引言

随着城市化进程的加速，建筑工程规模不断扩大，施工过程的复杂性与不确定性日益增加，施工进度与安全风险管控成为建筑行业面临的关键问题。传统的管控方法存在信息不及时、不准确等弊端，难以满足现代建筑工程的需求。数字孪生技术作为一种新兴的信息技术，能够创建与物理实体完全对应的虚拟模型，实时反映物理实体的状态与行为。将其应用于建筑工程施工进度与安全风险协同管控中，有望实现对施工过程的精细化、智能化管理，提高施工效率，降低安全事故发生的概率，具有重要的理论与现实意义。

一、数字孪生技术概述

1.数字孪生技术的概念

数字孪生技术是一种通过数字化手段创建物理实体的虚拟模型，该模型与物理实体在结构、功能和行为上保持高度一致，并能实时反映物理实体的状态和变化的技术。它借助传感器、物联网等技术获取物理实体的各种数据，将这些数据传输到虚拟模型中进行分析和处理，实现虚拟与现实的交互与融合。在建筑工程领域，数字孪生技术可以构建建筑项目的虚拟模型，模拟施工过程中的各种情况，为施工进度与安全风险管控提供有力支持。

2.数字孪生技术的发展历程

数字孪生技术的概念最早由美国国家航空航天局（NASA）提出，最初应用于航空航天领域，用于航天器的设计、测试和维护。随着信息技术的不断发展，数字孪生技术逐渐应用到其他领域，如制造业、医疗、交通等。在建筑行业，近年来数字孪生技术也开始得到关注和应用。随着建筑信息模型（BIM）技术的发展，为数字孪生技术在建筑工程中的应用提供了基础，使得数字孪生技术能够更好地与建筑工程相结合，实现对施工过程的全面管控。

3.数字孪生技术的特点

数字孪生技术具有实时性、准确性和交互性等特点。实时性体现在它能够通过传感器网络持续采集物理实体的运行数据，并即时同步至虚拟模型，使管理人员动态掌握施工进度与设备状态。准确性方面，依托高精度建模与数据融合算法，虚拟模型与物理实体在几何、行为和逻辑层面高度一致，可精准模拟复杂施工场景，为风险预警和科学决策提供可靠支撑。交互性则允许用户在虚拟环境中进行施工推演、资源调配和应急预案测试，直观评估不同方案的实施效果，提前发现潜在问题，从而优化施工组织设计与安全管理策略，提升工程整体效率与可控性。

二、数字孪生技术在施工进度管控中的应用

1.施工进度的模拟与预测

利用数字孪生技术构建的虚拟施工模型，可以对施工进度进行模拟。通过输入施工计划、资源配置等信息，模拟不同施工阶段的进展情况，预测可能出现的问题和延误。例如，在基础施工阶段，模拟不同地质条件下的施工时间和难度，提前发现可能影响进度的因素。根据实时采集的施工数据，不断更新虚拟模型，动态调整施工进度预测，为施工管理人员提供准确的进度信息，以便及时采取措施保证施工按计划进行。

2.资源优化配置

数字孪生技术可以帮助施工企业实现资源的优化配置。通过虚拟模型模拟不同资源配置方案下的施工进度，分析各种资源的利用效率。例如，在人力方面，模拟不同施工班组的工作安排和协作情况，找出最优的人员配置方案，提高劳动生产率。在材料和设备方面，根据施工进度预测，合理安排材料的采购和设备的进场时间，避免资源的浪费和短缺，确保施工进度不受资源因素的影响。

3.进度偏差的实时监控与调整

在施工过程中，数字孪生技术能够实时监控施工进度与计划进度的偏差。通过部署于现场的传感器、无人机和物联网设备，持续采集人员、机械、材料及工序完成情况等数据，并同步映射至虚拟模型中，实现物理工地与数字模型的动态联动。系统自动比对实际进度与BIM计划，一旦发现滞后或资源冲突，立即触发预警并智能分析原因，如天气影响、工序衔接不当或资源配置不足。管理人员可在数字孪生平台中模拟调整施工顺序、增派人力或优化机械调度等方案，预测各方案对工期和成本的影响，快速决策最优策略并指导现场执行，有效提升项目可控性与管理效率，确保工程按期高质量推进。

三、数字孪生技术在安全风险管控中的应用

1.安全风险的识别与评估

数字孪生技术可以在施工前对潜在的安全风险进行识别和评估。通过构建包含各种安全因素的虚拟模型，模拟施工过程中可能出现的危险情况。例如，分析施工现场的地形地貌、建筑物结构、施工设备等因素，识别可能存在的高处坠落、坍塌、触电等安全风险。利用大数据和机器学习算法对历史安全事故数据进行分析，结合当前施工项目的特点，评估各种安全风险发生的概率和可能造成的后果，为制定安全风险管控措施提供依据。

2.安全预警与应急响应

在施工过程中，数字孪生技术能够实时监测施工现场的安全状况。通过安装在施工现场的各种传感器，如温度传感器、压力传感器、位移传感器等，实时采集施工环境和设备的状态数据。一旦数据超过安全阈值，虚拟模型会立即发出安全预警。系统会根据预设的应急预案，自动生成应急响应方案，指导现场人员采取有效的应急措施，降低安全事故的损失。例如，当监测到脚手架的位移超过安全范围时，系统会立即发出警报，并提供疏散路线和加固措施建议。

3.安全培训与教育

数字孪生技术还可以用于施工人员的安全培训与教育。通过创建沉浸式的虚拟施工环境，让施工人员在虚拟场景中体验各种安全风险和事故情况。例如，模拟高处坠落、火灾等事故场景，让施工人员亲身体验事故的危害和后果，增强他们的安全意识。在虚拟环境中进行安全操作培训，施工人员可以反复练习正确的操作方法，提高他们的安全技能和应急处理能力。这种基于数字孪生技术的安全培训方式，比传统的培训方式更加生动、直观，效果更好。

结语

数字孪生技术在建筑工程施工进度与安全风险协同管控中具有巨大的应用潜力。通过对施工进度的模拟与预测、资源优化配置以及进度偏差的实时监控与调整，数字孪生技术能够提高施工进度管控的效率和准确性。在安全风险管控方面，它可以实现安全风险的识别与评估、安全预警与应急响应以及安全培训与教育，有效降低安全事故的发生概率。然而，数字孪生技术在建筑工程中的应用仍面临一些挑战，如数据采集的准确性和可靠性、虚拟模型与实际施工的一致性等问题。未来，需要进一步加强数字孪生技术与建筑工程的深度融合，完善相关技术标准和规范，提高施工企业对数字孪生技术的应用能力。要不断探索数字孪生技术在建筑工程全生命周期管理中的应用，为建筑行业的可持续发展提供有力支持，推动建筑工程管理向智能化、精细化方向发展。

参考文献：

[1]莫斯钧,康兴宇.数字孪生技术在盾构施工风险评估与安全管理中的应用[J].工程技术研究,2025,10(03):131-133.

[2]汪学榕,李伟,王佳峰.数字孪生技术在建筑施工过程中的进度管控与风险预警研究[J].文学与人生,2022,(35):52-54.