨道电车发展而来,是一种小于地铁而大于有轨电车的中等运量的电动火车,能够在专用的车行轨道上运行单节电动车辆或由数节电动车辆组成的短列车。根据城市交通发展的经验来看: 现代城市必须建立起以轨道交通为主、各种交通工具协调发展的格局,逐步形成多层次、立体化综合交通体系。
地铁及城市轻轨相较于其他公共交通工具有着如下优点:城市轨道交通与地面道路交通方式相比,通过综合开发地下空间,可以完全不占用地上空间,能提高土地集约化利用程度,并获得良好的经济效益;运量大,约为公共汽车的3-4倍;安全性好,由于轨道交通一般均采用封闭线路的专用通道运行方式,无其他车辆和行人干扰,发生交通事故的概率几乎为零,运行系统车辆设备均有自动化的保护措施,不受气候等因素影响,故障率较低;速度快,约为公共汽车的2倍;以电力为主要能源,环保,污染少;专线交通,准时发车;经济效益高;强化城市辐射功能、改善产业结构布局;城市轨道交通能够改变土地的利用性质,促进城区的发展和城市经济的繁荣,带来巨大的经济效益等。
城市轨道交通工程中施工管理起到的积极作用
“百年大计,质量第一”,兴建城市轨道交通工程投资大、技术复杂、施工难度大、风险高。轨道交通工程的质量安全不仅关系到施工单位的信誉和荣誉,而且关系着人民群众生命财产安全,因此在施工过程中,必须要保证工程质量和安全性,为了达到这一目标,就要积极开展施工管理工作。
城市轨道交通工程在兴建的过程中,涉及的部门很多,工程施工难度很大,城市轨道交通建设规模大,一个城市的轨道交通线网一般有百余公里甚至数百公里;技术要求高,涉及到土木工程、机电设备工程等许多技术领域,涉及到的质量控制点也非常多,因此需要协调多个施工环节和管理部门。城市轨道交通工程施工程序多,整体工程相对复杂,施工管理在整个城市轨道交通工程施工中,起到了规范和指导作用,使整个城市轨道交通工程的施工过程有制度可依,保证工程按照计划程序进行,使整个施工过程能够实现预期目标,完成预期的工程量和施工任务。
在城市轨道交通工程施工过程中,施工管理是指施工开展中,施工空间、时间、安全防护以及配合资源的管理组织和安排,如施工计划管理、现场施工组织管理等。施工管理的特点主要表现为以下几点:(1)施工管理贯穿于整个城市轨道交通工程中,(2)施工管理是整个施工过程安全有效运行的基本准则,(3)施工管理在城市轨道交通工程中起到了有效指挥、全面管理的作用,(4)施工管理是整个城市轨道交通工程能够满足相关要求的重要手段和保证。
三、城市轨道交通工程施工管理工作建议措施
建立健全质量管理体制
轨道交通是典型的资本密集型和技术密集型的产业,建设过程中涉及的单位和部门较多,如建设单位、勘察单位等,各部门只有落实职责,才能保证轨道交通工程安全、有序的完成。轨道交通的特点是既有一定的公益性也有一定的营利性,因此需要政府给予经济、政策上的扶持,而目前我国轨道交通工程的技术规范远不像民用建筑那样全面和准确,因此需要政府建立健全施工规范的法律法规,为轨道交通的建设提高法律依据和法律保障。建设单位应对工程项目管理负总责,全面做好轨道交通工程总体协调和质量安全监督管理工作,设置安全质量管理机构,配备与建设规模相适应的安全质量管理人员;采取有效措施确保工程周边环境、地下管线、建筑物、构筑物和地面交通安全。勘察单位对周边环境的地质、水文等进行勘察并提供真实、准确堪的察成果。各阶段勘察设计文件必须做到基础资料齐全,满足建设工程规划、选址、设计、岩土治理和施工的需要,并做好技术交底。设计单位应当严格执行建设工程设计强制性标准,对工程周边环境的监测控制标准等组织专家论证,指派设计代表配合施工,及时掌握施工现场情况、处理设计问题,做好施工全过程的跟踪服务工作和技术交底工作等。
落实建设施工主体的职责
城市轨道交通工程施工管理的主要内容是对工程施工过程中的所有工序进行全面有效的管理,主要包括土建施工部分、电气施工部分、设备安装部分。施工单位要建立和完善安全质量管理体系,按规定要求设置安全质量管理机构,配备足额的符合规定要求的管理人员,实行项目经理负责制,成立工程施工项目经理部,然后按照项目经理部的职责,组建整个管理体系,项目经理应当具备类似工程管理经验,项目经理和项目技术负责人不得随意更换,并实行领导带班制度。强化施工现场质量安全管理。施工人员要严格遵守操作规程,认真落实技术交底制度,加强安全培训教育。加强对建筑材料、建筑构配件、设备和商品混凝土的检验以及涉及结构安全的试块、试件和有关材料的检测,不得偷工减料,不得使用不合格的建筑材料、建筑构配件和设备。明确施工管理职责,通过具体的管理层推动工程项目的全面施工。
完善监理检查机制
由于城市轨道交通工程涉及的环节多,整体工程非常复杂,项目投资巨大,而目前我国城市轨道交通工程质量安全面临的形势较严峻,因此要高度重视轨道交通工程质量的管理检查工作。监理单位应当依据相关的法律法规,加强城市轨道交通工程施工质量监理工作。工程项目监理部应配备与工程项目规模和技术难度相适应的高素质监理人员,建立安全质量监控责任制,落实监理人员安全质量监理职责。在施工过程中,要加强现场巡视检查,发现质量安全隐患,应督促施工单位及时整改。从事城市轨道交通工程第三方监测业务的工程监测单位应根据有关资料编制第三方监测方案,并及时向建设、监理、设计单位提供监测报告。
参考文献:
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[3] 沈洋.铁路专线无砟轨道施工管理工作的科学实施[J]. 价值工程. 2011(12)
关键词:城市轨道交通建设工程;成本管理;工程质量
管理与科学技术是推动历史发展的两大车轮。近年来,我国一些大型城市轨道交通建设虽然取得了可喜成绩,管理也取得了一些进步,有其成功的一面。但也必须正视我们存在管理方式和手段落后的一面,在不断采用科学化的管理方法和现代化管理手段,使管理活动定量化、程序化、标准化、系统化等方面还存在很大差距。在施工单位与设计单位、监理单位、建设单位的工作协调中,常听到抱怨城市轨道交通建设管理缺少相应的规范和标准,常给人无所适从。施工单位抱怨的问题反映的也就是管理不规范的问题。我们只有认真研究有关建设的法律法规,掌握具体条款要求并制定出与之相适应的管理措施,才能进一步规范城市轨道交通建设工程管理。
1、规范设计招投标操作
为相关建设企业提供了一个公开竞争的平台,逐步向市场规则靠拢。国家出台了许多相关政策,但管理还是很不完善,主要还局限在施工阶段,项目可行性研究、设计、投资等不少建设环节都还处在一种较为封闭的市场范围,还没能真正打破行业垄断,实现招标的全面市场化,与国际惯例存在较大差距。要规范城市轨道交通建设工程管理,就应全面规范实行工程招标制度。只有招投标工作真正走向市场,才能使招投标工作真正做到公开、公平、公正的原则,择优选择承包商,真正使工程项目建设按照市场经济规律运行,为投资、质量、工期控制创造有利的条件。在建设过程中方能以合同为依据,对工程建设进行规范化管理,加强投资控制。可行性研究是建设立项决策重要依据,设计是工程建设的龙头,它们的质量好坏直接关系到工程投资、质量和工期的顺利完成。但目前轨道交通设计仍处在行业垄断的状态,没有完全引入招投标竞争机制,设计人员压力小,有创新高质量的设计少,照搬照套的多,缺乏进取创新,现有设计标准落后,设计内在质量低,设计中的差、漏、错现象较突出,导致设计变更量大,工程质量与投资难以控制等问题。因此完全有必要对工程设计进行招标,坚决打破区域的划分给设计单位带来的保障感,有力的推动设计单位进入市场竞争。同时在工程设计招标中也要实行工程质量责任制,对于因工程设计原因造成的质量事故,要追究有关人员的责任。从经济上、行政上以及法律上给予相应处罚,以提高设计人员的责任心,提高工程设计的质量。这样促使设计文件是经过设计人员认真设计、精心比选,提高设计文件的质量。同时也要进一步规范施工与监理的招投标,严格实行工程质量与招投标挂钩办法,要让干不好的企业砸饭碗,让设计、施工与监理企业在竞争中实现优胜劣汰。
2、规范城市轨道交通建设项目成本管理方法
针对城市轨道交通建设项目成本管理的现状,提出建立一套全过程动态成本管理体系,运行正常后,再实施计算机网络化管理,实现成本管理的信息化和自动化。
2.1建立成本责任中心
成本责任中心是指具有一定的管理权限,责、权、利相统一,对所发生的成本费用能够加以控制,并承担相应经济责任的企业内部单位。公司应以各二级分公司、项目经理部为成本责任中心的责任人,按照不同的成本要求将目标成本进行细分,纵向分解到各工程项目经理部、班组,横向分解到各职能部门、各工程负责人,形成全员、全方位、全过程的项目成本管理格局,并把个人利益与成本指标密切挂钩,严格考核,奖罚兑现。项目经理部依据细化和分解的责任成本,与各责任人签订合同,明确各自的责、权、利。
2.2加强对成本责任中心业绩的考核
各成本责任中心只对其能够控制的成本因素负责。在考核时,应尽可能排除成本责任中心不可控制的成本因素。可控成本应具备以下条件:成本责任中心能够了解并将要发生的成本;成本责任中心能够对发生的成本进行计量;成本责任中心能够通过自己的行为对成本加以调节和控制。其中当期发生的各项可控成本就是它的责任成本。考核指标为成本额和降低额。对成本责任中心的业绩考核,可以通过财会部门按月编制责任成本报表来完成。在项目施工过程中,各成本责任中心的负责人应认真分析成本差异是否突破责任成本,找出存在问题和成本节超原因,以便采取切实可行的措施,进一步加强成本控制。公司对项目经理部按完成责任目标成本降低额比例计提项目部奖金,或建立相应的奖励机制。
2.3确定责任目标成本
责任目标成本是企业对项目经理部进行详细编制施工组织设计、优化施工方案、制定降低成本对策和管理措施提出的要求。工程中标后,应及时组织有关人员对项目进行经济评估。根据城市轨道交通建设项目工程合同条款、施工条件、各种材料的市场价格等因素,按照标价分离原则,以直接费为依据,推算出项目责任目标成本,下达给项目经理部。
3、强化项目后评价管理
要提高城市轨道交通建设管理水平,提高管理的实效性,根据管理学的基本原理和ISO 9000的基本指导思想,管理要形成一个闭环才能实现管理的可持续改进。项目的后评价就是对一个城市轨道交通建设项目建成并投入生产运营后,通过对项目前期工作、实施过程和运营情况等全过程进行综合研究,分析项目的实际情况与预测的差异,确定有关项目的预测和决策是否正确并分析其原因,进而为以后的决策提供经验和教训。后评价是城市轨道交通建设实现闭环管理与可持续改进的必要一环,它是一种科学的评价方法,有利于提高城市轨道交通建设的决策与管理水平,提高我国城市轨道交通建设的投资综合效益。
笔者根据多年在北京地铁施工建设工作中所积累的经验,对地下轨道交通工程的风险管理进行了分析,仅供大家参考。
地下轨道交通工程特点地下工程具有以下特性:隐蔽性大。作业循环性强。作业空间有限。动态施工过程中的力学状态是变化的,围岩的力学物理性质也在变化;作业环境恶劣。同时,地下工程对周边环境影响大,会造成诸如振动、地表下沉、噪声、地下水条件变化等影响。
城市轨道交通更具有几大显著特点,即周边环境复杂,各种建构筑物、地下管线多,且对施工变形控制要求高;工程地质与水文地质复杂,不确定因素多;结构形式较多,施工方法交叉变换多,施工难度大。施工工期压力较大等。这些特点都集中表现为工程的高风险性。为了安全和保质、保量按期完成建设任务,必须对工程的风险与安全实施系统管理。
工程项目风险管理主要内容包括:风险的识别、估计、评价、对策监控等。首先,要进行风险因素识别,认识和确定项目究竟可能会存在哪些风险因素,这些风险因素会给项目带来什么影响,具体原因又是什么,同时结合风险程度的估计,得知项目的主要风险因素。其次,按照风险可能出现的概率、对工程可能增加的困难程度、人员财产损失及社会影响大小、对工期的影响程度等进行评估。
做好基础工作,有效防范风险在正确识别出项目各方面的风险因素之后,应从方案设计上采取规避防范风险的措施。
首先,应该在审核施工图纸和施工方法的基础上,根据周围环境状况对本标段施工中的各类风险点进行识别和研究,进行定性的评价和分级,并制定相应的应急预案,为工程项目风险动态管理做好基础工作。
在施工中对已识别的风险点进行动态监控是后续风险管理的重要内容。通过动态管理,规范施工管理中的信息传递,增强参建各方尤其是施工单位的风险意识和科学管理意识。重大风险点动态管理应以施工单位为主体进行,主要包括不同施工阶段已知的、可预测的较大风险(AA)以上的风险点的超前预防准备、过程监控和控制、风险点的信息管理等。
针对重大风险点的超前准备工作应做好以下几点:
1、编制和审批重大风险点专项方案和应急预案施工单位应根据不同施工阶段进行风险点动态识别,对已知的、可预测的重大风险点,必须编制详细的专项施工方案。方案中应明确通过风险点所需的材料、机具数量和规格、人员准备、水电准备、信息联络方法等。方案应在临近风险点前一个月组织本企业或外部专家进行方案论证并报总监理工程师审批。同时,为了加强对风险点的适时控制,施工单位应全面统计和整理风险点的基本情况,积极做好各方面的准备工作。
2、对外协调准备工作针对重大风险点的内容,应提前15天做好相关产权单位和交通、市政部门的联系和协调,争取得到相关单位的理解和支持,充分做好必须的准备和配合工作。
3、全员参与风险动态苦理应建立重大风险点动态管理的培训和交底机制,做到全员参与风险动态管理。根据已识别的重大风险点和专项施工方案,施工单位必须由总工程师负责组织本单位工段长、班组长以上管理人员进行风险管理程序和专项方案的培训教育及技术交底等工作。工段长、班组长组织对现场施工操作人员的应知应会培训。培训要有记录,书面交底要明确。
4、宜大风险点,理实施的过程监控和信息反馈风险点的施工过程中,应针对工程特点及时调整方案措施,按照标准制定相应的预警值和替戒值,通过监控量测数据严格指导施工。当达到警戒值时,施工单位必须按程序逐级上报,并立即准备启动紧急预案。在风险点(如地下施工穿越桥桩、管线、建筑基础侧、掌子面渗水、局部坍塌严重等)实施过程中,应严格执行既定方案和措施,强化每道工序的质量控制,保证工序质t安全,从而确保工程安全。因此,监理单位应对方案进行严格监督控制,及时与各方进行专项研究,解决施工中的实际问题。
5、建立风险点动态管理档案风险点动态管理档案应包括以下内容:重大风险点预防控制方案和应急预案的编制,其中包括不同施工阶段重大风险点的识别、专项预案、应急预案,以及执行程序、组织机构、物资设备情况、相关单位及人员的联系方式等。方案的审批记录;风险点实施前的准备情况记录。风险点实施过程记录。所有风险点规避结束后的经验教训总结,包括:风险点周围环境的情况、主要的施工方法(总结所采用的主要技术参数、主要材料要详细)、规避所用的时间、监控量测数据及其他有关数据、风险通过过程中的施工技术措施和方案实施情况等。
北京地铁十号线三标段工程介绍现简要介绍北京地铁十号线三标段苏黄区间风险动态管理情况。
北京地铁十号线一期工程土建施工(第三批)第三合同段:苏州街站至黄庄站区间,西接苏州街站,东接黄庄站,含2座竖井、2条联络通道、十号线与四号线的联络线。区间设计起讫里程为K1+602.10~K2+360.92,全长758.82m.十号线与四号线设计起讫里程L10K0+316. 948~L10K0+231. 820.长85.128m.区间线路下穿海淀南路,位于海淀南路北侧辅道下方。隧道顶部覆土由西向东为14.9~7.0m,主要采用暗挖法施工。隧道从海淀南路下方穿行,线路所经区域为商业、文化、医疗区,客流集中,地面交通繁忙,地下管线多达10条,且埋设深度相对较浅。地层自上而下为人工堆积层和第四纪沉积层。隧道穿越范围内地下水为上层滞水、层间潜水、潜水和承压水。隧道施工方法为,中洞法、短台阶法、CRD法、双侧壁导坑法。
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根据本工程区间暗挖施工特点、不同施工阶段、不同施工部位、施工工艺、工程地质及水文地质情况进行风险点辨识,确定本工程上述风险点可能造成的危害:
1)隧道内坍塌、冒顶。
2)隧道内涌砂、涌水。
3)电力管沟开裂坍塌;
4)供水管线开裂。
5)雨水(污水)管开裂、涌水、涌泥;
6)地表路面沉陷、开裂、隆起,
7)嫩气泄漏。
8)电力线、电信线破残、断开。
为此,本工程主要采取了以下措施:
1、建立应急抢险组织机构为保证施工安全,做到险情一旦出现,能够及时有效抢险,将险情控制在最小范围。特成立应急抢险领导小组。险情发生后按程序上报,首先由当班班长、值班技术人员报告经理部(抢险组组长、副组长)及驻地监理,再由经理部(抢险组组长、副组长)通知抢险小组所有成员,经简要分析后按预定程序上报,上报人员应有具体分工。
2、备好应急抢险物资平时需备好雨衣、手电、方木、编织袋、草袋、工字钢、钢管、钢板、引水管、防毒面具等抢险物资发电机、水泵等设备放置在距离开挖面15m处;各竖井工区准备3-5cm碎石30立方米。材料应分类堆码整齐,标识清楚,专料专用,所用材料、构件和设备应符合国家和行业标准的规定以及设计要求,应具有出厂合格证和质量证明文件,施工中发现减少或损坏应及时更换和补充。同时,物资设备部负责日常检查抢险物资及设备的完备情况。
3、建立重大风险点预防控制措施及应急预案区间由E断面向F断面过渡挑高段及F断面,隧道顶板埋深度分别为6.2m,6.7m.开挖跨度分别为17.4m,16. 5m.由于穿越的地层主要为粉质粘土层、粉土层、细中砂、圆砾卵石层,地层自稳定能力差,极易坍塌,因此,如何防止施工过程土体坍塌、地表过量沉降及确保管线安全是本工程的重难点,也是本工程的重大风险点。施工期间必须加强监控量测工作,发现问题及时解决。
现简要介绍大断面浅埋暗挖坍塌冒顶应急预案:
1、开挖过程中,必须严格遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则进行施工,控制地表沉降。
2、对该段隧道采取“超前大管棚+超前小导管”预注浆加固地层。采用“双侧壁导坑法”(9个导洞)开挖,并在左右侧上导洞增设临时工字钢横撑,各导洞弧形开挖,留核心土,严格控制上下左右洞室错开距离、每循环开挖进尺,开挖后及时封闭仰拱,必要时封闭掌子面,加厚初喷硷厚度,改钢筋格栅为工字钢格栅,减小各工序衔接时间。
3、加强超前地质预报,先探后挖,超前探测2倍开挖进尺,探明前方土质和含水量情况,指导施工。
4、及时进行初支背后回填注浆,注浆严格按照初支背后注浆施工工艺,控制好注浆参数,确保注浆效果。
5、该段地表监控点适当加密,加强地面沉降监控量测、隧道净空收敛及拱顶下沉监控量测,发现收敛值、拱顶沉降值异常,立即反馈,指导施工。
6、派出专门巡路员加强该段路面巡查,发现问题及时上报。
摘要:为了提高城市轨道交通工程施工的安全风险管理效率和有效性,本文提出了构建基于BIM城市轨道交通施工安全风险管理的云平台信息系统,对该平台信息系统的框架,功能和管理流程等方面进行了阐述。最后,以天津一条城市轨道交通线为例,进行风险源管理实证研究和部分模拟研究,使传统的二维安全管理向以BIM技术为基础的三维协同方式转变,体现了对城市轨道交通施工安全风险识别与预警的可行性和优越性。
关键词:BIM;城市轨道交通;施工安全;风险识别
0引言
近年来,我国城市轨道交通进入了高速发展阶段,截至2016年初,共有44个城市轨道交通规划获批,规划规模4705km,预计总投资达24287亿元。在“十三五”期间,我国还将加大对城市轨道交通的投入,至2020年全国运营里程将达到6000公里以上[1]。城市轨道交通是城市公共交通中最重要的基础工程设施之一,与一般建设项目不同,具有建设规模大、工期长,地下及地上周边因素复杂,涉及面广、施工方众多等特点,无论是盾构推进,还是车站深基坑,都存在重大危险源,属于高风险的系统工程。同时,随着城市轨道交通建设大规模、高速度的建设,设计方案与实际施工计划的冲突,施工安全管理的复杂性,工程周边环境因素的影响等,也使得近几年城市轨道交通建设安全事故时有发生,给社会造成不安全隐患。如2003年7月1日上海轨道交通4号线横通道透水事故,造成直接经济损失为1.5亿元左右;2007年北京地铁10号线“3.28”塌方、深圳地铁1号线“3.10”基坑地表沉陷、2004年广州地铁5号线“8.3”地质补勘钻破煤气、2008年杭州地铁一号线“11.15”基坑坍塌等,结果表明:除了一部分施工技术问题,导致这些安全事故发生的主要原因在于工程安全责任体系不健全,安全管理流程不落实,对地下构建的空间定位不准,参与方之间信息传递不及时,监管力度不够等。
1城市轨道交通施工安全风险管理的相关研究
近年来随着我国城市交通的发展,城市轨道交通工程建设安全管理工作仍处于完善阶段,国内学者也都做了大量研究。丁烈云[2]等针对地铁施工安全风险识别和预警,提出了利用计算机技术从工程图纸中自动识别施工安全风险和地铁施工安全风险信息融合与时空耦合的预警方法。郭红领[3]等通过构建BIM与定位技术(PT)的工人不安全行为预警系统来预防施工安全事故发生。陈帆[4]等构建了基于因子分析与BP神经网络相结合的地铁施工安全预警模型。仲青[5]等提出了将BIM与RFID进行集成,并应用于施工现场安全的监控系统,实现施工现场实时可视化、信息自动化、多方协同参与的安全监控。王艳辉[6]等提出了建设基于GIS的城市轨道交通建设安全风险管理信息系统。范斌[7]等讨论了地铁工程建设安全控制管理与信息技术结合的重要性,提出了应用先进信息技术加强地铁工程建设安全监管的基本途径和方法。但并没有文献在城市轨道交通建设安全管理中对BIM、云平台集成进行系统化阐述和研究。本文认为,随着各类技术集成应用在建筑业的不断发展,提高城市轨道交通建设的安全性,需要建立一个基于BIM云平台的城市轨道交通建设安全系统用以从宏观层面上预防、分析、控制安全隐患和风险的管理平台,最大程度上把控影响城市轨道交通建设安全的信息数据,提高安全风险的预测能力,加强安全主体责任,按照“事先控制、主动控制”的原则,防范和避免施工事故的发生。
2基于BIM云平台在城市轨道交通施工安全风险管理的必要性
2.1城市轨道交通建设
对于BIM应用的局限性BIM(BuildingInformationModeling),即建筑信息模型,从20世纪90年代提出至今,已经从概念普及进入到应用普及阶段[8],具有三维可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图性等特点。BIM目前在轨道交通上主要是以设计为导向,借助三维模型的工具。近年来,BIM技术逐渐引入到城市轨道交通建设上来。在上海地铁9号线三期(东延伸)项目中,上海市地下空间设计研究总院有限公司成功地将BIM技术运用到项目设计和施工全过程阶段,实现了场地仿真、管线搬迁模拟、交通疏解模拟、管线综合设计、施工仿真[9]等。中建五局土木工程有限公司在长沙地铁3号线松雅湖南站的施工过程中也首次应用了BIM技术,如施工动画漫游、三维动画交底、施工方案模拟等,减少了建筑质量安全问题和返工。然而,BIM技术在城市轨道交通的应用仍存在一定的局限性[10],对于BIM技术的深入拓展与其他技术的集成还有待加强。
2.2BIM云平台应用于城市轨道交通施工安全风险管理的优势分析
BIM云平台实现了BIM技术、云计算与3DGIS之间形成无缝和属性信息无损综合集成应用,将丰富的地理空间信息和成熟的应用技术,直接引入建筑信息模型(BIM)的应用中,支持工程项目建设安全风险预警的可视化、精细化、一体化和智能化管理与应用。与传统城市轨道交通建设安全管理的优势如下:
2.2.1提高信息安全的存储能力
城市轨道交通项目从设计到施工,由于工程量大,必定会产生大量的资料信息,传统BIM技术又只能使用户在个人终端或个人BIM工作站上进行数据存储和查阅。而BIM的云平台系统,以天津超算中心为依托,有强大的运算能力和存储能力作为支持。经平台的云端存储,与工程项目建设安全相关的数据信息使用人员无论何地登录平台,可按类按时按需的进行上传,查阅。
2.2.2优化BIM技术在建设安全管理上的协同能力
城市轨道交通质量管理虽然有较多的地质监测,但由于信息化方面的滞后和缺乏与其他技术的集成,导致施工监测实时而安全问题控制不及时。而BIM云平台利用BIM技术进行协同设计的同时,3DGIS可表达项目室外周边环境,各参与方共享同一套工程信息数据,可以通过平台可视化模型准确定位工程质量安全问题所在,保证了信息的完整性和同一性并且最大程度的利用工程数据信息。
2.2.3提高应急处置的反应效率和速度
城市轨道交通不可避免的要从一些建筑物多,商业繁华,人流量大的敏感区地下穿过,一旦出现危机,很容易造成重大的人员伤亡、财产损失和次生灾害。将BIM云平台中的基础工程数据信息应用于建设施工事故应急处置以及人员疏散等,可快速控制灾害的蔓延,提高工程应急处置力量。
2.2.4加强安全责任体系的落实
落实安全责任体系是城市轨道交通建设的关键和根本。当前工程建设过程难免会受到进度、成本和质量等制约,参与建设的任何一方若质量安全管理意识淡薄,都会使得工程安全管理流程和责任制度难以落实。通过BIM云平台,可实现项目信息安全高速采集、整合到统计分析的全过程,同时建立一个闭环的安全管理流程。
3BIM云平台框架设计
3.1BIM云平台系统架构
BIM云平台的提出首先是一个集合多方管控,基于国家超级计算中心天河云平台建设,以BIM作为项目相关数字化信息模型基础,以3DGIS技术作为地理空间支持,关联工程项目的进度、成本、质量、安全、资源等信息,为工程项目全寿命周期服务的云端平台。除BIM模型整合服务器外,均使用天河云平台提供IAAS服务,包括云服务器、可视化云桌面、云存储和网络,实现真正意义上的对城市轨道交通建设安全的协同化、系统化和信息化管理。基于该平台的引入,业主及工程项目各参与方可从前期设计开始将工程图纸、BIM信息模型、动态信息等上传于云端,经过云端服务器的处理,将模型和数据进行整合集成存储于云端。地端用户可通过网络即可及时收集、查看、分析和管理工程各个标段的安全数据信息,增强了工程安全信息的共享程度,实现了对安全隐患和风险的预警,为决策者提供决策依据。
3.2基于BIM云平台的施工安全风险管理的应用集成
城市轨道交通建设的特点决定了其安全管理信息平台实质上是由技术集成、信息集成、进程集成、主体集成组成。安全技术集成是在平台强大兼容能力的基础上,让不同技术有效融合,BIM技术实现模型可视化,3DGIS则能更好的表达工程周边建筑环境,给设计方、施工方以直接的空间结构感,有效减少设计和施工安全问题和隐患。安全信息集成使得不同软件技术的信息能够全部汇总到平台,不同阶段不同标段的安全信息、安全知识可以通过平台准确的提供给相关责任主体。安全进程集成是在3DGIS、BIM模型与设计文件、施工资料等动态关联条件下,实现对项目整体安全信息的动态管理。安全主体集成实现了合理分配不同参与人员使用平台各个功能的权限,并且进行问题追踪时,对安全责任主体进行了明确划分,同时共享安全管理的信息。
3.3基于BIM云平台的安全管理的流程集成
传统的安全质量管理一般多采用手工方式管理,缺乏有效的质量安全管理流程方式,很难实现安全问题的有效跟踪,本平台以WBS(工作任务分解)为主线、以工作包为单位[11],按照城市轨道交通工程开展的时间进度,建立了一个闭环的管理流程,以安全问题的发现,安全问题确认,安全问题修正,安全问题验证,安全问题关闭为一个闭环,从而保证促进工程建设安全问题的快速、有效解决[12]。
4基于BIM云平台的功能设计与实现
本文以天津市某条城市轨道交通线为例。该交通线串接滨海新区南北片区与核心区的骨干线路,总长约43.7公里,各个区段于2017年逐步启动建设,最终在2020年实现通车试运营。该交通线一期工程就引进了BIM应用技术,在该项目中,通过云平台,将BIM模型与3DGIS结合,实现了三维模型和地理信息系统无缝和信息无损结合,实现3D浏览和3D漫游、距离测量等工程,并且将会把BIM技术应用到建设以及后期运营维护过程中。由于该工程刚刚开工建设,下面以风险源管理为重点,以针对该交通线平台的功能设计为例,来介绍和探讨BIM云平台对于项目建设质量安全管理的功能架构。
4.1风险源管理
风险源管理是在项目建设过程中需进行严密监控和关注的重点内容之一,对不同类别的风险源信息(包括风险源区域、分类,等级和影响关系等)进行归类汇总。此模块主要实现对施工前和施工中的安全风险预警,以及事故险情和安全隐患的管理。
4.2管线切改
基于BIM云平台,在设计图纸完成后,通过BIM三维可视化技术手段,对地下隐藏的各类管线进行可视化展示,规避施工风险。
4.3复杂节点施工方案模拟
3DGIS技术可将复杂节点专项施工方案模拟数据整合,并关联相关模型构件以定位复杂节点的具体空间位置。平台支持单独显示关联的构件和复杂节点相关资料,通过专项施工模拟,对地下施工环境有着很好的指导和可预见性,能避免很多施工安全风险和隐患,实现设计和施工的高效精准。
4.4进度管理平台
将施工进度计划与施工BIM模型进行整合,形成5D(包括3D可视化、时间,成本)施工模型,模拟项目整体施工计划进度安排,施工单位上报施工进度计划至该平台,平台自动化的对比出现场实际进度,辅助业主单位及施工单位对现场施工进度进行整体的把控。图7显示的是工程实际施工进度。图8所示为各个工作包的实际进度与计划进度的偏差分析,实际施工时间,结束时间通过平台统一显示。这种双模型的对比,通过检查施工工序衔接,可减少由于施工方不按计划施工而带来的安全风险隐患。对于直接关系到建设安全的关键步骤,安全责任主体能更及时的得到回馈并做好风险预警和安全控制工作。
4.5监控量测本模块
主要基于BIM、3DGIS和轨道综合监控系统进行项目建设监测,对监测数据进行统计分析和数据报警(用户可以自行配置检测功能的报警值和责任人,系统会自动发邮件和短信进行报告)。对于已建立的安全隐患排查流程,如果该流程由该用户开始,可根据该流程新建流程任务,并在进行处理后,发送到下一个流程节点负责人处。如图9,图10所示。
4.5结论
影响城市轨道交通施工安全的因素复杂多变,建立BIM云平台可实现科学、全面、动态、直观地掌握地铁在建工程的安全现状,推进城市轨道交通建设质量安全信息化和集成化程度。本文通过分析总结现有城市轨道交通建设安全事故特征和安全管理现状的基础上,提出了基于BIM云平台对城市轨道交通建设安全的管理。BIM天河云平台在天津某条城市轨道交通线设计阶段的成功应用,有效实现了对城市轨道交通建设安全风险自动识别和预警,同时,平台中存储的BIM模型和相关安全信息数据也会为今后工程建设的安全风险识别和预警提供有效的支持。今后的研究中将在BIM云平台的应用激励机制以及BIM与其他技术集合等方面进行深一步的探讨和完善,以期为城市轨道交通建设质量安全管理提供参考建议,促进工程建设的发展,保障城市轨道交通建设的安全。
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关键词:城市轨道;交通; 土建;工程
中图分类号:U213文献标识码: A
一、工程风险管理概述
风险管理是指项目管理人员通过风险识别、风险评价、风险对策及通过多种管理方法、技术和手段对项目活动涉及的风险实行有效的控制,采取主动,创造条件,尽量把风险减小到最低水平,以最少的成本保证安全、可靠的实现项目的总目标。风险管理直接影响企业的经济效益。做好风险管理工作,可避免许多不必要的损失,从而降低成本,增加企业利润。通过风险转移,可将潜在的重大损失转移给他人,例如保险公司等。通过对风险进行恰当的分析,做出正确的预测,可采取断然措施以获取意外收益。建设工程风险管理是对项目可能出现的风险进行主动控制和管理,其目标是实现投资、工期、质量和安全控制。现代工程风险管理理论认为,任何工程项目都有风险,工程风险管理是决定工程项目能否成功的关键因素,是提高对造价、工期控制精度和质量控制水平的主动措施,也是建设市场运行机制发挥作用的重要保证。随着经济发展和科技的进步,工程风险程度愈来愈大,工程风险管理作为工程项目管理的关键因素而受到越来越广泛的重视。
二、城市轨道交通土建工程的特点
城市轨道交通工程是一项巨大的市政工程,其土建工程施工与一般的工业生产过程相比,也有许多不同之处,这些不同之处主要是由于城市轨道交通构筑物的特殊性所决定的。城市轨道交通土建工程具有许多特点,其中对施工过程具有较大影响的主要有:产品的体形庞大、复杂多变、整体难分、不能移动。这些特点又使得城市轨道交通土建工程产品的生产(即施工过程)具有与一般工业生产不同的特点,其中最主要的就是:生产的流动性、生产的单件性、生产周期长、地下和露天作业多、地理位置特殊、质量与安全方面的要求高以及与地质环境关系密切等。
(一)生产的流动性
生产的流动性是由于土建产品固着于地上不能移动和整体难分所造成的。它表现在两个方面:一是施工单位(包括施工人员和机具设备等)随着建筑物或构筑物坐落位置的变化而整个地转移生产地点;二足在一个产品的生产过程中施工人员和机具等要随着施工部位的改变而沿着施工对象上左右流动,不断地转移操作场所。因此,在生产中,备生产要素的空闲位置和相互问的空间配合关系就经常处于变化的过程之中。空间的变化也就意味着施工条件的变化,必然要影响到其他方面的关系和组织与管理工作。机械设备等生产资料为适应流动性的需要,其中的大多数就不能不是作。机械设备等生产资料为适应流动性的需要,其中的大多数就不能不是比较小型的,其选择与使用也不能不受到旋工场地和条件变化的影响。施工所需要的房屋和水电动力等设旖大多数也需要在现场临时建造、使用,完工以后又要拆卸或拆除。施工所需要的材料物资,有些(如水泥、钢筋、砂、石等)要根据就地取材的原则来选用,其规格、品种等都将因地而异,有些还需要白行组织生产。场内外的运输随当地环境和原有交通条件的变化也需要重新组织。运输方式、运输距离等都将会有所不同。现场的平面布置、各个生产要素的空间关系,也因施工条件的变化面需要重新安排。因空问变化而造成的自然条件(气候、地质等)之不同,对各生产要素结合的方式(施工方法)和时间关系(施工进度)将产生较大的影响,不能不加以慎重考虑。人机的流动、操作条件和工作面的不断变化,无疑会影响劳动的效率,甚至劳动的组织。此外,生产的流动性又是与施工的顺序性紧密地联系在一起的。考虑到产品整体性的要求,建筑产品生产过程中,其“零部件”(各分部、分项工程)的生产常常是与装配工作结合进行的,一经建造即成一体则再也不可能随便再行拆装。所以,施工必须按严格的顺序进行,人机的流动也必须按照相应的顺序进行。生产的流动性对于施工的组织与管理工作有着重大的影响。
(二)生产的单件性
生产的单件性与土建产品固着于地上不能移动和其复杂多变、各不相同的特点有关。因为各个建筑物和构筑物的用途都不同,各有其特殊的功能要求:因为各个建筑物和构筑物坐落位置也都不同,致使其所处的自然条件与技术经济条件(如地形、地质、水文、气候、资源、交通等)各有差异。所以,每个工程的结构、构造、造型、布局、材料等几乎不可能完全一样。工业建筑与民用建筑固然不同,即使同为工业建筑或民用建筑、重型厂房或轻型二房、公用建筑或居民住房,也是大有差异,甚至按同一标准设计建造的、看起来完全一样的建筑物,其基础就可能并不完全一样,更不用说房屋与桥梁、隧道、地下车站的差别了。因此,每个工程的施工组织都必须单独设计,并订出相应方案与计划。
(三)地下和露天作业多
地下作业多是城市轨道交通土建工程区别于普通民用建筑工程的特点。大多数地铁车站和区间位于城市地下十几米甚至数十米,环境特殊,给旌工带来很多不便;随着社会的发展,有越来越多的地面和高架城市轨道交通工程投入建设,这些工程除了露天生产以外,不可能有别的方法,即使随着工业化水平的提高,构件逐步转入专门的工厂生产,也不可能从根本上改变这种状况,这就不可避免地使得施工过程容易受到自然气候条件的影响。在不利施工的冬季和雨季,还要采取特殊的旌工方法与技术措施,要求增加某些新的生产要素(如测温工、供热设备和防冻、防雨物资等),工人的劳动效率可能也会有所降低,保证质量和安全的问题特别突出。由于这一切,也就不能不进一步影响施工进度的安排和工期。在建筑施工中存在着大量的地下和水下作业也是常有的,再加上立体交叉的多层作业,因此保证工人的安全生产在城市轨道交通土建工程施工中就成了一个突出的问题,在施工组织与管理工作中处于特殊的地位。
(四)地理位置特殊
大部分城市轨道交通工程处于大城市市区,周边环境特殊,区间和车站经常在大型建筑物基础中通过或与他们靠近,施工过程中小小的失误,可能造成大的灾难,所以施工难度有时特别大。
(五)质量与安全方面的要求高
城市轨道交通是公益性事业,与城市全体居民的生活息息相关,所以在设计寿命周期内的质量和安全方面较一般建设工程有更高的要求。从而给土建工程施工以更大的压力和要求。
三、管理流程及实施
工程承保前期,首先,施工企业向保险公司提交保险请求、设计图纸和施工方案等工程资料,然后,保险公司工程技术人员根据施工企业提交的资料和工程现场考察结论对投保项目进行风险评估,得到项目的总风险度和所有旆工项目中安全风险较大的薄弱环节(即典型风险),根据项目总风险度,保险公司决定是否投保和厘定保费。在施工企业和保险公司双方认可的条件下进行签单承保,同时保险公司组织专家对所有的典型风险进行逐个分析,找出防范控制措旌,向施工企业递交风险分析和防范措施报告,根据报告保险公司可以把对施工企业安全风险管理方面的要求写进保险合同。工程承保期间,保险公司要定期到施工现场检查保险合同的执行情况和查找新的风险因素,对不符合安全风险管理要求的施工方法和环节,及时向施工企业提出建议和督促整改。由于土建工程的不确定性,施工企业应当及时向保险公司通报工程变更和施工方案的变化情况,保险公司应当随时就新的情况进行风险评估,向施工企业反馈风险评估报告和风险控制的措施建议。
参考文献
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