公路隧道預防性養護研究

摘要 隨著我國公路隧道工程建設規模不斷加大，施工質量管理難度也不斷加大。通過分析隧道工程實踐中的預防性養護技術，將公路隧道預防和處治結合，建立以風險理念為核心的養護模型，可以有效降低隧道襯砌結構性能，減少由此帶來的施工安全風險，提高養護措施的有效性，并運用模型對具體工程進行實踐應用分析，檢驗其應用效果。

關鍵詞 公路項目管理；隧道養護；風險理念；預防性養護

中圖分類號 U418 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）05-0102-03

0 引言

公路隧道結構檢查與養護可有效提高養護措施的合理性和有效性，確保公路隧道結構失效的可能性及負面影響降至最小。公路隧道預防性養護是指運用恰當的方法，在適當的時間、適當的地點實施養護作業，以改善隧道結構狀況，提高其使用性能。該文針對公路隧道的預防性養護，將風險理念與預防性養護有機結合，以有效降低隧道襯砌結構病害對隧道性能和行車安全造成的負面影響，建立更加科學合理的預防性養護管理模型。

1 隧道預防性養護管理理論

預防性養護起源于歐美等發達國家，其主要作用在于隧道結構尚未產生或者新產生質量病害時，通過適當的養護方法來避免和抑制病害的進一步發展，改善隧道結構的狀態，延長其使用年限。但很多人錯誤地認為預防性養護是廉價、簡單和落后的方法，導致預防性養護的發展受限，為了推動預防性養護措施的普及應用，需要對其進行持續深入研究。

1.1 公路隧道預防性養護的關鍵

公路隧道預防性養護的關鍵在于科學預測及早期檢測，及時采取措施，避免病害的進一步惡化。由于國內的公路隧道數目眾多，養護任務繁重，同時對人員和設備的要求也很高，常規的養護方法不僅耗時耗力，且實際應用效果不好，對公路隧道的養護措施造成不利影響，因此必須加強隧道工程資料的收集與處理，根據隧道工程自身特性提前預測易出現病害的部位，同時通過對已出現的隧道結構病害風險進行評估，預判其發展趨勢，制定針對性的養護措施，以延長隧道結構的使用年限[1]。

1.2 公路隧道預防性養護注意事項

一是應對隧道進行病害監控和定期綜合評價。定期檢測隧道結構的安全性，及時更新各項監測數據，為養護工作的開展提供可靠依據。二是運用合理方法建立公路隧道結構養護工作管理信息系統，全面剖析隧道病害的演變過程，并了解日常養護過程中需要注意的問題。三是積極運用先進技術進行隧道結構的預防性養護，以提高隧道養護工作效率，實現自動化隧道結構狀態監控，提高養護管理信息化水平。

1.3 建立科學完善的養護管理系統的必要性

由于國內公路隧道工程數量及規模的持續增長，公路隧道養護工作任務日益繁重，對養護工作的要求越來越高。為使隧道養護管理工作標準化、智能化和規范化，必須建立科學完善的養護管理系統，實時、精確地監測隧道結構病害，對病害進行科學評估，以便制定更加合理的養護方案。通過分析隧道預防性養護工作中應重視的問題，探討其原因和解決方法，有助于公路隧道養護人員高效開展預防性養護工作。公路隧道養護管理系統具有隧道信息數據庫和數據分析與處理功能，其工作原理在采集養護管理數據庫中的數據后，運用系統分析功能對數據進行全面分析，成功而得出合理的隧道養護方案[2]。

2 預防性養護方法

預防性養護主要目標是減少因隧道結構、設施受損而造成的安全風險，以風險理念為基礎的預防性養護包含風險評估與養護方案兩大部分，主要通過加大對風險部位的檢測，加強隧道構件的養護，在結構受損前采取適當的養護措施將安全風險降至最小[3]。圖1為以風險理念為基礎的預防性養護方法。

3 預防性養護模型

預防性養護包含5個關鍵要素的風險控制流程（RMP），如圖2所示，是一種量化的風險控制方式。在RMP系統中融合養護技術建立以風險為基礎的養護管理模型，可以有效地解決其他養護模式存在的問題，同時考慮各種風險因素的影響，針對各種風險制定相應的預防性養護方案。該文在RMP的基礎上提出了一種以風險理念為核心的養護管理模型（RBMMM），突出風險控制對于養護工作的重要性，以降低威脅車輛行駛安全性的風險為主要目的制定養護方案，以提高養護效率。通過綜合考慮風險發生的可能性和嚴重性，為養護工作開展提供新思路[4]。

如圖3所示，基于風險管理過程（RMP）框架建立養護管理模型（RBMMM），運用風險控制的基本理論及方法，根據我國公路養護現狀，結合風險理念及預防性養護，以降低隧道襯砌結構病害對隧道使用性能及行車安全的不利影響。

（1）預防性養護的目標。在各種內外環境條件的綜合作用下，決策層根據用戶需求制定針對性的有效養護作業條件。提出預防性養護管理模式，旨在有效地避免或減少隧道襯砌病害的發生，防止已發生的病害對隧道結構及行車安全產生不利影響。

（2）分解結構。根據風險因素，將襯砌結構劃分成若干相互分離的區域。

（3）識別風險。識別和分析各類風險因素。

（4）風險度量。對可能產生的風險的嚴重性進行評估。

（5）風險估計。對出現風險的可能性進行評估。

（6）風險評價。識別出的風險按養護管理的目標劃分，即確定風險標準和相應的避險方案。

（7）實施預防性養護。根據風險評估期制定的預防性養護方案開展養護作業。

（8）監控風險。執行避險方案，跟蹤監測預防性養護措施的實際效果。

4 預防性養護流程

4.1 養護管理目標

公路隧道養護管理工作，受到多種因素影響，其中內部因素主要包括國家政策因素以及業主因素。政府關注隧道襯砌結構養護管理工作相關法規和標準的制定。業主關注隧道襯砌結構的使用性能和養護成本。針對該隧道襯砌的具體狀況，可確定養護管理工作的目標，即盡量減少隧道襯砌病害對行車安全和隧道使用性能造成的不利影響[5]。

4.2 結構分解及風險辨識

評估隧道襯砌結構病害風險前，需要先了解襯砌結構病害與隧道結構使用性能及行車安全性的關系，然后合理拆分隧道襯砌結構，并進行病害風險識別。運用已有的襯砌結構失效模型和影響因素，準確識別襯砌結構病害風險[6]。

4.3 風險度量

隧道襯砌結構病害風險度量可分為四個等級，具體風險因素危害等級標準見表1。

全面分析隧道襯砌結構質量病害風險對隧道結構使用性能、行車安全的影響，得到相應的襯砌結構質量病害嚴重程度CSL，具體見表2。

4.4 風險估計

運用適當的風險發生概率估算法預估各種風險的出現概率。基于前文所述的預防性養護管理模型RBPMMM劃分隧道襯砌結構質量病害風險發生概率等級，具體見表3。

基于該公路隧道襯砌結構質量病害調研結果，全面分析襯砌結構的病害現狀，得出各種風險的概率水平RPL，具體見表4。

4.5 風險評價

風險評價的關鍵步驟是明確風險值REV。運用公式（1）求得各風險因素的REV值，具體結果如表5所示。

REV=CSL·RPL （1）

為簡化計算分析步驟，可將REV分成4個等級，四個等級對應REV值四個區間。參考文獻將風險接受準則分為4個等級，不同風險等級應采取相應等級的風險管控措施。風險分級及風險接受準則見表6。

根據表6可以看出，該公路隧道襯砌結構質量病害對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[7]。

4.6 預防性養護執行

養護措施的執行是預防性養護管理的最終體現。基于上述風險接受準則，可制定相應的預防性養護管理措施。具體如表7所示。

4.7 風險控制與監測

完成預防性養護作業后應對其實際效果進行跟蹤監測，便于養護管理人員及時調整養護方案。

5 結論

綜上所述，結合建立的公路隧道襯砌結構預防性養護管理模型，在實施預防性養護期間，依據風險因素評價等級，對各種風險因素進行分級管理，可以在時間和經費不變的情況下提高隧道襯砌結構養護效率。進行預防性養護后，需對各種風險因素的養護效果進行動態監控，及時優化預防性養護方案，從而達到對隧道進行動態養護管理的目的。

參考文獻

[1]王平讓， 豆海濤. 基于風險理念的公路隧道預防性養護管理研究[J]. 公路與汽運， 2022（01）： 155-158.

[2]許歡. CY公路瀝青路面預防性養護管理策略研究[D]. 貴州：貴州大學， 2022.

[3]王平讓， 豆海濤. 基于風險理念的公路隧道預防性養護管理研究[J]. 公路與汽運， 2022（1）： 155-158.

[4]吳震. 貴陽市環城公路瀝青路面預防性養護決策研究[D]. 成都：西南交通大學， 2020.

[5]崔富達. 基于不完善性預防性養護的公路養護時機的選擇方法研究[D]. 石家莊：石家莊鐵道大學， 2020.

[6]王孝雄. 公路瀝青路面預防性養護決策研究[D]. 大連：大連理工大學， 2020.

[7]宋玉娟. 公路預防性養護管理中的難點及整改策略[J]. 交通世界， 2019（33）： 140-141.