公路隧道全壽命周期安全管理分析

吳洪彬

摘 要：公路隧道建設項目作業周期長，投資金額高，容易因人為因素影響工程質量。為保證工程順利開展，需要參與方樹立良好的全壽命周期管理理念。基于此，圍繞公路隧道全壽命周期安全管理方法進行分析，提出公路隧道安全管理措施，以此提高公路隧道的安全性，應對火災等突發事故，加強隧道路段的交通管制，通過信息化技術、數字化技術，推動隧道管理的規范化發展，最大程度降低風險隱患造成的不良影響。

關鍵詞：全壽命周期安全管理；數據庫；公路隧道

中圖分類號：U415.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）06-0072-03

0 引言

當下，社會對公路隧道的路網建設質量提出了更高的要求。公路隧道本身具有一定的特殊性和復雜性，因此急需相關管理部門加強互動協作，提高事故的響應速度，保證數據處理精確性及預測時效性，利用全壽命周期管理思想，將建設環節各參與方和影響因素考慮全面。

1 公路隧道全壽命周期安全管理方法探究

1.1 五大系統

為了最大程度降低隧道施工坍塌現象，避免出現人員傷亡，減少財產損失，需要在施工過程中設置好坍塌事故的應急措施，完善好相關安全管理體系，保證隧道建設的安全性。具體的系統設置主要包括以下5點：①門禁系統。該系統需要配備專職人員實施每日值班，并記錄好人員、材料的進出狀況。②考勤系統。主要用于掌握作業人員、裝置的具體位置，便于現場管理以及安全監控，這樣即便發生安全事故，也能在熟悉洞內狀況的基礎上，第一時間實施救援工作。③逃生系統。主要包括逃生管道以及應急物資，要求管道本身具有極強的剛度以及抗沖擊能力，鋼管直徑要控制在80 cm以上，厚度不低于6 mm，采用高分子聚乙烯材料完成管道安裝，并保證滿足各項安全要求。比如：逃生管道采用鋼絲繩、U型插鞘進行連接，應急物資則應放置在隧道掌子面周邊，箱內物品需要涵蓋生存食品、急救用品以及藥品，這樣當發生隧道事故時也能幫助現場人員及時完成自救與互救，最大程度減少因外界搶救不及時而產生的損失。④視頻監控系統。該系統能夠實現全天不間斷的工程監控，以成像方式獲取現場施工資料，通過安裝高清攝像頭，內置多級訪問視頻系統，獲取施工現場的清晰畫面。⑤通訊系統。主要采用顯示電話機，通過設置報警電話，實現洞內洞外的實時聯絡[1]。

1.2 四個距離

在開展隧道開挖作業過程中，應當充分結合相關施工標準以及專項施工方案的要求，控制好掌子面一次性循環進尺。采用臺階法完成開挖作業，并結合具體的隧道圍巖狀況以及支護鋼架間距，確定臺階的一次性開發進尺量。比如當隧道內存在5級、6級圍巖，則要求開挖進尺低于1榀鋼架間距。而臺階的下斷面一次開挖長度應保證與上斷面一致，不超過1.5 m。同時還要采用雙側壁導坑法，結合圍巖狀況以及支護鋼架間距設計開挖循環進尺，保證下斷面一次開挖長度低于1 m。至于4級圍巖則要保證開挖進尺不超過3 m，注意分幅作業。

隧道內的仰拱與掌子面的間隔需要切實滿足安全布局要求，例如三級圍巖需低于90 m，5級以上圍巖則要高于40 m。此外，隧道的雙洞測距還要滿足以下要求：小徑距隧道的開挖洞要錯開一定的隧道開挖寬度；開挖工作面的間隔距離要控制在4倍隧道跨度左右，兩端做好溝通交流，實施統一指揮，且兩工作面不可同一時間完成起爆處理。至于軟弱破碎圍巖，則要保證開發面間距在3.5倍隧道開挖跨度，在開挖時開展動態測量，保證布局滿足實際要求。

1.3 三項檢測

三項檢測主要包括：①超前地質檢測。它是指在施工開始前進行地質勘察，并在掌握地質勘查結果的基礎上，探究掌子面前方圍巖地質條件，預測隱伏的地質災害問題。超前地質檢測主要采用物探法或地質調查法。②監控量測。其主要目的在于判斷圍巖的狀態以及支護工作狀態，評估隧道的圍巖變化狀況，為后續的支護結構設計提供判別依據，從而更加科學合理完成作業規劃。同時也為后續的作業實施提供有力數據，保證開挖支護參數設計合理，施工工藝具有一定的可行性與可靠性。在進行噴錨襯砌隧道施工過程中，需要注意周邊位移以及地表下沉等，做好相應量測工作，并將相關數據及時反饋至現場，從而指導施工。③有毒有害氣體的檢測。其主要目的在于保護施工人員的生命安全，避免出現人員中毒。在實施隧道貫通前，及時開展有毒有害氣體的檢測，在存在高風險的施工段安裝氣體檢測儀，設定好檢測周期，并對出現的異常數據進行及時處理[2]。

1.4 兩個環節

隧道施工過程中的支護作業以及仰拱施工，是確保隧道圍巖不變形的重要環節。在進行支護施工時，應當以保證圍巖穩定為主要目標，施工過程中充分觀察各支護部位是否存在變形與損壞。如果存在變形與損壞，則要組織作業人員第一時間撤離現場，之后噴射混凝土、鋼筋網片，并保證采用的管棚技術切實滿足公路隧道的技術規范要求。

仰拱施工要控制好施工工序，在下臺階完成。采用的鋼拱架要與上部準確銜接，打造閉合穩定的支護體系，確保結構受力。在仰拱開發過程中要做好一系列的交通管制措施，要求開挖長度的土質圍巖低于3 m，確保支護作業以及仰拱施工能夠充分發揮預防變形、隧道坍塌事故的作用[3]。

1.5 一個執行

隧道施工安全主要目的在于進一步提高隧道的施工安全，堅決遏制重大事故的形成。該規定從資質要求、專項方案編制、現場支護監控、量測作業、人員限制等方面，對隧道施工環節提出了極為詳細的要求，可以作為施工安全管理的“重典”。在施工時各參與方需要嚴格執行各項規定，保證安全管理措施有效落實，做到全覆蓋、真落實[4]。

1.6 全過程安全風險管理

為了進一步提高公路隧道的施工安全，提高管理水平，確保安全隱患的準確排查與解決，需要所有參與方對施工各階段實施風險評估以及風險控制，將安全隱患扼殺在搖籃當中。

在施工開始前，要判斷地質狀況與設計的施工方案是否一致。若不一致，則要進行地質狀況的重新勘察，判斷可能產生的風險危害性。若地質變化本身對隧道施工存在較大的影響，則要進行施工方案的重新制定，確認應對地質變化的技術性措施，降低安全事故的危害。

要打造完善的風險管理體系，積極借鑒國內外先進的風險防控方法，結合隧道工程建設狀況，進行管理體系的適當調整，明確風險誘發因素，從而制定針對性的防范對策。

應不斷規范施工作業流程，保證機械裝置使用效率的最大化，減少能源消耗。如果條件允許，也還可引入VR技術，來培訓人員的危險應對能力，保證施工人員具有極高的職業道德。

2 公路隧道安全管理措施

以往的公路隧道安全管理方法需要耗費大量的時間來完成數據處理，且事故的響應速度較慢，難以切實保證公路的安全暢通。為了解決此類問題，提出以下4點優化隧道安全管理方式的有效對策。

2.1 完善安全設施建設

若想切實提高公路隧道的安全管理質量，便需要做好公路的營運管理，注重隧道的養護。要求管理人員具備良好的安全意識，嚴抓安全生產，保證各項治理措施有效落實，加大安全設施的資金投入力度，保證人力資源的合理分配，技術手段的有效使用。

第一，要設置好隧道的警示標志，利用一系列標牌與警示文字來提醒公路隧道中穿梭車輛駕駛員，幫助其準確獲取前方路況信息，確保行駛安全。同時管理者還要做好標線設置，加強重點路段的安全防控，營造安全通行環境，定期清潔隧道內的反光立柱、瓷磚，提高標志牌的清晰度，保證反光設施能夠起到良好的警示效果。至于隧道內存在的受損設施，則要及時與有關部門聯系安排修繕，使相關標志標牌完好無損。

第二，要做好隧道的信息化建設，加強數據化技術的運用，實現相關設施的升級與改造。現階段許多高速隧道在管理時都搭配了圖像監控系統，能夠實現隧道內360°無死角監控，解決以往因監控盲區導致信息傳遞不佳，影響車輛通行的問題。

第三，施工單位還要做好公路隧道的信息誘導系統布置。此類系統是以計算機、電子技術、網絡通信為基礎，依照出行者的起點向道路使用者提供最優路徑，使其能夠獲得交通信息幫助，從而找到行車最優路徑。其不僅包括警告警示信息以及交通誘導信息，還設置了人性化的友好提示信息，比如謹慎駕駛、注意安全等，能夠更好地幫助駕駛者控制行車速度，改善隧道通行環境，實現車輛的安全駕駛，提高隧道車流量的管控力度，最終實現減少交通事故的目標，縮短因車輛故障等交通事故引發的不必要延誤。

第四，施工單位要做好隧道的維護保養工作，保證機電設備的穩定運行。在日常工作中，隧道管理部門需要制定完善的保養規劃，制定保養周期，加強隧道病害的預防效果，并控制好養護預算成本。設備的維護管理要運用大數據技術實時監控設備的運行狀態以及配件性能，實現設備故障的精準預測，明確配件需求，為主動服務提供技術支撐，降低故障率。利用專家系統綜合分析故障的形成原因，可從根本上消除故障形成因素，保證后續采取的維修措施更具有針對性與實用性[5]。

2.2 明確防火重點

2.2.1 施工單位做好防火演練及總結學習

在隧道發生火災時，管理部門要本著救人為先的救援思想，正確處理救人與滅火之間的關系，盡可能保證兩者的同步實施，第一時間搶救被困人員，疏散群眾，實現火源隔離，避免火勢的大面積蔓延。

以某地區新建的雙洞單線鐵路隧道為例，該隧道因割除的灼熱鋼筋頭掉落在軟式透水盲溝上引發燃燒，最終形成火災事故。在火災發生后，相關人員第一時間撥打火警電話，并迅速配合設置限速標志以及警告標志，規劃警告區、過渡區以及緩沖區，并協助消防人員及時做到分流交通的疏導，避免二次事故的形成。

在火災后，由施工單位組織全體人員開展事故教育活動，以此次事故為契機，加強反思，舉一反三，辨識各項作業潛在的風險隱患，查找主要工序、重要節點的風險，全面分析經常性作業中的不足之處。并成立安全檢查小組，對現場實施地毯式排查，加大基礎工作的整改力度，保障項目的有序運行。

該單位通過強化防火管理，落實各項安全指標，堅持明火作業專人監護制度。要求員工具備一定的自救能力，熟練使用消防器材，掌握豐富的滅火知識，以此將火災隱患扼殺在搖籃之中。為了避免此類狀況，還要對以往采用的應急救援體系進行重新審核，加強各類預案的演練，找出預警機制、應急措施存在的不足之處，加強信息的傳遞效率，保證救援器材的科學分配。并加強人員的專項訓練與培訓，使其具備良好的安全意識，能夠具備極強的應急處理能力，通過完善應急照明系統，保證斜井、井底作業臺等項目都能安全開展。

2.2.2 根據火勢發展明確滅火措施

工作人員需要在查明火勢的發展狀況后，明確起火燃燒的位置以及性質，根據火災狀況制定針對性的滅火措施，并在探明滅火路線后，由撲救人員及時進行撲救工作。

具體方法有：①直接滅火法。其是指當隧道內的火勢相對較小或者火勢處于陰燃狀態，隧道內并無爆炸跡象。此時滅火人員可在做好個人防護的前提下，攜帶滅火器材完成滅火。②轉移處置法。其是指當失事車輛處于隧道深處，難以有效開展滅火救援行動，且存在一定的倒塌傾斜危險。此時可采用機車，將處于燃燒的車輛牽引出洞，并在車輛抵達安全地帶后，開展滅火堵漏措施。③封洞滅火法。其是指當隧道內產生火災后，且內部人員已全部撤離，但難以實施進洞或牽引至洞外完成滅火時，可通過封堵隧道進出口來斷絕空氣，達到滅火的目的。

2.2.3 做好火場排煙工作

要進行火場排煙工作，利用固定排煙設施以及消防隊的排煙設備完成排煙，利用噴霧水槍降低火勢，之后積極搶救人員，通過隧道右側的人行道將中毒、受傷人員輸送至安全地點。

2.3 強化交通管制

結合事故的具體特性，要求責任單位能夠履行好自身職責，各司其職，抵達現場后采取交通管制措施，了解事故性質，避免二次事故的形成。擺放好警示標志，引導車輛安全通行，確保救護工作有條不紊地進行。

2.4 打造隧道管理數據庫

在日常管理時，隧道管理部門需要及時記錄隧道路段發生的各類事件，總結經驗，打造信息管理數據庫，將具有代表性的事件歸類，匯編成易于工作人員理解的操作章程，以此指導工作推進。同時管理部門還要做好隧道區域突發事件的應急演練，結合虛擬現實技術打造虛擬場景，使人員可以產生身臨其境的感受，以此提高人員的事故處理能力。

3 結束語

通過對高速公路全生命周期的質量管理措施開展分析討論，提出完善安全設施、明確防火重點、強化交通管制、打造隧道管理數據庫等公路隧道的安全管理手段，以此降低公路隧道安全事故的形成概率，切實保障相關人員的生命財產安全，實現高速公路的暢通運行，謀取更高的社會效益以及經濟效益。

參考文獻

[1] 甘麗凝，張偉倫，胡珉.資金效益視角下隧道全壽命周期運維優化策略分析[J].公路，2022，67（10）：401-408.

[2] 朱合華，鄧越，沈奕.公路隧道光環境全壽命周期綠色指標應用案例分析[J].中國公路學報，2022，35（1）：13-22.

[3] 傅成兵.公路隧道火災報警系統全壽命周期管理建設[J].中國交通信息化，2020（7）：121-125.

[4] 孫巧燕，趙勇，代明.基于全壽命周期的公路隧道照明系統節能技術應用研究[J].公路，2019，64（8）：338-342.

[5] 馮成奎，王飛，徐文浩.公路隧道全壽命周期綜合評價指標體系研究[J].地下空間與工程學報，2019，14（S1）：378-384.