李 朋

(山西路橋第二工程有限公司)

橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)探究

李 朋

(山西路橋第二工程有限公司)

橋梁、隧道是現(xiàn)代道路交通運(yùn)輸載體的重要組成部分，橋梁隧道的檢測(cè)以及日常的管理關(guān)系著橋梁、隧道的健康狀態(tài)和使用狀況，對(duì)道路交通及運(yùn)輸有著重要的影響，因此，建立一套系統(tǒng)完善的橋梁、隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)是今后橋梁隧道管理方式的必由之路。通過(guò)探究目前國(guó)內(nèi)的橋梁隧道管理現(xiàn)狀，結(jié)合國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，從數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立、檢測(cè)評(píng)估系統(tǒng)的建立、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的建立、預(yù)算與維修計(jì)劃系統(tǒng)的建立以及地理信息系統(tǒng)的建立五大方面重點(diǎn)闡述了如何建立起一套系統(tǒng)的橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)，并進(jìn)一步分析了這樣一套完整的系統(tǒng)所能夠帶來(lái)的巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

橋梁;隧道;健康檢測(cè)系統(tǒng);智能管理系統(tǒng)

1 國(guó)外關(guān)于橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程

最早開(kāi)始研究橋梁隧道信息管理系統(tǒng)的國(guó)家是美國(guó)，早在上世紀(jì)70年代，美國(guó)就建立了世界上第一個(gè)橋梁信息系統(tǒng)—國(guó)家橋梁檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)全美境內(nèi)的所有橋梁的資料進(jìn)行收集和系統(tǒng)的管理。經(jīng)過(guò)了30多年的發(fā)展和深化，現(xiàn)在的國(guó)家橋梁檔案數(shù)據(jù)庫(kù)成為一個(gè)系統(tǒng)完善的橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)，它記載著全美的橋梁信息并根據(jù)情況實(shí)時(shí)更新，不僅能對(duì)橋梁的使用情況做出一個(gè)合理的評(píng)估，還能為橋梁的維修或者重建等重大工程提供技術(shù)數(shù)據(jù)的參考。與美國(guó)相比其他國(guó)家的橋梁信息管理系統(tǒng)建立的時(shí)間較晚，但完善程度并不遜色，如英國(guó)的NATS系統(tǒng)、芬蘭的國(guó)家公路署管理系統(tǒng)、日本的MICHI系統(tǒng)以及丹麥的DANBRO系統(tǒng)等，都是值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的優(yōu)秀實(shí)例。

2 我國(guó)關(guān)于橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)開(kāi)始研究橋梁信息管理系統(tǒng)是始于80年代的中期，交通部公路科研所研發(fā)了中國(guó)公路橋梁管理系統(tǒng)(即CBMS系統(tǒng))，隨后北京、上海、四川等地的公路科研所也陸續(xù)建立了自己的公路橋梁管理系統(tǒng)，如同濟(jì)大學(xué)研發(fā)的上海市城市橋梁管理系統(tǒng)和浙江大學(xué)交通工程研究所研發(fā)的文暉大橋斜拉橋健康檢測(cè)評(píng)估管理系統(tǒng)等，開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)橋梁信息管理系統(tǒng)的先河，為后來(lái)橋梁信息管理系統(tǒng)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)于隧道信息管理系統(tǒng)，目前我國(guó)有秦嶺終南山隧道監(jiān)控系統(tǒng)、青海馬平隧道綜合監(jiān)控運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)以及成功嶺高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)成功的項(xiàng)目。但從項(xiàng)目名稱中我們不難發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)的隧道管理信息系統(tǒng)的研發(fā)偏重于項(xiàng)目級(jí)的管理，主要是集中在隧道環(huán)境和機(jī)電設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)上，研發(fā)的結(jié)構(gòu)較為單一，對(duì)于研發(fā)功能齊全的隧道養(yǎng)護(hù)以及智能化管理系統(tǒng)比較少。

3 橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)的模式

建立橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)能夠使管理者更為直觀、準(zhǔn)確、全面的了解橋梁隧道的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)，對(duì)橋梁隧道的運(yùn)營(yíng)狀況做出正確的評(píng)估，使管理者能夠及時(shí)、有效的對(duì)橋梁隧道實(shí)施維修和養(yǎng)護(hù)，最大限度的延長(zhǎng)橋梁隧道的使用壽命、充分發(fā)揮橋梁隧道的運(yùn)營(yíng)價(jià)值，進(jìn)而確保道路交通運(yùn)輸?shù)陌踩屯〞?。因此，橋梁隧道管理系統(tǒng)不能像傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)一樣局限于項(xiàng)目級(jí)的管理研發(fā)，而是應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)路網(wǎng)級(jí)的全方位橋梁隧道管理系統(tǒng)，其內(nèi)部子系統(tǒng)可以分為如下五個(gè)方面，見(jiàn)圖1。

圖1

3.1 橋梁隧道數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

橋梁隧道的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)就是將橋梁隧道的基本資料、檢測(cè)資料、監(jiān)控資料、維修養(yǎng)護(hù)資料以及發(fā)生過(guò)的交通事故資料等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的整合，將橋梁隧道的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息都體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，方便管理者根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中所描述的參數(shù)為橋梁隧道的狀態(tài)評(píng)估及維修預(yù)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 橋梁隧道檢測(cè)評(píng)估與決策系統(tǒng)

由于每座橋梁隧道的結(jié)構(gòu)都是不同的，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)變化數(shù)據(jù)才能對(duì)橋梁隧道的安全性和功能性做出準(zhǔn)確的判斷，這些數(shù)據(jù)就是通過(guò)橋梁隧道檢測(cè)評(píng)估得出的結(jié)論。橋梁隧道檢測(cè)評(píng)估與決策系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)包括檢測(cè)項(xiàng)目、劣化狀況描述、檢測(cè)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)以及維修數(shù)量等內(nèi)容。其中每次檢測(cè)時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)檢測(cè)時(shí)間、檢測(cè)單位以及檢測(cè)的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的記錄，而對(duì)于劣化狀況的描述應(yīng)當(dāng)圍繞劣化的范圍、程度、對(duì)橋梁隧道的影響重點(diǎn)開(kāi)展。根據(jù)對(duì)橋梁隧道的檢測(cè)結(jié)果，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)橋梁隧道的基本信息，做出科學(xué)的評(píng)估，不僅可以為后續(xù)提出維修和養(yǎng)護(hù)方案以及風(fēng)險(xiǎn)處理措施提供數(shù)據(jù)支持，還能夠?yàn)榫S修項(xiàng)目的費(fèi)用預(yù)算提供依據(jù)。

3.3 橋梁隧道實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

對(duì)橋梁的實(shí)時(shí)監(jiān)控主要是對(duì)橋梁的荷載能力、動(dòng)靜態(tài)反應(yīng)能力以及橋梁環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。對(duì)隧道的實(shí)施監(jiān)控主要是對(duì)隧道變形和隧道內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。隧道實(shí)時(shí)監(jiān)控包括隧道變形監(jiān)測(cè)及隧道內(nèi)環(huán)境量監(jiān)測(cè)，變形監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容有:隧道襯砌變形;路基下沉;襯砌單元間裂縫開(kāi)展;襯砌單元的相對(duì)沉降。隧道內(nèi)環(huán)境量監(jiān)測(cè)主要包括:①全隧道通風(fēng)、照明、消防和通信設(shè)備的運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè);②全程氣溫、煙霧濃度監(jiān)測(cè);③隧洞內(nèi)外亮度監(jiān)測(cè);④各測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè);⑤隧道交通狀況監(jiān)測(cè)。通過(guò)設(shè)置在橋梁隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)內(nèi)容的狀態(tài)參數(shù)，周期性的對(duì)這些監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出橋梁隧道的健康狀況，并建立自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，一旦監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)超過(guò)了預(yù)定的數(shù)值程度，則報(bào)警提醒管理者對(duì)橋梁隧道進(jìn)行及時(shí)的維護(hù)。實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)安全隱患進(jìn)行有效的排除，延長(zhǎng)橋梁隧道的使用壽命，并且可以避免由于監(jiān)管不及時(shí)而造成的橋梁隧道重大安全責(zé)任事故，避免國(guó)家及人民的生命和財(cái)產(chǎn)遭受嚴(yán)重?fù)p失。

3.4 橋梁隧道預(yù)算與維修計(jì)劃系統(tǒng)

橋梁隧道在使用過(guò)程中養(yǎng)護(hù)的經(jīng)費(fèi)是十分有限的，一旦橋梁隧道出現(xiàn)問(wèn)題維修的經(jīng)費(fèi)也是捉襟見(jiàn)肘。橋梁隧道預(yù)算與維修計(jì)劃系統(tǒng)的建立，就是根據(jù)信息系統(tǒng)中橋梁隧道需要維修的緊迫性，在預(yù)算額度內(nèi)對(duì)需要維修的項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)選順序排列，制定年度維修計(jì)劃，以達(dá)到預(yù)算的最合理分配。預(yù)算與維修系統(tǒng)可以綜合利用數(shù)據(jù)庫(kù)信息以及橋梁檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控的數(shù)據(jù)結(jié)果制定下一年度的橋梁隧道維修與養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，保證橋梁隧道的正常使用，確保道路交通運(yùn)營(yíng)安全。

3.5 橋梁隧道地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)是將采集、存儲(chǔ)、分析和描述整個(gè)或者部分地球表面的空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。由于橋梁隧道等設(shè)施的建設(shè)具有很強(qiáng)的地理信息屬性，因此將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用到橋梁隧道管理系統(tǒng)中來(lái)是今后橋梁隧道管理系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)必然趨勢(shì)。橋梁隧道管理系統(tǒng)可以依靠地理信息系統(tǒng)這一強(qiáng)大的數(shù)據(jù)平臺(tái)，為更為復(fù)雜的橋梁隧道管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持，有利于橋梁隧道管理的全面建設(shè)。

4 橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)的發(fā)展前景

橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)是集橋梁隧道檢測(cè)、監(jiān)控和管理于一身的系統(tǒng)化、全面化的管理系統(tǒng)模式，是一套功能齊全，科技含量高的管理系統(tǒng)。它的廣泛應(yīng)用一方面可以加強(qiáng)對(duì)橋梁隧道范圍內(nèi)交通的疏導(dǎo)和控制，提高橋梁隧道的暢通程度，避免擁堵造成的環(huán)境污染，通過(guò)高度自動(dòng)化的管理系統(tǒng)有效的降低了政府部門管理的成本。另一方面，通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)橋梁隧道使用狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以有效避免因監(jiān)管不及時(shí)而造成的重大安全責(zé)任事故的發(fā)生，避免人民生命財(cái)產(chǎn)安全、社會(huì)秩序和經(jīng)濟(jì)利益遭受負(fù)面影響。再者，就橋梁隧道本身的使用而言，該系統(tǒng)的運(yùn)用不僅能夠通過(guò)及時(shí)的養(yǎng)護(hù)和維修達(dá)到延長(zhǎng)橋梁隧道的使用壽命的目的，更有效的節(jié)約了建設(shè)、養(yǎng)護(hù)、維修和管理的成本，為橋梁隧道的可持續(xù)利用提供了條件。由此可見(jiàn)，一套系統(tǒng)完善的橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)的建立和應(yīng)用可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)建立橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)可以使橋梁隧道的使用效率得到巨大的提升，節(jié)約了成本也降低了管理難度，其作用還是十分顯著的。但我們也應(yīng)當(dāng)看到，在建立這樣一套系統(tǒng)的過(guò)程中還有很多問(wèn)題需要我們?nèi)ヌ骄坎⒂枰越鉀Q，橋梁隧道的管理還需要朝著一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和系統(tǒng)化的方向繼續(xù)發(fā)展。

［1］孫斌.隧道結(jié)構(gòu)健康遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)［D］.長(zhǎng)安大學(xué)，2012.

［2］陳洪凱，李明.公路隧道健康診斷與控制綜述［J］.重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，(8).

［3］張建偉.運(yùn)營(yíng)隧道健康檢測(cè)評(píng)估模型研究［D］.重慶交通大學(xué)，2010.

［4］伍美華，陳平志.橋梁隧道健康檢測(cè)與智能管理系統(tǒng)研究［J］.華東公路，2010，(2).

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2014－01－25