公路隧道項目基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護管理分析

蒙禹海

（貴州路橋集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

基于風(fēng)險理念的基礎(chǔ)設(shè)施檢測維護方法，可協(xié)助管理機構(gòu)科學(xué)合理地制定養(yǎng)護和投資方案，最大限度地降低基礎(chǔ)設(shè)施故障產(chǎn)生的概率和造成的不利影響。道路預(yù)防性養(yǎng)護是通過科學(xué)手段，在特定時間段對特定路段實施的養(yǎng)護，能提升道路使用性能[1-2]。該文將風(fēng)險理念和預(yù)防性養(yǎng)護融合，以降低隧道襯砌病害對隧道結(jié)構(gòu)及交通安全造成的不利影響，使隧道養(yǎng)護更加經(jīng)濟、更加高效，建立了基于風(fēng)險理念的公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護管理系統(tǒng)。

1 基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護方法

基于風(fēng)險理念的養(yǎng)護方法是為減少因基礎(chǔ)設(shè)施受損而造成的風(fēng)險，具體涉及風(fēng)險評估及養(yǎng)護計劃兩部分。強化基礎(chǔ)設(shè)施維護管理，針對風(fēng)險性較大設(shè)施應(yīng)加大維護力度。預(yù)防性養(yǎng)護是在構(gòu)件各項性能完備的狀況下，在恰當時間內(nèi)，通過科學(xué)方式主動實施的養(yǎng)護手段。

（1）公路工程預(yù)防性養(yǎng)護最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是確定預(yù)防養(yǎng)護的時間。何時對公路實施預(yù)防性養(yǎng)護，直接決定養(yǎng)護的科學(xué)性、高效性和經(jīng)濟性。若預(yù)防性養(yǎng)護開展較早，不但達不到理想的養(yǎng)護效果，還會引起更多質(zhì)量病害，且經(jīng)濟效益低下；若預(yù)防性養(yǎng)護實施較晚，便會錯過養(yǎng)護最佳時機，大大降低養(yǎng)護效果。因此，預(yù)防性養(yǎng)護必須在最佳時間段實施，合理確定預(yù)防養(yǎng)護時機，對養(yǎng)護管理的經(jīng)濟性、高效性具有十分重要的作用[3]。

（2）選擇預(yù)防性養(yǎng)護時機。該環(huán)節(jié)對提升路面質(zhì)量，降低維護成本具有重要作用，時機選擇應(yīng)遵循以下原則：1）相關(guān)預(yù)防性養(yǎng)護措施應(yīng)在路面結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生破壞前實施。此處強調(diào)的路面結(jié)構(gòu)破壞是由于自身承載性能不足導(dǎo)致無法承受外部荷載的情形。預(yù)防性養(yǎng)護主要針對的是路面表層病害，不能增強路面結(jié)構(gòu)強度，因此應(yīng)在路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破損前實施；2）預(yù)防性養(yǎng)護措施時機的選擇應(yīng)符合經(jīng)濟性、有效性原則?？茖W(xué)合理地選擇預(yù)防性養(yǎng)護時機可最大程度節(jié)約成本，提升工程質(zhì)量，實現(xiàn)價值最大化。

（3）預(yù)防性養(yǎng)護時機確定方法：1）因預(yù)防性養(yǎng)護主要作用于道路結(jié)構(gòu)各方面性能比較優(yōu)越的階段，增加了確定預(yù)防性養(yǎng)護最佳時機的難度?，F(xiàn)階段，針對預(yù)防性養(yǎng)護時機的確定研究還不完善，普遍采用的是路面維修養(yǎng)護方式；2）生命周期評估法能體現(xiàn)養(yǎng)護的經(jīng)濟性和有效性；3）生命周期評估法基于實際運算得出最佳投資方案，并實現(xiàn)路面結(jié)構(gòu)性能最優(yōu)化。該方法不僅實現(xiàn)了預(yù)養(yǎng)護的有效性，而且將成本費用控制在最佳水平。路面生命周期成本組成能夠結(jié)合具體路段實施計算。實施生命周期費用分析是現(xiàn)階段確定預(yù)防性養(yǎng)護時機的最有效方法。

（4）實現(xiàn)風(fēng)險理念與預(yù)防性養(yǎng)護的有機融合，構(gòu)建如圖1 所示基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護方法。

圖1 基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護方法

2 基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護體系

風(fēng)險管理主要涉及風(fēng)險的識別、度量、評估、控制與監(jiān)測、風(fēng)險估計五個具體要素，基本框架形式如圖2所示，這種風(fēng)險管理方式具有定量化特征。在RMP 中導(dǎo)入養(yǎng)護概念，建立基于風(fēng)險理念的養(yǎng)護管理模型，這種模型能彌補其他養(yǎng)護模型存在的不足，對風(fēng)險造成的后果實施預(yù)控，并能結(jié)合識別到的相關(guān)風(fēng)險情況制定合理的養(yǎng)護措施。

圖2 風(fēng)險管理過程（RMP）的基本框架

結(jié)合RMP 基本框架建立基于風(fēng)險理念的養(yǎng)護管理模型（RBMMM），并將風(fēng)險理念貫穿至整個養(yǎng)護過程，降低對交通安全造成的不利影響，使養(yǎng)護更加合理化、高效化。這種模型建立時綜合考慮風(fēng)險事故產(chǎn)生的概率和導(dǎo)致不良后果的等級，基于風(fēng)險視角，對養(yǎng)護管理實施更高技術(shù)的分析，具有較強的可行性和合理性[4]。

建立基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護管理模型（RBPMMM）。該模型涉及以下幾個方面[5]:

（1）養(yǎng)護管理目標。根據(jù)內(nèi)、外部環(huán)境的共同影響，決策者結(jié)合隧道使用的實際需求，確定隧道應(yīng)具備的適用養(yǎng)護狀態(tài)。

（2）結(jié)構(gòu)分解。根據(jù)不同風(fēng)險因素產(chǎn)生的實際狀況，對隧道襯砌結(jié)構(gòu)實施分解。

（3）風(fēng)險辨識。辨別并說明存在的風(fēng)險因素。

（4）風(fēng)險度量。對風(fēng)險可能導(dǎo)致后果的嚴重程度實施分析。

（5）風(fēng)險估計。估計風(fēng)險出現(xiàn)概率。

（6）風(fēng)險評價。結(jié)合養(yǎng)護管理目標對識別到的風(fēng)險實施等級劃分，并根據(jù)風(fēng)險等級大小制定針對性的風(fēng)險防控措施。

（7）預(yù)防性養(yǎng)護執(zhí)行。根據(jù)風(fēng)險評價環(huán)節(jié)制定的風(fēng)險防控措施實施預(yù)防性養(yǎng)護。

（8）風(fēng)險控制與監(jiān)測。采取風(fēng)險防控措施，并對預(yù)防性養(yǎng)護實施實時監(jiān)測。

3 基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護流程

結(jié)合某高速公路某運營隧道襯砌病害的實例，通過上述基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護管理模型對隧道工程實施養(yǎng)護管理，對模型的可行性及實施效果進行驗證。

3.1 養(yǎng)護管理目標

隧道工程養(yǎng)護管理目標是由內(nèi)、外界因素共同決定的，內(nèi)部因素主要由政府及業(yè)主需要決定。政府重視相關(guān)政策、規(guī)范、法律條文的更新及調(diào)整，業(yè)主則關(guān)注隧道使用性能、安全性能及經(jīng)濟效益。

結(jié)合隧道襯砌結(jié)構(gòu)具體現(xiàn)狀，并根據(jù)政府及業(yè)主方面的養(yǎng)護要求，其養(yǎng)護管理目標為降低隧道襯砌病害對結(jié)構(gòu)性能及交通安全造成的風(fēng)險。

3.2 結(jié)構(gòu)分解及風(fēng)險辨識

風(fēng)險分析及評估前，應(yīng)先對襯砌病害可能造成結(jié)構(gòu)及行車安全隱患實施綜合分析，然后對隧道結(jié)構(gòu)實施分解，并對其實施風(fēng)險識別。

通過文獻中提及的失效模式及影響分析法對隧道襯砌病害實施風(fēng)險辨識。

3.3 風(fēng)險度量

公路隧道工程襯砌風(fēng)險等級可劃分為4 級，具體判定標準如表1 所示。

表1 風(fēng)險因素危害等級判定標準

對可能影響隧道結(jié)構(gòu)性能及行車安全的所有風(fēng)險因素進行全面分析，獲得所有評估區(qū)域的病害后果水平CSL（見表2）。

表2 隧道病害后果水平（CSL）

3.4 風(fēng)險估計

應(yīng)用風(fēng)險概率估算法對識別出的風(fēng)險因素可能出現(xiàn)的概率進行估計。RBPMMM 模型對隧道病害產(chǎn)生的風(fēng)險概率實施準確分類，具體包括頻繁出現(xiàn)、可能出現(xiàn)、偶爾出現(xiàn)、很少出現(xiàn)以及不可能出現(xiàn)5個等級，具體分類情況如表3 所示。

表3 風(fēng)險概率分類

通過隧道病害研究結(jié)論，并結(jié)合評估區(qū)域內(nèi)襯砌病害實際狀況，總結(jié)出所有評估區(qū)段風(fēng)險概率水平RPL，如表4 所示。

表4 隧道病害風(fēng)險概率水平（RPL）

3.5 風(fēng)險評價

風(fēng)險評價目的是獲得風(fēng)險值REV。通過風(fēng)險值可直接看出風(fēng)險因素出現(xiàn)概率及導(dǎo)致后果的嚴重程度，是養(yǎng)護管理決策最直接的依據(jù)。風(fēng)險值REV 可通過式（1）計算得出，其結(jié)果如表5 所示。

表5 風(fēng)險因素對行車安全和隧道結(jié)構(gòu)危害的風(fēng)險值（REV）

為方便研究，對REV 實施科學(xué)劃分，共分成4個水平，各水平依次對應(yīng)REV 數(shù)值上不同區(qū)間。并將風(fēng)險接受準則定為4 級，根據(jù)風(fēng)險等級的不同制定相應(yīng)的風(fēng)險管理及控制方式，如表6 所示。

表6 對隧道襯砌結(jié)構(gòu)和行車安全的風(fēng)險接受準則及危害分級

通過表6 能夠看出，結(jié)合病害對隧道結(jié)構(gòu)及行車安全造成的具體影響，該隧道所有評估區(qū)段均位于可接受和不可接受水平，可接受區(qū)域11個，不可接受區(qū)9個，不存在忽略和拒絕的風(fēng)險因素。

3.6 預(yù)防性養(yǎng)護執(zhí)行

預(yù)防性養(yǎng)護落實和執(zhí)行是隧道病害預(yù)防性養(yǎng)護管理的根本體現(xiàn)。結(jié)合風(fēng)險接受準則制定的預(yù)防性養(yǎng)護管理措施如表7 所示。

表7 基于風(fēng)險理念的預(yù)防性養(yǎng)護管理措施

3.7 風(fēng)險控制與監(jiān)測

預(yù)防性養(yǎng)護完成后，應(yīng)對其養(yǎng)護效果實施周期性檢測，及時收集和反饋監(jiān)測信息，提高預(yù)防性養(yǎng)護管理的科學(xué)性和有效性。若某項風(fēng)險因素養(yǎng)護數(shù)量不足造成風(fēng)險事件發(fā)生，則必須增加養(yǎng)護次數(shù)。

4 結(jié)論

基于風(fēng)險理念的公路隧道預(yù)防性養(yǎng)護管理系統(tǒng)是在全面綜合風(fēng)險理念與預(yù)防性養(yǎng)護的基礎(chǔ)上建立起來的，該系統(tǒng)在落實預(yù)防性養(yǎng)護工作時，嚴格按照風(fēng)險等級對相關(guān)風(fēng)險因素采取不用的處理方式，能縮短養(yǎng)護時間，降低養(yǎng)護成本，提高養(yǎng)護效率。預(yù)防性養(yǎng)護完成后，應(yīng)對所有風(fēng)險因素實施動態(tài)監(jiān)控，及時建立新的預(yù)防性養(yǎng)護措施，以實現(xiàn)隧道的動態(tài)養(yǎng)護管理。