基于BIM的公路工程施工安全风险源编码规则

2021-06-17李梦晨赵之仲

山东交通学院学报 2021年2期

李梦晨，赵之仲

山东交通学院交通土建工程学院，山东济南 250357

0 引言

随着我国基础设施建设规模的不断扩大，工程安全因为直接影响人身和国家财产安全而受到重视，相应提出“安全第一，预防为主，防治结合”的理念,我国对生产安全的重视程度和管理要求不断提升，2020年上半年全国公路工程安全事故发生率同比去年下降9.4%，呈现稳中向好的趋势。近5 a来，大数据技术和科学管控理念的引入及信息化进程的加速，给安全生产管理创造了巨大的提升空间。建立公路工程施工安全风险源数据库，全面辨识风险源，可以实现安全风险在施工阶段的定性定量评估，从源头治理，最大限度预防安全隐患，降低事故发生率。建筑信息模型(building information modeling，BIM)技术和风险预控理念要求施工风险源和公路工程BIM构件一一对应，及时、快速地识别、统计和分析风险源，为管理者提供科学决策的依据[1-3]。

目前，风险源辨识仍沿用20世纪60年代贝尔的事故树分析法(fault tree analysis，FTA)及20世纪80年代美国安全专家格雷厄姆和金尼提出的LEC(likelihood exposure criticality，事故发生的可能性、人员暴露于危险环境中的频繁程度和事故发生可能造成的后果)评价法等[4-5]，这些方法仅局限于对具体工程风险源进行辨识，在如何统一风险源辨识方法、建立安全风险源编码规则及建立风险源数据库方面尚未统一。

对风险源数据信息进行编码是建立数据库实现风险源辨识标准化和统一化的前提。本文基于BIM的建筑信息编码标准[6]，分析公路工程的施工安全管理特点，改进编码规则，以字母+数字形式建立七段十六位编码结构，对施工安全风险源进行编码，充分发挥BIM技术信息共享性、交换性等优势，全面辨识风险源，建立风险源数据库，以期实现风险源辨识的标准化与信息化。

1 基于BIM的公路工程施工安全风险源编码体系

1.1 基于BIM的公路工程施工安全管理特点

公路工程施工周期长，施工环境复杂，风险源辨识不到位，安全管理存在很大缺陷。安全管控以预防为主，风险源辨识是关键一环，仅凭事后分析、事后补救已不能满足当前施工的需要，信息化技术的出现为提高辨识的时效性奠定了基础，全面提升全员、全过程的参与度。

为全面、及时辨别风险源，顺应公路工程安全管理发展特点，将信息化技术与风险源辨识相结合，以BIM 编码规则为基础，研究风险源编码规则。通过编码标识，克服风险源识别的随机性等问题，迅速确定风险源，快速定位安全隐患，及时反映安全管理重点在时空上的分布状态，高效进行公路工程施工安全管理[7-9]。

1.2 编码体系现状

2007年，美国发布了NBIMS编码标准[10]，随后英国颁布AEC(UK) BIM Standard[11]。参考国际编码标准，我国制定了适合本国国情的编码标准体系。对比国内外编码体系，结果如表1所示。

表1 国内外建筑信息分类与编码体系对比

Omni Class是目前国际上应用较广泛的编码规则。以大学校园功能类为例：假设第一级编号为13, 教育和训练场所为第二级标题的01, 教育和训练场所又分为图书馆、教学楼、实验室等，将其分别编号为01、02、03，则实验室的编号为 13-01-03[15]。这种编码方式逻辑性强，可读性好，但必须按级划分，各级之间不能随机组合，缺乏灵活性。若采用Omni Class对公路工程施工安全风险源进行编码，代码结构冗长呆板，储存及传递的信息量有限，可扩展性及开放性弱。

本文分析公路工程施工的特点，基于BIM编码规则调整风险源编码规则，充分适应风险的多样性和随机性。

1.3 公路工程施工安全风险源编码体系建立

1.3.1 公路工程施工风险源分类

将公路工程作为对象进行分类，按照分部分项工程划分后，以分项工程为分类依据进行具体划分，将其各工序所含过程区域中可能发生的风险源，按照人为、设备、环境及管理等因素分类后，对应可能导致的安全事故，完成公路工程施工安全风险源的辨识[16-19]。以公路工程中的路基土石方工程为例进行风险源辨识，结果如表2所示。

表2 路基土石方工程风险源分类

1.3.2 公路工程施工安全风险源编码规则

目前国内基础设施工程信息编码体系主要覆盖建筑工程和铁路工程等[20]，公路工程尚未涉足。遵循编码唯一性、可扩展性、简短性和稳定性等原则，对公路工程施工安全风险源采用字母+数字的方式编码[21]。

将分项工程作为主体，按照单位工程、分部工程和分项工程各过程区域的逻辑顺序进行代码编制。每10 km路基工程作为单位工程，视为一级编码，逻辑位置固定；其内各分部分项工程，依次视为二级、三级编码。前三级编码间存在包含关系，必须依次编制且顺序固定不变。将各分项工程中的施工工序作为第四级编码，各工序中涉及的过程区域作为第五级编码；将致险因子按照人为、机械、环境及管理等因素各自编码，作为第六级编码[22]；在第六级编码的基础上，按照事故发生频率的高低用数字进行顺序编号，作为第七级编码，第六、七级编码间存在因果关系，第七级编码以第六级编码作为开头，后缀以数字编号，根据第七级编码判断某风险源的造成原因，快速规避安全风险，增加质量可靠度；将风险源可能导致的20种安全事故，依据发生频率的高低，按汉语拼音首字母进行编码，作为第八级编码，只要确定了第七级编码就确定了第八级编码，由此形成七段十六位编码。

第四～八级编码虽有一定的逻辑性，但特征性强，可根据具体施工情况放在编码任意位置，也可与前三级编码自由组合，灵活性强。各级编码均拥有足够的空间，包容性较强，可容纳施工过程中随时出现的各类风险源。若风险源伴随有意外情况发生，此编码的首尾位置均可对意外情况按规则编码，开放性和扩展性较强。

1.3.3 公路工程施工安全风险源编码体系建立

按照第一～八级编码顺序排列原则，对公路工程施工安全风险源进行编码，如表3所示。

表3 公路工程施工安全风险编码体系

以路基工程为例，路基工程是单位工程，其编码作为一级编码，编号为J，每10 km的路基工程为1个单位工程，将路基工程具体位置以下标形式标注为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]，将分部工程按照在标准中出现的顺序，依次编码为 Ja、Jb 等；每3 km作为一个分部工程，将各分部工程根据具体位置以下标形式标注为Ja1、Jb1等,作为第二级编码；路基土石方工程中所含土方路基、填石路基等分项工程，以其所属分部工程开头+分项工程材料特性的首字母形式，依次编码为at、as等，作为第三级编码；将各分项工程中所含清表、分层填筑压实等施工工序，根据所属分项工程材料特性，按照施工顺序依次编码为t01、t02、s01、s02等，作为第四级编码；清表中存在砍伐树木、拆除构造物等过程区域，分层填筑压实中存在土方开挖等过程区域，按其常用施工顺序进行编码，分别编号为1a、1b、2a等，作为第五级编码；致险因子的“人、机、环、管”4因素相互独立，又与风险源密不可分，依次编码为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，将其作为第六级编码；在第六级编码的基础上，将各过程区域中出现的风险源按照发生频率高低排序，以第六级编码+数字编号作为第七级编码，例如人为因素造成的未按规定操作电锯，编码为I01；将风险源可能导致的20种事故类型，依据发生频率的高低按汉语拼音首字母进行编码，作为第八级编码，例如物体打击、车辆伤害等分别编码为W、C，若编码重复，事故发生频率高者采用首字母，另一个按此事故类型全拼中的第2个字母编码，例如车辆伤害和触电首字母都是C，但车辆伤害发生的频率大于触电，则车辆伤害编码为C，触电编码为H。由于人为因素造成的未按规定操作电锯属于砍伐树木过程，此风险源可能造成触电，因此，风险源“路基工程中路基土石方工程的土方路基清表时砍伐树木过程中未按规定操作电锯”编码为J1-Ja1.at.t01.1a.I.I001.E。

七段十六位的编码不一定每级都需要编制，应根据实际施工需求对编码进行分段截取，自由组合。当风险源“路基工程中路基土石方工程的土方路基中清表时砍伐树木过程中未按规定操作电锯”在具体施工时仅需施工工序，可截取编码为t01.1a.I.I001.E；仅需其致险因子，可编码为I.I001；仅需事故类型，可编码为I001.E等形式。按照前三级编码顺序固定，后五级编码随机组合的原则，此风险源还可组合成J1-I.Ja.at.t01.1a.I001.E、I.I001.E.J1-Ja.at.t01.1a等形式。