楊培東, 王月佳, 戴義博, 鄒曉芳
(1.招商新智科技有限公司, 北京 100070;2.北京工業(yè)大學(xué)交通工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100124)
截止到2021年末,全國(guó)公路橋梁約96萬(wàn)座、7 000萬(wàn)延米,橋梁數(shù)量的迅速增加為交通出行提供了便利,但同時(shí)也對(duì)橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)防控提出了更高的要求. 橋梁路段作為高風(fēng)險(xiǎn)路段類型之一,其運(yùn)營(yíng)安全[1-4]和結(jié)構(gòu)安全[5-8]之間會(huì)相互作用,進(jìn)而影響橋梁交通正常運(yùn)行,甚至產(chǎn)生更為廣泛的社會(huì)性后果. 因此,亟需從運(yùn)營(yíng)安全與結(jié)構(gòu)安全兩方面出發(fā),開展市場(chǎng)調(diào)研、文獻(xiàn)梳理,面向不同類型橋梁深度辨識(shí)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)要素,進(jìn)而針對(duì)性提出橋梁道路安全風(fēng)險(xiǎn)的靶向管控與治理方案. 為此,需要梳理我國(guó)現(xiàn)有典型高風(fēng)險(xiǎn)橋梁特征,總結(jié)橋梁交通安全風(fēng)險(xiǎn)普遍影響因素并基于特定典型橋梁甄別重要風(fēng)險(xiǎn)源,分析目前橋梁運(yùn)營(yíng)管控過(guò)程存在的問(wèn)題并了解當(dāng)下主流的道路交通安全主動(dòng)防控技術(shù)及其對(duì)橋梁路段的適用性,最終打造典型場(chǎng)景,形成標(biāo)準(zhǔn)化橋梁風(fēng)險(xiǎn)管控解決方案.
在橋梁運(yùn)營(yíng)期間不僅有橋梁本身結(jié)構(gòu)方面風(fēng)險(xiǎn)還有橋梁運(yùn)行方面的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[9-11],橋梁路段的高風(fēng)險(xiǎn)性,特別是在其他風(fēng)險(xiǎn)因素的疊加下,橋梁各方面的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)更加突出. 當(dāng)獨(dú)柱墩橋橋梁與超載二者風(fēng)險(xiǎn)疊加會(huì)導(dǎo)致橋梁傾覆;霧天與車輛未保持安全距離極易引發(fā)交通事故;霧天與車速離散二者風(fēng)險(xiǎn)因素的疊加易造成以追尾碰撞為主的交通事故;橋梁有環(huán)形隧道或是橋隧組合疊加大流量時(shí)極易造成交通擁堵或是交通事故;?;奋囕v與車輛未保持安全車距二者風(fēng)險(xiǎn)因素疊加易發(fā)生交通事故;?;奋囕v與車輛超速二者風(fēng)險(xiǎn)因素疊加易發(fā)生交通事故;疲勞駕駛疊加超速風(fēng)險(xiǎn)因素易發(fā)生交通事故;橋墩防撞設(shè)施不完善疊加船舶撞擊時(shí)會(huì)導(dǎo)致橋墩倒塌.
扎根理論(Grounded Theory)是指在經(jīng)驗(yàn)資料的基礎(chǔ)上建立理論,從實(shí)際觀察入手,從原始資料中歸納出經(jīng)驗(yàn)概括,然后上升到理論[12]. 扎根理論的研究方法源于格拉斯(Glaser)和施特勞斯(Strauss)2人20世紀(jì)60年代在一所醫(yī)院里對(duì)醫(yī)務(wù)人員處理即將去世病人的一項(xiàng)實(shí)地觀察研究. 將該理論介紹到我國(guó)的學(xué)者是徐宗國(guó),按徐宗國(guó)的理解,扎根理論可被界定為“是1種研究的方法,或者說(shuō)是1種質(zhì)的研究風(fēng)格”.
經(jīng)過(guò)當(dāng)今學(xué)者不斷研究,扎根理論的方法論主要有3種,也就是扎根理論的三大流派:Glaser和Strauss的經(jīng)典扎根理論(Original Version)、Strauss和Corbin的程序化扎根理論(Proceduralised Version)、Charmaz的構(gòu)建型扎根理論(The Constructivist’s Approach to Grounded Theory)[13].
1)經(jīng)典扎根理論:Glaser最初提出的原始版本,編碼過(guò)程分為實(shí)質(zhì)性編碼和理論性編碼.
2)程序化扎根理論:程序化扎根理論是現(xiàn)在應(yīng)用最多的1種,編碼過(guò)程分為開放式編碼、主軸式編碼和選擇式編碼.
3)建構(gòu)型扎根理論:強(qiáng)調(diào)研究者對(duì)資料提問(wèn)的能力,并與被研究者互動(dòng),對(duì)其行為意義進(jìn)行解釋.
扎根理論的研究流程如圖1所示.
圖1 扎根理論研究流程
根據(jù)扎根理論操作程序結(jié)合本課題橋梁風(fēng)險(xiǎn)研究得出本課題扎根理論研究流程,如圖2所示.
基于扎根理論流程本著目的明確、邏輯清晰、通俗易懂、便于處理、題量適中的原則,考慮到橋梁類型、動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素、典型風(fēng)險(xiǎn)事件、靶向防控措施等方面設(shè)計(jì)訪談問(wèn)卷. 訪談問(wèn)卷共設(shè)計(jì)出7個(gè)問(wèn)題,在每個(gè)問(wèn)題中都會(huì)給專家一定提示,提示信息與課題前期查閱資料相關(guān)聯(lián),旨在通過(guò)與受訪者的正式交談來(lái)獲取信息,便于對(duì)具體問(wèn)題或經(jīng)驗(yàn)的深入探究. 以下列舉專家訪談問(wèn)卷的主要問(wèn)題:
Q1:在橋梁運(yùn)營(yíng)期間,典型的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)因素(隱患)有哪些?(如纜索銹蝕、混凝土徐變)
Q2:在橋梁運(yùn)營(yíng)期間,典型的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)因素(隱患)有哪些?(如惡劣天氣、車輛超載)
Q3:以上風(fēng)險(xiǎn)因素(隱患)有哪些與橋梁所屬類型(如跨江橋、斜拉橋、鋼筋混凝土橋)密切相關(guān)?
Q4:橋梁在運(yùn)營(yíng)期間可能發(fā)生的典型風(fēng)險(xiǎn)事件有哪些?
Q5:以上橋梁風(fēng)險(xiǎn)事件往往是如何發(fā)生的?(單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素影響還是多種風(fēng)險(xiǎn)因素疊加影響?)
Q6:目前針對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的防控措施有哪些?(防控措施是什么?防控措施針對(duì)的風(fēng)險(xiǎn)源或風(fēng)險(xiǎn)事件是什么?防控措施需要用到什么設(shè)施或設(shè)備?)
Q7:據(jù)您所知,目前針對(duì)橋梁的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及防控是否有已成文的標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)資料可借鑒?如果是,有哪些?
在訪談對(duì)象的選擇過(guò)程中,本研究面向高校學(xué)者、運(yùn)營(yíng)管理人員及工程養(yǎng)護(hù)人員等多元群體,其中4位來(lái)自某橋梁隧道研究中心,2位來(lái)自某公路設(shè)計(jì)院,2位來(lái)自高校,2位來(lái)自某養(yǎng)護(hù)部門,2位來(lái)自市政路橋公司,12位訪談專家畢業(yè)院校有西南交通大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)以及同濟(jì)大學(xué),專家來(lái)自不同畢業(yè)院校不同工作單位,使本課題專家訪談人員多元化,訪談結(jié)果會(huì)更全面.
整理專家訪談問(wèn)卷反饋情況將12位專家對(duì)問(wèn)卷問(wèn)題的回復(fù)進(jìn)行匯總,梳理前5個(gè)有關(guān)橋梁風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題的反饋內(nèi)容,提取每道題答案內(nèi)容的出現(xiàn)頻次.
對(duì)于問(wèn)題1,橋梁運(yùn)營(yíng)期間典型的靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)情況見圖3,由圖3看出專家對(duì)橋梁繩索問(wèn)題的提及次數(shù)最高,疲勞和銹蝕也占較高比例,專家對(duì)于混凝土炭化、混凝土銹脹、橋梁長(zhǎng)大下坡、不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素提及次數(shù)不是很高,但此統(tǒng)計(jì)結(jié)果受專家在訪談過(guò)程中側(cè)重點(diǎn)不同而有所偏移,提及次數(shù)少并不代表此風(fēng)險(xiǎn)因素在實(shí)際橋梁運(yùn)營(yíng)期發(fā)生頻率低.
圖3 針對(duì)問(wèn)題1專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)
對(duì)于問(wèn)題2,橋梁運(yùn)營(yíng)期間典型的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)情況如圖4所示,由圖4看出專家對(duì)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素關(guān)注度最高的是風(fēng)因素,超載和船舶撞擊的關(guān)注度較高,對(duì)于河道挖沙、地下工程穿越也有所提及.
圖4 針對(duì)問(wèn)題2專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)
針對(duì)問(wèn)題3,風(fēng)險(xiǎn)因素與橋梁所屬類型的相關(guān)性專家訪談結(jié)果情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)繪制柱狀圖如圖5所示,可看出對(duì)于跨江、跨海橋主要風(fēng)險(xiǎn)因素為船舶撞擊,對(duì)于斜拉橋、懸索橋主要風(fēng)險(xiǎn)因素有纜索風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)致風(fēng)險(xiǎn),鋼筋腐蝕風(fēng)險(xiǎn)主要是鋼橋風(fēng)險(xiǎn)因素,獨(dú)柱墩橋主要風(fēng)險(xiǎn)因素是橋梁傾覆,預(yù)應(yīng)力類橋梁主要風(fēng)險(xiǎn)因素是預(yù)應(yīng)力的損失. 具體不同類別橋梁相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)如圖5所示.
圖5 針對(duì)問(wèn)題3專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)
針對(duì)問(wèn)題4,橋梁在運(yùn)營(yíng)期間可能發(fā)生的典型風(fēng)險(xiǎn)事件對(duì)專家訪談結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì),專家對(duì)橋梁傾覆和橋梁坍塌的關(guān)注度最高,其次是不均勻沉降、橋面斷裂和涉及爆炸火災(zāi)類的交通事故,對(duì)繩索斷裂、危化品腐蝕、地震損毀以及結(jié)構(gòu)落梁提及次數(shù)較低,但并不代表此類風(fēng)險(xiǎn)事件現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下發(fā)生頻率低,具體統(tǒng)計(jì)柱狀圖如圖6所示.
圖6 針對(duì)問(wèn)題4專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)
針對(duì)問(wèn)題5,橋梁風(fēng)險(xiǎn)事件往往是由單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素影響還是多種風(fēng)險(xiǎn)因素疊加影響發(fā)生的對(duì)專家進(jìn)行訪談,12位專家一致認(rèn)為橋梁風(fēng)險(xiǎn)事故一般為多因素疊加形成的,但也有受單個(gè)因素影響造成橋梁風(fēng)險(xiǎn)事件的情況,具體統(tǒng)計(jì)餅狀圖如圖7所示.
圖7 針對(duì)問(wèn)題5專家訪談結(jié)果統(tǒng)計(jì)
對(duì)于后2個(gè)問(wèn)題有關(guān)橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的防控措施和橋梁運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)及防控可借鑒的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或資料的訪談結(jié)果個(gè)體差異性較大,不適合用表格的方式展現(xiàn),因此對(duì)后2個(gè)問(wèn)題專家訪談反饋情況進(jìn)行描述匯總.
根據(jù)專家普遍反饋情況,可將橋梁防控大體分為運(yùn)營(yíng)管理和風(fēng)險(xiǎn)防控2個(gè)方面.
1)運(yùn)營(yíng)管理
在風(fēng)險(xiǎn)防控管理方面應(yīng)秉承合理設(shè)計(jì)、嚴(yán)格建設(shè)質(zhì)量、科學(xué)運(yùn)營(yíng)管理、及時(shí)養(yǎng)護(hù)維修原則,作為橋梁管養(yǎng)單位要制定風(fēng)險(xiǎn)管理和隱患排查工作制度,編制風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)手冊(cè),為了掌握橋梁的內(nèi)在狀況,必須從建橋做起,橋梁養(yǎng)護(hù)管理部門必須參加到橋梁方案審查和初步設(shè)計(jì)審查工作中. 目的有2個(gè):①為了解設(shè)計(jì)概貌;②堅(jiān)持方案和設(shè)計(jì)中必須考慮到便于養(yǎng)護(hù)的問(wèn)題,管理部門可建立橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)檔案,此檔案屬養(yǎng)護(hù)臺(tái)帳性檔案,按照維護(hù)、小修、大中修分類分別列入檔案,同時(shí)按各類養(yǎng)護(hù)措施反映出養(yǎng)護(hù)技術(shù)特點(diǎn)、投資期、用工數(shù)、作業(yè)年月,依此作為各個(gè)時(shí)間的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析資料之一. 堅(jiān)持有計(jì)劃、有步驟進(jìn)行橋梁承載力測(cè)試,掌握橋梁承載力數(shù)據(jù).
2)風(fēng)險(xiǎn)防控
對(duì)于結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)依靠定期檢測(cè)和日常巡視,在對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制定風(fēng)險(xiǎn)防控措施. 如橋梁運(yùn)行監(jiān)控、橋梁健康檔案管理、落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估. 監(jiān)測(cè)分為外部監(jiān)測(cè)和內(nèi)部監(jiān)測(cè),外部監(jiān)測(cè)主要是應(yīng)用圖像識(shí)別,根據(jù)橋梁監(jiān)測(cè)的圖像信息監(jiān)測(cè)橋梁外部設(shè)施完好程度以及橋面交通運(yùn)行狀況等;內(nèi)部監(jiān)測(cè)主要利用超聲波監(jiān)測(cè)器等儀器對(duì)橋梁內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)測(cè),主要查看橋面內(nèi)部以及箱梁內(nèi)部相關(guān)風(fēng)險(xiǎn).
大型橋梁一般都具有健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)橋梁信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),對(duì)于量大面廣類橋梁不適宜安裝健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)橋梁,要對(duì)橋梁可進(jìn)行定期監(jiān)測(cè),定期做橋梁實(shí)驗(yàn),規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)隱患,以及一些日常監(jiān)測(cè),查看橋梁日常狀態(tài). 對(duì)于突發(fā)偶然風(fēng)險(xiǎn),如車輛撞橋增加提示和防護(hù)設(shè)施,臨近橋梁穿越做好工前檢測(cè)評(píng)估和專項(xiàng)保護(hù)方案,橋下火災(zāi)加強(qiáng)巡視和監(jiān)控,消除火災(zāi)隱患.
防災(zāi)減災(zāi)措施(抗震措施、抗風(fēng)措施、性能提升措施等),每一類措施有其相應(yīng)的防范對(duì)象,如地震落梁事件、地震下橋梁垮塌事件、洪災(zāi)下橋墩沖刷事件、風(fēng)災(zāi)下拉吊索振動(dòng)事件等. 可通過(guò)監(jiān)控設(shè)施、助航標(biāo)志、照明設(shè)施等對(duì)災(zāi)情進(jìn)行提前防范. 氣動(dòng)控制措施,通常安裝在斷面外部,修正斷面,通過(guò)附加裝置如導(dǎo)流板、抑流板,改變橋梁斷面;機(jī)械控制措施,通常安裝在箱梁內(nèi)部,會(huì)用到TMD(調(diào)諧質(zhì)量阻尼器,),一般用于跨徑較小的橋梁,普遍認(rèn)可的 1種機(jī)械控制措施.
對(duì)于防控設(shè)備方面,安裝軟隔離防撞措施水馬,沿著檢修道或者護(hù)欄布設(shè),增設(shè)橋墩防撞緩存裝置、增加防船撞預(yù)警系統(tǒng)、提高橋梁抗傾覆能力等技術(shù)措施,安裝除濕機(jī)用于主纜、箱梁除濕,避免腐蝕對(duì)橋梁的危害,也可用鋅塊來(lái)防腐蝕也稱為犧牲陽(yáng)極保護(hù)措施. 設(shè)計(jì)養(yǎng)護(hù)前期進(jìn)行一些干預(yù)、材料先進(jìn)、預(yù)防性養(yǎng)護(hù)(如針對(duì)混凝土碳化,加防腐涂料);設(shè)置交通標(biāo)志牌限制車輛超高超重;增加放落梁設(shè)施防止結(jié)構(gòu)落梁;改造獨(dú)柱墩;涂裝防火腐/水物質(zhì).
專家在訪談中提到的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范整理見表1.
表1 專家訪談橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范匯總
基于扎根理論開展線上與線下相結(jié)合的專家深度訪談,據(jù)此充分借鑒行業(yè)經(jīng)驗(yàn),提取橋梁風(fēng)險(xiǎn)因素及防控策略,構(gòu)建橋梁典型場(chǎng)景,并通過(guò)文獻(xiàn)資料以及行業(yè)專家意見梳理總結(jié)出存在于橋梁本體各結(jié)構(gòu)部件及所處環(huán)境中或有明顯規(guī)律可循的風(fēng)險(xiǎn)因素為靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn),橋梁本體各結(jié)構(gòu)部件之外的無(wú)明顯規(guī)律可循但卻會(huì)加劇橋梁結(jié)構(gòu)損壞或?qū)е陆煌ㄊ鹿实娘L(fēng)險(xiǎn)因素為動(dòng)態(tài)因素,并梳理出橋梁動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)總體防控策略.
據(jù)橋梁風(fēng)險(xiǎn)文獻(xiàn)資料以及專家訪談意見反饋情況將風(fēng)險(xiǎn)事件按照發(fā)生概率分為低中高3個(gè)等級(jí),對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的分級(jí)主要依據(jù)是文獻(xiàn)查詢梳理過(guò)程中文獻(xiàn)提及情況、參考專家訪談過(guò)程中專家經(jīng)驗(yàn)意見以及相關(guān)橋梁新聞報(bào)道情況. 3種等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素耦合形成風(fēng)險(xiǎn)事件,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的分級(jí)情況主要依據(jù)是當(dāng)2個(gè)相同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素耦合時(shí)風(fēng)險(xiǎn)事件取風(fēng)險(xiǎn)因素同等級(jí);當(dāng)2個(gè)相鄰等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素耦合時(shí)風(fēng)險(xiǎn)事件取風(fēng)險(xiǎn)因素二者中的較高等級(jí),將風(fēng)險(xiǎn)事件取較高等級(jí)更好地對(duì)其進(jìn)行研究,不會(huì)出現(xiàn)紕漏;當(dāng)最低等級(jí)與最高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素耦合時(shí)風(fēng)險(xiǎn)事件取中等等級(jí). 具體風(fēng)險(xiǎn)因素耦合形成風(fēng)險(xiǎn)事件等級(jí)情況.
G低×G低=L低
(1)
G低×G中=L中
(2)
G低×G高=L中
(3)
G中×G中=L中
(4)
G中×G高=L高
(5)
G高×G高=L高
(6)
式中,G為風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí);L為耦合形成的風(fēng)險(xiǎn)事件等級(jí).
匯總不僅考慮動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)疊加形成風(fēng)險(xiǎn)事件,還考慮靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)疊加以及動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)間相互疊加形成風(fēng)險(xiǎn)事件. 最終基于橋梁風(fēng)險(xiǎn)文獻(xiàn)資料以及專家訪談意見反饋情況提取出8種橋梁典型場(chǎng)景,匯總情況見表2.
表2 橋梁典型場(chǎng)景動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)
對(duì)橋梁最為典型且發(fā)生概率較高的風(fēng)險(xiǎn)事件,同時(shí)考慮其動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)致因,從運(yùn)營(yíng)管理、主動(dòng)防控2方面提出風(fēng)險(xiǎn)防控措施. 運(yùn)營(yíng)管理部分主要涉及事件后及時(shí)處置,包括從事件發(fā)生到最終完成處置的全鏈路響應(yīng)流程;主動(dòng)防控部分主要涉及事件前主動(dòng)預(yù)防,旨在降低安全風(fēng)險(xiǎn),減小事件或事故發(fā)生率,主要包括防控精度、信息采集、傳統(tǒng)交通安全設(shè)施與新型ITS設(shè)備的融合、布設(shè)及發(fā)布內(nèi)容設(shè)計(jì)等模塊,最終形成橋梁動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)靶向式防控策略,如圖8所示.
圖8 總體防控思路
基于扎根理論開展線上與線下相結(jié)合的專家深度訪談,據(jù)此充分借鑒行業(yè)經(jīng)驗(yàn),提取橋梁風(fēng)險(xiǎn)因素及防控策略,更多地從工程實(shí)踐與應(yīng)用的角度為后續(xù)橋梁動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)及靶向防控措施的提出奠定基礎(chǔ). 針對(duì)橋梁最為典型且發(fā)生概率較高的風(fēng)險(xiǎn)事件,同時(shí)考慮其動(dòng)靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)致因,以差異化、多模態(tài)防控為思路,從運(yùn)營(yíng)管理與主動(dòng)防控兩方面提出風(fēng)險(xiǎn)防控措施,并構(gòu)建橋梁風(fēng)險(xiǎn)防控策略庫(kù),便于防控措施的選取與應(yīng)用,有助于提升橋梁整體交通運(yùn)行安全水平.