公路橋梁隧道預防性養護技術的應用與發展趨勢分析

摘 要：針對目前公路橋梁、隧道養護中出現的一些問題，對預防養護技術的運用進行了討論，并提出了相應的養護措施。研究成果表明，采取適當的預防性養護措施，能夠對橋梁、隧道等結構物的病害進行防治，從而保證公路工程的安全和穩定。

關鍵詞：公路橋梁；隧道；預防性養護；養護技術

中圖分類號：U415.6" " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " 文章編號：2096-6903（2025）02-0025-03

0 引言

公路橋梁與隧道作為交通運輸網絡中最主要的部分，承受了大量的交通壓力。隨著橋梁與隧道的服役時間增加，其結構將發生開裂、漏水、結構變形等多種損傷，進而影響行車的安全性和使用壽命。傳統的養護方式通常是在損壞后才進行養護，成本昂貴，而且效果不佳。因此，預防性養護技術應運而生，它通過定期檢查和維護，提前發現并處理潛在問題，從而實現成本效益最大化。

1 公路橋梁隧道養護現狀分析

1.1 國內外養護技術發展概況

近年來，公路橋梁與隧道養護技術的發展狀況表明，隨著科學技術的不斷發展，其維護技術正在向數字化、智能化、預防性方向發展。在《公路隧道養護技術規范》《“十四五”公路養護管理發展綱要》等政策的推動下，公路養護工作逐漸走向規范化、專業化，逐漸采用非破壞性測試、健康監測、數據分析等先進科學方法，結合無人機等先進科學技術，對橋梁、隧道進行檢測和養護[1]。

目前在無損檢測技術、橋梁評估、技術改造及養護管理體系等領域已有較為成熟的研究結果，利用聲發射、磁分子探測、遠紅外熱像等先進技術對橋梁進行檢測，并構建了一套完整的養護與管理信息系統，使養護工作更加有效、系統化。養護技術的快速發展正在公路橋梁與隧道的維護向更高效率、更精確、更環保的方向發展。

1.2 養護中存在的問題與挑戰

對公路橋梁、隧道進行養護，是保證道路運輸安全、保證市政工程長期平穩運營的一項重要舉措。目前，我國公路、橋梁、隧道的養護技術都有了長足的進步。隨著橋梁的檢測、評估和加固工作正在逐漸走向數字化、智能化，包括無人機、橋梁健康監測、隧道監測等，并以《公路隧道養護技術規范》《“十四五”公路養護管理發展綱要》為指引，促進我國公路養護管理向專業化、標準化方向發展。

在國外，無損檢測技術、橋梁評估方法、技術改造、管理體制等方面已有較為成熟的研究與應用，利用聲發射、磁分子探測、遠紅外熱像法等先進檢測技術對橋梁進行檢測，還構建了一套完備的橋梁養護管理信息系統，使養護工作更加有效、系統化。

1.3 預防性養護技術的應用現狀

預防性養護技術是指對公路橋梁、隧道進行定期檢查、養護，以防止結構劣化，延長其服役年限的一項重要措施。隨著科技的進步，養護工作更加依靠數字化、智能化的手段，逐漸采用先進的無損檢測技術、健康監測系統以及數據分析等技術，實現對結構的實時監測。

養護戰略逐步由被動應對轉向積極防范，通過定期檢測、養護保養等措施，及時發現和消除隱患。養護材料及施工方法也在不斷地革新，如使用高性能的材料、新的增強方法等[2]。為了最大限度地提高投資效率，保證工程建設的長期穩定性，預防性養護技術正在逐漸成為公路橋梁、隧道養護的主要手段。

2 預防性養護技術的應用類別

2.1 橋梁養護技術的應用

橋梁養護技術在我國已得到了越來越多的應用，比如斜拉橋康監控系統，就是通過在橋面上布設傳感器，實時采集橋梁結構的應力、位移、振動等信息，通過對結構的損傷識別與狀態評價，及時發現和治理結構的隱患。在此基礎上，通過粘貼CFRP、體外預應力等高性能防腐蝕材料及加固方法，提高其承載力及耐久性能。

2.2 隧道養護技術的應用

在一些較長的隧道中，可通過在重要位置設置傳感器，實現對結構位移、裂縫、滲漏等重要參數的實時監控，從而實現對隧道結構安全的有效監控。在山區隧道中，可采用光纖光柵傳感及無線通信技術，可以實時監測隧道襯砌及周圍土體的應力、應變、溫度、濕度等信息。一旦檢測到的數據超過預先設定的臨界值，就會產生警報，養護人員立即對其進行現場巡查，并對其開展必要的養護[3]。采用一套自動清掃裝置定期清理通道，可以確保通道內環境整齊及行車安全，形成新型的快速、高效的養護方法。

3 橋梁與隧道養護方法的實施步驟

3.1 橋梁養護方法的實施步驟

橋梁養護方法的實施步驟通常包括以下5個關鍵環節：①對橋梁進行經常性的檢測與評價，明確其損壞與劣化狀況。②依據勘察結果，編制養護規劃、養護資金預算，明確養護項目的先后順序、輕重緩急。③裂縫修補，對鋼筋銹蝕進行修復，對混凝土進行加固。④進行養護建設，包括局部修補、結構補強、部件替換等。⑤在項目建設中，對項目實施全程的質量監控與安全監管，保證項目的實施達到相關的技術要求。對其進行加固效果評價，并對其進行定期監測，以保證其耐久性，保證其長期穩定運營。

通過以上5個方面的措施，形成了一套完整的橋梁養護保養程序，以達到不斷優化、安全運行的目的。

3.2 隧道養護方法的實施步驟

隧道養護方法的實施步驟通常遵循以下程序：①對隧道進行全面的現狀調研，定期檢測，以確定其是否具有安全與使用功能。②依據檢測結果，提出養護要求，提出養護方案，具體內容包括養護范圍、養護方式、養護時限等。③對裂縫修補、滲漏水治理、襯砌加固等進行了合理的處理。④養護工作包括部分養護、加固襯砌或替換設備。項目實施嚴格的質量監控與安全管理，保證項目達到設計及安全規范。⑤養護結束后，對項目進行驗收，并對其進行評價，以保證達到預期的養護效果。在此基礎上，構建盾構隧道的長效監控與養護機制，對其服役狀態進行動態跟蹤，確保其在服役過程中的持續健康與安全運行。

4 預防性養護技術的經濟性分析

4.1 養護成本的構成與計算

養護成本包括從計劃、施工到事后的監測等整個過程。將其劃分為兩種類型：直接成本和間接成本。

直接成本是與維護工作有直接關系的成本，包括材料、人工、購置或租賃設備以及建造過程中的能源及消耗。由于這些成本是在養護項目的特定運作中直接體現出來的，所以很容易確認和測量。

間接成本是指在工程管理中產生的管理與支持成本，如設計費、監理、質檢、保險、稅費、管理人員報酬等。這樣的成本很難直接追溯到具體的養護計劃，但是對于保證養護工作的平穩進行是非常重要的。

在確定養護成本時，應全面評價各種有關成本。首先，要做好市場調查，對原料、人力等方面的情況有一個清晰的認識。其次，針對養護項目的特殊要求，制定了工程量清單，并對所需要的材料及勞動力進行了測算。最后，對直接、間接成本進行累加，得出養護項目總預算[4] 。還要考慮到資本的時間價值，用折現法計算出資本的當前價值。

在估算成本時，也要做好風險評價工作，并預留一定的風險準備金，以應付可能發生的附加成本。通過準確的成本核算，可以對養護項目進行合理的預算安排，保證養護工作的正常開展，并能有效地控制成本，提高資金的使用效益。

4.2 成本效益分析方法

預防性養護技術的經濟性分析采用成本效益分析方法，主要是為了評估養護措施的長期經濟效益。在此基礎上，通過對預防養護成本（包括初期投資、定期檢測成本、材料人工成本等）的測算。

對養護項目實施后對可能產生的直接與間接效益進行評估，包括：①預防養護成本（包括初期投入、定期檢測成本、材料人工成本等）。②預測養護措施對基礎設施的長期使用壽命、降低后期大修成本、提高安全性與運行效率等直接與間接效益。運用凈現值、內部報酬率或收入-成本比率等經濟學指標，對預防養護項目的經濟性進行評價。

在此基礎上，采用靈敏度分析方法，定量評價各養護方案的成本-收益差異，并考慮材料價格波動、交通流量等不確定因素對養護方案的影響，為相關部門制定相應的養護計劃提供參考。

4.3 經濟性評估案例

在預防養護技術經濟評價方面，如某地橋梁養護單位為防止腐蝕及損壞，定期對主橋進行防腐及結構檢測。在經濟效益分析中，先對涂料、設備租賃、專業監理隊伍等直接成本進行核算，并對其進行經濟評價。在此基礎上，對養護所能產生的效益進行了分析，如降低橋梁損傷所造成的交通中斷損失，延長橋梁大修周期，提高公共安全水平等。通過對成本與效益進行測算，并將資金的時間價值納入其中。評估表明，盡管前期投入很大，但是從長遠來看，預防養護明顯減少了整體養護成本，延長了其使用年限，因此，這種養護方式具有一定的經濟性[5]。

5 養護技術發展趨勢與創新

5.1 新材料與新技術的應用前景

隨著科學技術的不斷發展，養護工藝逐漸向智能化、綠色化、個性化發展。新型材料（如高性能混凝土、纖維增強材料、智能傳感等）的應用，將為橋梁結構的長期安全運行提供新思路。以3D打印、無人機巡檢、大數據分析為代表的新技術，正改變著傳統養護方式，提高了養護效率、準確性和經濟性。

在可持續發展思想的影響下，以生態恢復、可再生能源等為代表的綠色養護技術得到了更多的關注。本項目的研究成果對于提升公路建設的質量與效率、減少對生態環境的負面影響、促進橋梁與隧道養護事業的可持續發展具有重要意義。

5.2 智能化養護技術的發展

智能養護是橋梁與隧道養護工作的重要組成部分?；趥鞲衅?、物聯網、大數據分析及人工智能等前沿科技，智能養護可對橋梁隧道進行實時監測與健康評價，并對可能出現的隱患進行自動識別與預警。該技術的實施不但可以大大提高養護工作的效率與精度，還可以通過預知養護來降低應急養護的需求，從而達到降低養護成本的目的。隨著該技術的日趨成熟及應用領域的不斷拓展，智能養護將是今后橋梁與隧道養護的主要發展方向。

6 養護技術的智能化與信息化發展

6.1 智能養護技術的應用

智能養護技術的運用為橋梁隧道的養護帶來了革命性的變革，利用高精度的傳感器及先進的信息獲取手段，可以對其進行實時監測與分析。本項目擬將人工智能與機器學習相結合，研究智能養護方法，實現對結構隱患的自動識別與預報，并對其進行預防性養護。

智慧養護也可通過最佳的資源配置與養護計劃，來提升養護效率、減低養護成本，并最大限度地減少交通阻塞。本項目的成功實施，將極大地提高公路橋梁工程的安全與可靠度，為公路養護事業的可持續發展提供有力支撐。

6.2 信息化管理系統的構建

以 GIS、數據庫、云計算、手機等為基礎，建立綜合、動態、實時的養護管理信息平臺，是當前現代橋梁隧道養護工作工作的重要內容。該系統可以對海量的結構監測數據、養護歷史記錄以及環境因子進行有效的存儲與分析，以達到準確的計劃、實施和監控。

該系統還具有遠程接入、實時更新等功能，可以有效地提升養護工作的透明度與反應能力，為維護工作的科學決策與效率提供保障。這樣既提高了養護工作的質量與效率，又為實現養護管理的智能化和自動化打下了良好的基礎。

6.3 技術發展趨勢與展望

智慧化、信息化的發展，推動了橋梁與隧道養護工作向更高效、更精細、更可持續的方向發展。隨著大數據、物聯網、人工智能、機器學習等多學科的融合與應用，智能養護管理體系可以實時監控、健康診斷與預測養護，提高養護工作的響應能力與決策水平。該系統的建立，為維護工作的順利進行，提高養護工作的效率。在此基礎上，通過科技的發展與創新，將更多的智能化、信息化與養護管理相結合，使其工作向自動化、智能化、綠色化方向發展，進而為我國橋梁隧道的長期穩定運營和可持續發展提供技術保證。

7 結束語

通過本文的研究，正確認識預防性養護技術在公路橋梁和隧道養護中的重要性。通過實施有效的預防性養護策略，不僅可以降低養護成本，還可以提高設施的安全性和耐久性。未來的養護工作應更加注重技術革新和智能化管理，以適應不斷增長的交通需求和日益復雜的養護環境。加強養護人員的專業培訓，提高養護工作的專業性和效率，也是確保養護工作順利進行的關鍵。

參考文獻

[1] 蔡翔.預防性公路橋梁隧道養護技術的應用與養護方法[J].工程建設（維澤科技），2023，6（12）：10-12.

[2] 樊玉琴.高速公路橋梁隧道預防性養護技術的實踐應用分析[J].運輸經理世界，2022（12）：134-136.

[3] 高志霄.公路橋梁隧道工程施工中灌漿法加固技術的應用研究[J].安防科技，2021（9）：89-90.

[4] 靳航.高速公路橋梁與隧道養護管理現狀與解決措施[J].山西建筑，2018，44（11）：252-253.

[5] 秦士杰.高速公路隧道預防性養護技術應用研究[J.交通世界， 2019（25）：126-127.