公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)研究

摘要 隨著我國(guó)公路隧道工程建設(shè)規(guī)模不斷加大，施工質(zhì)量管理難度也不斷加大。通過分析隧道工程實(shí)踐中的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，將公路隧道預(yù)防和處治結(jié)合，建立以風(fēng)險(xiǎn)理念為核心的養(yǎng)護(hù)模型，可以有效降低隧道襯砌結(jié)構(gòu)性能，減少由此帶來的施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提高養(yǎng)護(hù)措施的有效性，并運(yùn)用模型對(duì)具體工程進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用分析，檢驗(yàn)其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞 公路項(xiàng)目管理；隧道養(yǎng)護(hù)；風(fēng)險(xiǎn)理念；預(yù)防性養(yǎng)護(hù)

中圖分類號(hào) U418 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）05-0102-03

0 引言

公路隧道結(jié)構(gòu)檢查與養(yǎng)護(hù)可有效提高養(yǎng)護(hù)措施的合理性和有效性，確保公路隧道結(jié)構(gòu)失效的可能性及負(fù)面影響降至最小。公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是指運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ谶m當(dāng)?shù)臅r(shí)間、適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)實(shí)施養(yǎng)護(hù)作業(yè)，以改善隧道結(jié)構(gòu)狀況，提高其使用性能。該文針對(duì)公路隧道的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，將風(fēng)險(xiǎn)理念與預(yù)防性養(yǎng)護(hù)有機(jī)結(jié)合，以有效降低隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害對(duì)隧道性能和行車安全造成的負(fù)面影響，建立更加科學(xué)合理的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理模型。

1 隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理理論

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)起源于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，其主要作用在于隧道結(jié)構(gòu)尚未產(chǎn)生或者新產(chǎn)生質(zhì)量病害時(shí)，通過適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)方法來避免和抑制病害的進(jìn)一步發(fā)展，改善隧道結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，延長(zhǎng)其使用年限。但很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是廉價(jià)、簡(jiǎn)單和落后的方法，導(dǎo)致預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的發(fā)展受限，為了推動(dòng)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的普及應(yīng)用，需要對(duì)其進(jìn)行持續(xù)深入研究。

1.1 公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵

公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵在于科學(xué)預(yù)測(cè)及早期檢測(cè)，及時(shí)采取措施，避免病害的進(jìn)一步惡化。由于國(guó)內(nèi)的公路隧道數(shù)目眾多，養(yǎng)護(hù)任務(wù)繁重，同時(shí)對(duì)人員和設(shè)備的要求也很高，常規(guī)的養(yǎng)護(hù)方法不僅耗時(shí)耗力，且實(shí)際應(yīng)用效果不好，對(duì)公路隧道的養(yǎng)護(hù)措施造成不利影響，因此必須加強(qiáng)隧道工程資料的收集與處理，根據(jù)隧道工程自身特性提前預(yù)測(cè)易出現(xiàn)病害的部位，同時(shí)通過對(duì)已出現(xiàn)的隧道結(jié)構(gòu)病害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，預(yù)判其發(fā)展趨勢(shì)，制定針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)措施，以延長(zhǎng)隧道結(jié)構(gòu)的使用年限[1]。

1.2 公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)

一是應(yīng)對(duì)隧道進(jìn)行病害監(jiān)控和定期綜合評(píng)價(jià)。定期檢測(cè)隧道結(jié)構(gòu)的安全性，及時(shí)更新各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為養(yǎng)護(hù)工作的開展提供可靠依據(jù)。二是運(yùn)用合理方法建立公路隧道結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)工作管理信息系統(tǒng)，全面剖析隧道病害的演變過程，并了解日常養(yǎng)護(hù)過程中需要注意的問題。三是積極運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以提高隧道養(yǎng)護(hù)工作效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)控，提高養(yǎng)護(hù)管理信息化水平。

1.3 建立科學(xué)完善的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)的必要性

由于國(guó)內(nèi)公路隧道工程數(shù)量及規(guī)模的持續(xù)增長(zhǎng)，公路隧道養(yǎng)護(hù)工作任務(wù)日益繁重，對(duì)養(yǎng)護(hù)工作的要求越來越高。為使隧道養(yǎng)護(hù)管理工作標(biāo)準(zhǔn)化、智能化和規(guī)范化，必須建立科學(xué)完善的養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)、精確地監(jiān)測(cè)隧道結(jié)構(gòu)病害，對(duì)病害進(jìn)行科學(xué)評(píng)估，以便制定更加合理的養(yǎng)護(hù)方案。通過分析隧道預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作中應(yīng)重視的問題，探討其原因和解決方法，有助于公路隧道養(yǎng)護(hù)人員高效開展預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作。公路隧道養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)具有隧道信息數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)分析與處理功能，其工作原理在采集養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)后，運(yùn)用系統(tǒng)分析功能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，成功而得出合理的隧道養(yǎng)護(hù)方案[2]。

2 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)主要目標(biāo)是減少因隧道結(jié)構(gòu)、設(shè)施受損而造成的安全風(fēng)險(xiǎn)，以風(fēng)險(xiǎn)理念為基礎(chǔ)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)包含風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與養(yǎng)護(hù)方案兩大部分，主要通過加大對(duì)風(fēng)險(xiǎn)部位的檢測(cè)，加強(qiáng)隧道構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)，在結(jié)構(gòu)受損前采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)措施將安全風(fēng)險(xiǎn)降至最小[3]。圖1為以風(fēng)險(xiǎn)理念為基礎(chǔ)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方法。

3 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)模型

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)包含5個(gè)關(guān)鍵要素的風(fēng)險(xiǎn)控制流程（RMP），如圖2所示，是一種量化的風(fēng)險(xiǎn)控制方式。在RMP系統(tǒng)中融合養(yǎng)護(hù)技術(shù)建立以風(fēng)險(xiǎn)為基礎(chǔ)的養(yǎng)護(hù)管理模型，可以有效地解決其他養(yǎng)護(hù)模式存在的問題，同時(shí)考慮各種風(fēng)險(xiǎn)因素的影響，針對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)制定相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案。該文在RMP的基礎(chǔ)上提出了一種以風(fēng)險(xiǎn)理念為核心的養(yǎng)護(hù)管理模型（RBMMM），突出風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)于養(yǎng)護(hù)工作的重要性，以降低威脅車輛行駛安全性的風(fēng)險(xiǎn)為主要目的制定養(yǎng)護(hù)方案，以提高養(yǎng)護(hù)效率。通過綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性，為養(yǎng)護(hù)工作開展提供新思路[4]。

如圖3所示，基于風(fēng)險(xiǎn)管理過程（RMP）框架建立養(yǎng)護(hù)管理模型（RBMMM），運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)控制的基本理論及方法，根據(jù)我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)現(xiàn)狀，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)理念及預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，以降低隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害對(duì)隧道使用性能及行車安全的不利影響。

（1）預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的目標(biāo)。在各種內(nèi)外環(huán)境條件的綜合作用下，決策層根據(jù)用戶需求制定針對(duì)性的有效養(yǎng)護(hù)作業(yè)條件。提出預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理模式，旨在有效地避免或減少隧道襯砌病害的發(fā)生，防止已發(fā)生的病害對(duì)隧道結(jié)構(gòu)及行車安全產(chǎn)生不利影響。

（2）分解結(jié)構(gòu)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素，將襯砌結(jié)構(gòu)劃分成若干相互分離的區(qū)域。

（3）識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)。識(shí)別和分析各類風(fēng)險(xiǎn)因素。

（4）風(fēng)險(xiǎn)度量。對(duì)可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重性進(jìn)行評(píng)估。

（5）風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)。對(duì)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的可能性進(jìn)行評(píng)估。

（6）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。識(shí)別出的風(fēng)險(xiǎn)按養(yǎng)護(hù)管理的目標(biāo)劃分，即確定風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的避險(xiǎn)方案。

（7）實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估期制定的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)。

（8）監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)。執(zhí)行避險(xiǎn)方案，跟蹤監(jiān)測(cè)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)際效果。

4 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)流程

4.1 養(yǎng)護(hù)管理目標(biāo)

公路隧道養(yǎng)護(hù)管理工作，受到多種因素影響，其中內(nèi)部因素主要包括國(guó)家政策因素以及業(yè)主因素。政府關(guān)注隧道襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)管理工作相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的制定。業(yè)主關(guān)注隧道襯砌結(jié)構(gòu)的使用性能和養(yǎng)護(hù)成本。針對(duì)該隧道襯砌的具體狀況，可確定養(yǎng)護(hù)管理工作的目標(biāo)，即盡量減少隧道襯砌病害對(duì)行車安全和隧道使用性能造成的不利影響[5]。

4.2 結(jié)構(gòu)分解及風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

評(píng)估隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害風(fēng)險(xiǎn)前，需要先了解襯砌結(jié)構(gòu)病害與隧道結(jié)構(gòu)使用性能及行車安全性的關(guān)系，然后合理拆分隧道襯砌結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行病害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。運(yùn)用已有的襯砌結(jié)構(gòu)失效模型和影響因素，準(zhǔn)確識(shí)別襯砌結(jié)構(gòu)病害風(fēng)險(xiǎn)[6]。

4.3 風(fēng)險(xiǎn)度量

隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害風(fēng)險(xiǎn)度量可分為四個(gè)等級(jí)，具體風(fēng)險(xiǎn)因素危害等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

全面分析隧道襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害風(fēng)險(xiǎn)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)使用性能、行車安全的影響，得到相應(yīng)的襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害嚴(yán)重程度CSL，具體見表2。

4.4 風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

運(yùn)用適當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率估算法預(yù)估各種風(fēng)險(xiǎn)的出現(xiàn)概率。基于前文所述的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理模型RBPMMM劃分隧道襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)，具體見表3。

基于該公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害調(diào)研結(jié)果，全面分析襯砌結(jié)構(gòu)的病害現(xiàn)狀，得出各種風(fēng)險(xiǎn)的概率水平RPL，具體見表4。

4.5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的關(guān)鍵步驟是明確風(fēng)險(xiǎn)值REV。運(yùn)用公式（1）求得各風(fēng)險(xiǎn)因素的REV值，具體結(jié)果如表5所示。

REV=CSL·RPL （1）

為簡(jiǎn)化計(jì)算分析步驟，可將REV分成4個(gè)等級(jí)，四個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)REV值四個(gè)區(qū)間。參考文獻(xiàn)將風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則分為4個(gè)等級(jí)，不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)應(yīng)采取相應(yīng)等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)及風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則見表6。

根據(jù)表6可以看出，該公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量病害對(duì)隧道使用性能和行車安全的影響處于可接受或不可接受等級(jí)[7]。

4.6 預(yù)防性養(yǎng)護(hù)執(zhí)行

養(yǎng)護(hù)措施的執(zhí)行是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理的最終體現(xiàn)。基于上述風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則，可制定相應(yīng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理措施。具體如表7所示。

4.7 風(fēng)險(xiǎn)控制與監(jiān)測(cè)

完成預(yù)防性養(yǎng)護(hù)作業(yè)后應(yīng)對(duì)其實(shí)際效果進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，便于養(yǎng)護(hù)管理人員及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)方案。

5 結(jié)論

綜上所述，結(jié)合建立的公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)管理模型，在實(shí)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)期間，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)等級(jí)，對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分級(jí)管理，可以在時(shí)間和經(jīng)費(fèi)不變的情況下提高隧道襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)效率。進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)后，需對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)因素的養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)優(yōu)化預(yù)防性養(yǎng)護(hù)方案，從而達(dá)到對(duì)隧道進(jìn)行動(dòng)態(tài)養(yǎng)護(hù)管理的目的。

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