崔琦　董敏毅　王選倉

摘要：基于控制公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的目的，通過對(duì)道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的主要影響因素——隧道長度、通車年數(shù)、路面寬度、交通量等進(jìn)行深入分析，利用MATLAB軟件對(duì)所選取的指標(biāo)建立公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的估價(jià)模型，提出了公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的單項(xiàng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)；采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法確定了公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的綜合評(píng)價(jià)體系，經(jīng)過實(shí)例驗(yàn)證，估價(jià)模型及評(píng)價(jià)體系有效、準(zhǔn)確。

關(guān)鍵詞：公路隧道；養(yǎng)護(hù)費(fèi)用；估價(jià)模型；評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：U457文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： For the purpose of controlling the maintenance cost of highway tunnel， a comprehensive investigation and analysis of the maintenance cost of highway tunnel was conducted on the main influencing factors including tunnel length， service time， road width， traffic volume， etc. The evaluation model of highway tunnel maintenance cost was established by using MATLAB software. The standard of highway tunnel maintenance cost was put forward. The gray relational analysis method was used to determine the comprehensive evaluation system of highway tunnel maintenance cost， and the evaluation model and system are valid and accurate according to practical cases.

Key words： highway tunnel； maintenance cost； evaluation model； evaluation criterion

0引言

隨著中國公路隧道的不斷建成及發(fā)展，越來越多的公路隧道逐漸進(jìn)入到養(yǎng)護(hù)階段，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用也在逐年遞增[13]。由于公路隧道病害發(fā)生的原因多種多樣，導(dǎo)致隧道病害發(fā)生的時(shí)間、種類和程度等很難預(yù)測(cè)及控制，公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的使用與控制仍然存在問題，因此公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的合理使用及控制十分重要[46]。合理的控制使用養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，不僅能夠提高公路隧道養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量，而且有利于養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的合理分配與控制，提高公路隧道養(yǎng)護(hù)工程的費(fèi)用管理水平[79]。

本文通過對(duì)中國公路隧道的病害及養(yǎng)護(hù)措施和各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的調(diào)查，分析公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用因素的影響，并確定各階段的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用區(qū)間；根據(jù)公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的綜合評(píng)價(jià)體系，提出公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用管理標(biāo)準(zhǔn)和辦法，這對(duì)于中國公路隧道養(yǎng)護(hù)造價(jià)的控制與管理有重要意義，有利于提高養(yǎng)護(hù)管理水平、充分發(fā)揮養(yǎng)護(hù)資金的最大效益。

1養(yǎng)護(hù)費(fèi)用調(diào)查分析

1.1年投入調(diào)查分析

近年來，中國各等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)逐年增多，不管是從養(yǎng)護(hù)里程還是養(yǎng)護(hù)力度，都是在不斷地增加[1012]。本文收集云南省2007～2012年隧道養(yǎng)護(hù)投入費(fèi)用情況，繪制出的隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)年投入情況，如圖1、2所示。

從圖1中可以看到，公路隧道在剛通車的前2年因路面、襯砌等的狀況較好，投入的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較少；在2010年隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的突然增多，主要是因?yàn)閲鴻z和部分高速在2010～2012年進(jìn)行了大中修工程。

觀察圖2可知，隧道機(jī)電設(shè)施病害處治和隧道土建結(jié)構(gòu)病害治理占到總費(fèi)用的93%。因此，控制管理好隧道機(jī)電設(shè)施養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和隧道土建結(jié)構(gòu)病害的治理費(fèi)用尤為重要。

1.2機(jī)電設(shè)施養(yǎng)護(hù)項(xiàng)的調(diào)查分析

通過對(duì)云南省隧道機(jī)電設(shè)施養(yǎng)護(hù)項(xiàng)的統(tǒng)計(jì)分析，得出機(jī)電設(shè)施各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的對(duì)比如圖3所示。從圖3中

可以明顯看到，電費(fèi)占隧道小修機(jī)電養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的53%。其中，照明系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)是照明系統(tǒng)和供配電系統(tǒng)2個(gè)系統(tǒng)的機(jī)電維護(hù)費(fèi)，其他養(yǎng)護(hù)費(fèi)用是通風(fēng)系統(tǒng)、給排水消防救援系統(tǒng)的費(fèi)用。

1.3土建工程養(yǎng)護(hù)項(xiàng)的調(diào)查及分析

通過部分?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)查分析，繪制出土建工程各養(yǎng)護(hù)項(xiàng)的費(fèi)用比例如圖4所示。可以明顯地看到，在收集到的養(yǎng)護(hù)項(xiàng)中，修復(fù)隧道內(nèi)破損混凝土路面所需的費(fèi)用最高，占到41%；其次是隧道內(nèi)排水溝清於費(fèi)用，占27%；再次是隧道內(nèi)瓷磚清潔費(fèi)用，占到16%；第四是襯砌滲漏水處治費(fèi)用，占8%。

2影響公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的因素分析

2.1隧道長度

隧道設(shè)計(jì)時(shí)最為關(guān)鍵的是隧道照明、通風(fēng)、監(jiān)控和消防等的安裝密度。隧道越長，這些機(jī)電設(shè)施的布設(shè)密度也就越大，并且從公路運(yùn)營安全的角度考慮，隧道越長，對(duì)機(jī)電設(shè)施的要求也就越高[1315]。

2.2通車年數(shù)

公路隧道通車之后，在荷載的不斷作用下，病害逐漸增多，使其性能及技術(shù)狀態(tài)逐漸衰退[16]。根據(jù)調(diào)查情況，對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中通車年限相同的隧道進(jìn)行合并平均，然后分析通車年限與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用之間的關(guān)系，如圖5所示。

由圖5分析得到，隧道小修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用隨著通車年數(shù)的增加而增多。兩者相關(guān)性顯著，相關(guān)系數(shù)R2為0975 5。

2.3路面寬度

對(duì)公路隧道養(yǎng)護(hù)來說，隨著路面寬度的不斷增加，易出現(xiàn)裂縫、坑槽等局部病害，維修所需的資金也就增多；同時(shí)隧道內(nèi)襯砌面積的增大，襯砌損壞和滲漏水、機(jī)電設(shè)施和其他工程的維修保養(yǎng)工作量的增加，相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用就越多；隨著交通量增多，隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)施的損壞也就越多，特別是照明、通風(fēng)、消防和降噪等機(jī)電，相應(yīng)的維修費(fèi)用就越多

[1718]。

隨著隧道路面寬度的變化，隧道小修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用隨著變化，如圖6所示。隨著路面寬度的增大，其小修費(fèi)用的分布也是趨于上升的，用多項(xiàng)式來表示其變化規(guī)律，其相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到了0865 2。

2.4交通量

交通量對(duì)道路使用性能的影響是毋庸置疑的。交通荷載造成路面結(jié)構(gòu)的損壞，以及造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的損裂、腐蝕和滲漏水等病害；交通量會(huì)影響隧道內(nèi)的環(huán)境，造成隧道結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)施的腐蝕和隧道內(nèi)植物的死亡等，增加的病害造成維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用增加[1920]。 由于道路的損傷主要是大中型貨車造成的，為減少有些因素造成的干擾，選取路面寬度為105～12 m的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果如圖7所示。

4基于區(qū)間數(shù)海明距離的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用綜合評(píng)價(jià)體系研究

4.1區(qū)間控制研究

本文依據(jù)國內(nèi)及云南省一些典型高速公路隧道和快速公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用實(shí)際水平，分析得到其實(shí)際使用費(fèi)用的區(qū)間。

假設(shè)隧道各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為隨機(jī)變量x，且服從參數(shù)μ與σ的正態(tài)分布，記做 x～N（μ，σ2）。由數(shù)理統(tǒng)計(jì)知識(shí)可知雙邊置信區(qū)間為

4.2單項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)研究

公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是衡量隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用合理性的一個(gè)標(biāo)尺，這個(gè)標(biāo)尺必須遵循一定的目的性、科學(xué)性、簡(jiǎn)潔性、全面性、客觀性和可操作性。選取優(yōu)、良、中、次、差5個(gè)等級(jí)作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。將評(píng)定結(jié)果為次和差的費(fèi)用作為重點(diǎn)控制對(duì)象，各項(xiàng)評(píng)語代表確定的標(biāo)尺下波動(dòng)的大小，按照波動(dòng)大小劃分出個(gè)評(píng)語的等級(jí)，分別為確定的區(qū)間：5%、5%～10%、10%～15%、15%～20%。

根據(jù)原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比例范圍，按照各評(píng)語等級(jí)波動(dòng)幅度計(jì)算得到公路隧道各養(yǎng)護(hù)工程費(fèi)用單項(xiàng)評(píng)定等級(jí)及標(biāo)準(zhǔn)，見表4。

4.3關(guān)聯(lián)度研究

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，得到始點(diǎn)零化像及其變化；綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)得到絕對(duì)關(guān)聯(lián)度及灰色綜合關(guān)聯(lián)度為

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法計(jì)算時(shí)，將灰色綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，即公路隧道養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目總費(fèi)用，作為系統(tǒng)特征序列x0（n），4個(gè)分項(xiàng)指標(biāo)作為行為序列xi（n） （i=l，…，4；n為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)），通過始點(diǎn)零化像變換，可求出x0與xi的絕對(duì)關(guān)聯(lián)度。

灰色綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，公路隧道養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目總費(fèi)用與4個(gè)分指標(biāo)的灰色絕對(duì)關(guān)聯(lián)度和相對(duì)關(guān)聯(lián)度分別記為UU1，，U2，U3，U4。由式（9）可以得出公路隧道養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目總費(fèi)用模型。結(jié)合調(diào)查收集到的數(shù)據(jù)對(duì)幾條隧道的各項(xiàng)養(yǎng)護(hù)費(fèi)用進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析法計(jì)算其權(quán)重。

（1）絕對(duì)關(guān)聯(lián)度計(jì)算。對(duì)各養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的比例，進(jìn)行始點(diǎn)零化像，結(jié)果見表5。

5實(shí)例驗(yàn)證分析

以楚大高速九鼎山隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用為例，對(duì)其養(yǎng)護(hù)費(fèi)用情況進(jìn)行單項(xiàng)評(píng)價(jià)和綜合評(píng)價(jià)，確定其費(fèi)用水平。該公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用及比例情況為：日常保養(yǎng)占4.28%，小修養(yǎng)護(hù)占12.06%，中修工程占4517%，大修工程占3849%。

現(xiàn)選取各個(gè)指標(biāo)，確定養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比例綜合評(píng)價(jià)單項(xiàng)指標(biāo)劃分。根據(jù)九鼎山隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用調(diào)查數(shù)據(jù)，采用區(qū)間數(shù)表示，得到九鼎山公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比例。

6結(jié)語

通過對(duì)中國隧道養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目資金費(fèi)用調(diào)查，系統(tǒng)分析了隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的主要影響因素，本文得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）全面調(diào)查分析公路隧道的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用投入，得到了影響公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的因素，主要包括隧道長度、通車年數(shù)、路面寬度和交通量。

（2）通過對(duì)云南省隧道養(yǎng)護(hù)資金的全面調(diào)查，應(yīng)用MATLAB軟件建立隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用估價(jià)模型，得到了基于區(qū)間估計(jì)公路隧道各養(yǎng)護(hù)階段的費(fèi)用區(qū)間，確定公路隧道的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（3）通過對(duì)灰色關(guān)聯(lián)度的分析，得到了公路隧道各階段養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的關(guān)聯(lián)度和比重關(guān)系。

（4）基于海明距離決策理論，得到了公路隧道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的綜合評(píng)價(jià)體系，并進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證，結(jié)論真實(shí)且可靠。

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